Система управления по состоянию объекта управления с наблюдателем и регулятором состояния

Abstract

В работе предложена модель системы управления по состоянию объекта управления, включающую в себя наблюдатель и регулятор состояния. Задающим воздействием для данной системы управления являются требуемые значения переменных состояния управляемого объекта. В качестве наблюдателя состояния объекта управления в модели системы управления используется система «расширенный фильтр Калмана – адаптивный цифровой фильтр» (система РФК–АЦФ). Описаны структура и принцип работы регулятора состояния системы управления. Изложен адаптивный алгоритм регулятора состояния. Регулятор состояния с алгоритмом адаптации для формирования вектора выхода (ошибки) регулятора использует выходные данные системы РФК–АЦФ: вектор оценки состояния, выполненной РФК системы РФК–АЦФ, и вектор скорректированной оценки состояния, выполненной АЦФ системы РФК–АЦФ. Алгоритм адаптации регулятора учитывает выходные данные системы РФК–АЦФ таким образом, чтобы сформировать наиболее достоверный вектор выхода регулятора. Для подтверждения эффективности рассматриваемой системы управления приведены результаты численного моделирования процесса управления мобильным роботом с гусеничным движителем: сравниваются результаты моделирования работы предлагаемой системы управления с результатами моделирования работы системы управления, использующей РФК в качестве наблюдателя состояния. Сочетание наблюдателя состояния и регулятора состояния в составе предлагаемой системы управления делает возможным управление динамическими объектами с недоступными непосредственному измерению переменными состояния и обладающими непериодическими внешними возмущениями.