Wykorzystanie koncepcji sterowania skalą czasu do syntezy sterowań dla liniowych i nieliniowych układów dynamicznych

W pracy przedstawiono nową koncepcję sterowania obiektami dynamicznymi, tak liniowymi jak i nieliniowymi, poprzez sterowanie skalą czasu wyjścia obiektu. Zaproponowano implementację tej koncepcji w ramach zmodyfikowanej struktury MFC. Wskazano korzystne własności charakteryzujące jakość regulacji w przypadku stosowania sterowań opartych o reguły skalowania czasowego. Rozważania ilustrowane są przykładami.

A new concept of control of objects described by state equation system (1) or equivalent ones is proposed. Basing on Eqs. (5),(6) and model (2) shown in Fig. 1, one can determine such an object input U(t) that the output has the form Y(T), where the "new" time T is defined by formula dT=A(t)dt depending on the time-variable, time-scale coefficient A(t). Y(t) is the object response to the reference input for A=1 (see Fig. 3). Signal A(t) is formed on the basis of control system error signal e(t) as the result of static, linear or nonlinear operation A(t)=q(e(t)), where q(0)=0. Thus, using (5),(6) and model (2), one can design the modified MFC structure shown in Fig. 4 for precise control of the object output Y. The principle of control is very simple: if the error reaches the value e(t)=A(t)=0, then the object model in Fig. 1 can be treated as decoupled, values of its state variables remain the same and model output y remains the same, too. Because Y follows y (Fig. 4), the changes of the object output Y do not occur. If e(t)=A(t) 0, then y and Y tend to the reference signal yo and the rate of this follow-up action depends on the choice of q(e(t)). During this process the consecutive values of the model and object output are y(T) and Y(T). This means, that the "reference" plant response Y(t) for A=1 exactly defines Y(T). The mentioned above properties generate an extremely simple way for analysis of the system stability and allow obtaining perfect results of the follow-up action (lack of overshoots, short setting times) - see Figs. 5, 6.