Nestabilní systémy: robustní řízení s omezenou akční veličinou

Ing. Jiří MARHOLT

Doctoral thesis

Unstable Systems: Robust Control with Saturated Control Input

Abstract:

Tato práce se zabývá metodikou návrhu regulátoru pro nestabilní soustavy. Pro syntézu regulátoru je použito polynomiálního přístupu s ohledem na robustní řízení a omezení akční veličiny. Nejprve je ukázán přehled výskytu nestabilních systémů a poté jsou představeny metody návrhu řízení pro nestabilní systémy. Následuje odvození jednotlivých konfigurací řízení 1DOF, 2DOF a TFC polynomiálního přístupu řešící problém umístění pólů. Navržené řízení je dále vylepšeno pomocí robustního řízení s využitím omezení akční veličiny. Průběh akční veličiny navrženého řízení splňuje, že se nachází v zadaném intervalu horního a dolního omezení. Tento úkol se řeší numericky pomocí standardních funkcí MATLABu a jeho nástavby pro optimalizaci s cílem splnit omezení na řídící vstup a robustnost výsledné regulační smyčky. Pomocí vytvořeného programu lze jednoduše navrhnout regulátor pro vybraný typ nestabilní soustavy. Navržená metodika je představena na vybraných typech nestabilních regulovaných soustav a na reálném modelu magnetické levitace pro jeden a více ladících parametrů.

Abstract:

This paper deals with the methodology of controller design for unstable systems. Polynomial approach is used for the synthesis of controller considering robust control and control input limitation. Firstly the survey of unstable systems is illustrated and after that the methods of controller design for unstable systems are demonstrated. Derivation of individual control configurations 1DOF 2DOF and TFC using the polynomial approach resulting the pole-placement problem follows. Proposed control is improved with the help of robust control techniques with the consideration of control input limitation. Control input response of proposed control fulfils the requirement that it?s located in the specified interval of upper and lower limitations. This task is addressed numerically by means of standard MATLAB functions for nonlinear optimization with the aid to fulfil control input limitation and robustness of the resultant loop. Controller for a specified type of unstable systems can be easily proposed by means of the created programme environment. The proposed methodology is demonstrated on selected types of unstable transfer function and also on the real model of magnetic levitation for one and more optimized parameters.

Keywords

nestabilní systémy, polynomiální přístup, robustní řízení, omezení akčního zásahu

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 6. 2014

Accessible from:: 1. 6. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 10. 9. 2014

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Applied Informatics

Doctoral programme / field:
Engineering Informatics / Automatic Control and Informatics