СИСТЕМА АДАПТИВНОГО ПОДАВЛЕНИЯ ВИБРАЦИЙ: РАЗРАБОТКА и СТЕНДОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ Арановский Станислав Владимирович 1

Содержание 2 Открытые международные стендовые испытания по компенсации возмущений Постановка задачи Методы адаптивной компенсации Основной результат Эксперимент Сравнение методик Заключение

Стендовые испытания по адаптивной компенсации мультисинусоидального возмущения с неизвестными/переменными частотами, GIPSA-LAB, Grenoble, France 3

4

5

Содержание 6 Открытые международные стендовые испытания по компенсации возмущений Постановка задачи Методы адаптивной компенсации Основной результат Эксперимент Сравнение методик Заключение

Постановка задачи Цель: 7

Содержание 8 Открытые международные стендовые испытания по компенсации возмущений Постановка задачи Методы адаптивной компенсации Основной результат Эксперимент Сравнение методик Заключение

Адаптивная компенсация возмущений 9 Методы адаптивной компенсации Непрямая адаптация Идентификация параметров возмущения и расчет регулятора Прямая адаптация Минимизация сигнала ошибки Построение наблюдателя возмущения

Адаптивная компенсация возмущений Наблюдатель возмущения 10 а) Ошибка по выходу б) Ошибка по входу в) Equation Error

Адаптивная компенсация возмущений Непрямая адаптация 11 А. Бобцов. Адаптивный наблюдатель неизвестного синусоидального выходного возмущения для линейного объекта // Автоматика и Телемеханика, 2009 R. Marino and P. Tomei. Disturbance cancellation for linear systems by adaptive internal models // Automatica, G. Fedele. Biased Sinusoidal Disturbance Compensation With Unknown Frequency // IEEE Transactions on Automatic Control, 2013.

Адаптивная компенсация возмущений Непрямая адаптация 12 Разрабатываемые элементы: Наблюдатель возмущения, алгоритм идентификации и правило расчета компенсатора. Компенсация: частотные характеристики, принцип внутренней модели Идентификация: частоты или полином

Адаптивная компенсация возмущений Прямая адаптация 13 X. Chen, M. Tomizuka. A minimum parameter adaptive approach for rejecting multiple narrow-band disturbances with application to hard disk drives // IEEE Transactions on Control Systems Technology, M. Bodson. Rejection of periodic disturbances of unknown and time-varying frequency // International Journal of Adaptive Control and Signal Processing, I.D. Landau, M. Alma, A. Constantinescu, J.J. Martinez, M. Noë. Adaptive regulation – rejection of unknown multiple narrow band disturbances (a review on algorithms and applications) // Control Engineering Practice

Адаптивная компенсация возмущений Прямая адаптация 14 Разрабатываемые элементы: Наблюдатель возмущения, алгоритм настройки параметров и структура компенсатора. Компенсация: принцип внутренней модели Настройка параметров: градиентные методы, LMS, МНК и другие

Содержание 15 Открытые международные стендовые испытания по компенсации возмущений Постановка задачи Методы адаптивной компенсации Основной результат Эксперимент Сравнение методик Заключение

Метод декомпозиции 16

Эти сигналы таковы, что существует декомпозиция: 17 Метод декомпозиции Пусть задан набор сигналов

18 Метод декомпозиции

19 Метод декомпозиции

Банк фильтров При каком выборе фильтров существует декомпозиция возмущения? 20

Для такого выбора фильтров всегда существует декомпозиция! 21 Банк фильтров

Замкнутая система 22 Внутр. модель

23 Отличия от метода «Adaptive FLMS»: 1.Введение банка фильтров 2.Процедура настройки не зависит явным образом от сигнала ошибки Замкнутая система

Эквивалентная система с разомкнутым контуром Если, то. При этом для настройки параметров могут использоваться различные алгоритмы 1.Если оценка ограничена для, то все сигналы в системе так же ограничены.

Неопределенность модели 25 Что если наша модель недостаточно точна?

26 Неопределенность модели

27 Если замкнутая система устойчива, то

Неопределенность модели 28 Замкнутая система устойчива, если Величина не зависит от самого объекта и может быть посчитана заранее!

Содержание 29 Открытые международные стендовые испытания по компенсации возмущений Постановка задачи Методы адаптивной компенсации Основной результат Эксперимент Сравнение методик Заключение

Экспериментальная установка GIPSA-LAB, Grenoble, France 30

Модель стенда 31

32 Описание эксперимента Три уровня эксперимента: 1.Одна синусоида. 2.Две синусоиды. 3.Три синусоиды. Для каждого уровня три теста: 1.Постоянная частота. 2.Ступенчатые изменения частоты. 3.Линейно изменяющаяся частота. Для каждого теста частоты варьируются от 50 Гц до 95 Гц с шагом в 5 Гц: Для двух синусоид расстояние между частотами 20 Гц. Для трех синусоид расстояние между частотами 15 Гц. Для ЛИЧ скорость изменения частоты 10 Гц/с, 6,25 Гц /с и 3 Гц /с.

33 Показатели качества Уровень 1 N=1 Уровень 2 N=2 Уровень 3 N=3 Время ПП 2 сек Общее подавление 30 дБ Подавление на частоте 40 дБ Максимальное усиление 6 дБ 7 дБ 9 дБ Также сравнивалась вычислительная сложность

34 Откуда берется усиление? Будем подавлять в линейной системе возмущение с коэффициентом подавления от 0 до -40 дБ.

Настройка алгоритма компенсации 35 Базовый фильтр – эллиптический полосовой, 14-ый порядок Идентификация – МНК со списыванием,

Постоянные частоты, Уровень 3 36

Постоянные частоты, Уровень 3 37

Постоянные частоты, Уровень 3 38

39 Постоянные частоты, Уровень 3

40 Ступенчатые изменения частоты, Уровень 3

41 Линейно изменяющаяся частота, Уровень 3

Содержание 42 Открытые международные стендовые испытания по компенсации возмущений Постановка задачи Методы адаптивной компенсации Основной результат Эксперимент Сравнение методик Заключение

43 ы

Содержание 44 Открытые международные стендовые испытания по компенсации возмущений Постановка задачи Методы адаптивной компенсации Основной результат Эксперимент Сравнение методик Заключение

45 И прямые, и непрямые адаптивные методы компенсации развиваются и применяются на практике Предложен подход, основанный на линейном разложении оценки возмущения и продемонстрировавший в эксперименте хорошее подавление возмущений Проблема адаптивной компенсации для неопределенного объекта открытая проблема