Інваріантні підсилювально-перетворювальні системи апаратних засобів інфокомунікаційного обладнання автономних об'єктів

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІНФОРМАЦІЙНО-КОМУНІКАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

ІНВАРІАНТНІ ПІДСИЛЮВАЛЬНО-ПЕРЕТВОРЮВАЛЬНІ СИСТЕМИ АПАРАТНИХ ЗАСОБІВ ІНФОКОМУНІКАЦІЙНОГО ОБЛАДНАННЯ АВТОНОМНИХ ОБ'ЄКТІВ

Спеціальність 05.12.13 - радіотехнічні пристрої та засоби телекомунікації

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

Самков Олександр Всеволодович

Київ - 2011

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано в Державному університеті інформаційно-комунікаційних технологій (ДУІКТ) Міністерства інфраструктури України та в Інституті електродинаміки (ІЕД) Національної академії наук України, м. Київ

Науковий консультант - заслужений діяч науки і техніки України, доктор технічних наук, професор Смирнов Володимир Сергійович, Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій, завідувач кафедри радіоелектронних систем.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Зайцев Григорій Фролович, Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій, професор кафедри радіотехнологій;

доктор технічних наук, професор Жердєв Микола Костянтинович, Військовий інститут телекомунікації та інформатизації НТУ України «КПІ», провідний науковий співробітник Наукового центру зв'язку та інформатизації;

доктор технічних наук, професор Стахів Петро Григорович, Національний університет «Львівська політехніка», завідувач кафедри теоретичної та загальної електротехніки.

Захист відбудеться «07» липня 2011р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.861.01 при Державному університеті інформаційно-комунікаційних технологій Міністерства інфраструктури України за адресою: 03110 м. Київ -110, вул. Солом'янська, 7, тел. (044) 249-25-14. З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Державного університету інформаційно-комунікаційних технологій за вищевказаною адресою.

Автореферат розісланий « 26» травня 2011р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Н.І. Кунах.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

інваріантний алгоритм перетворювальний модуляція

Сучасний рівень розвитку радіотехнічних систем і комплексів безпосередньо пов'язаний з задачею створення функціонально й енергетично ефективного електронного обладнання. Останнім часом зазначена проблема набуває особливої уваги у зв'язку зі стрімким і динамічним розвитком інформаційно-комунікаційних технологій.

Це повною мірою стосується і підсилювально-перетворювальних систем (ППС), що входять до складу різноманітного інфокомунікаційного обладнання (ІКО). Сучасний рівень розвитку апаратних засобів ІКО, постійно зростаючі вимоги, що висуваються до них, потребують розробки ППС, які поєднували б у собі функції формування високоякісного вихідного сигналу і широкодіапазонного регулювання (стабілізації) його параметрів, забезпечуючи при цьому високі енергетичні та динамічні показники.

Необхідність у таких ППС, перш за все, відчувається при розробці та створенні ІКО автономних об'єктів (АО). Широкий діапазон функціонального застосування АО, різноманітні задачі, що вирішуються ними, обумовили необхідність реалізації заданих характеристик функціонування за умов найбільш повного забезпечення інваріантності вихідних координат, особливо у динамічних режимах.

Реалізація заданих характеристик функціонування передбачає інваріантність вихідних координат ППС не тільки до збурювальних впливів, але й до виду перетворюваної електроенергії, що обумовлює необхідність розширення функціональних та динамічних можливостей систем. При цьому відсутність єдиного методологічного підходу до побудови та аналізу інваріантних ППС з заданими характеристиками функціонування значно ускладнює задачу їх створення і не дозволяє повною мірою забезпечити реалізацію вимог, що висуваються до таких систем.

Потужним і постійно діючим стимулятором удосконалення ППС є невідповідність, що регулярно виявляється між характеристиками ППС та безперервно зростаючими вимогами, які висуваються до них. При цьому зростання інформаційної пропускної спроможності супроводжується як розширенням функціональних можливостей ППС, так і збільшенням енерговитрат. Окрім того, сучасні ППС зазвичай працюють у складі комплексів, а отже, мають відповідати умовам, що висуваються щодо комплексу. Такі ППС можуть мати велику кількість споживачів, тому необхідність роботи ППС за заданою циклограмою, можливість за технологічною потребою зміни структури ППС, синхронізація її роботи значно відрізняють ППС від відомих систем, для яких послідовність зміни режимів роботи та спеціальні вимоги до характеристик зазвичай не регламентуються.

У зв'язку з цим набувають важливого значення розробка методів побудови та дослідження ефективних інваріантних ППС з заданими характеристиками функціонування, що забезпечує високі техніко-економічні показники АО.

Актуальність теми. Ефективність ППС в основному визначається енергетичними і динамічними характеристиками, тому їх удосконаленню постійно приділяється багато уваги. Поліпшення технічно-економічних показників ППС здійснюється шляхом оптимізації та вдосконалення структури, елементної бази, методів і засобів керування. При цьому особливе значення має не тільки поліпшення масогабаритних показників ППС, а й забезпечення заданих характеристик їх функціонування. Крім того, слід відзначити тенденцію до розширення функцій, покладених на засоби керування. Питанням оптимізації структур ППС, поліпшення їх статичних і динамічних характеристик присвячені праці вчених: Б.Н. Петрова, А.Ю. Шилінського, А.Г. Івахненка, А.К. Шидловського, І.В. Волкова, А.Ф. Жаркіна, В.Ф. Резцова, В.Ю. Тонкаля, А.А. Щерби, С.Г. Герман-Галкина, Ю.П. Гончарова, О.І. Денисова, В.Я. Жуйкова, О.В. Кобзева, В.Б. Павлова, Ю.К. Розанова, В.І. Сенька, Е.І. Сокола, В.К. Стеклова, Б. Бедфорда, Р. Хофта, Р. Мідлбрука, Л. Джюджи, Б. Куо, М.Казмієровскі, Р. Дорф, Р. Бішоп, Т. Росс, К. Асаї, М.Сугею, Т. Терано та багатьох інших.

Ефективним засобом забезпечення заданих характеристик ППС є використання положень теорії інваріантності. Проте використання теорії інваріантності при побудові ППС модуляційного типу ускладнюється нелінійністю дискретних систем автоматичного керування, якими є сучасні ППС.

У цьому напрямку слід відзначити роботи А.І. Кухтенка, Р.А. Алієва, М.Ю. Артеменка, Л.Н. Беркман, В.Н. Букова, В.І. Гостєва, Г.Ф. Зайцева, В.М. Кібакіна, В.Г. Кривуци, Н.І. Кунах, Б.М. Менського, В.М. Рябенького, В.С. Смирнова. До цього часу не вирішено багато питань теоретичного і практичного характеру, пов'язаних зі створенням інваріантних ППС. У першу чергу це питання математичного обгрунтування умов структурної інваріантності ППС та їх фізичної реалізованості, питання синтезу адаптивних алгоритмів керування та організації багатофункціональних інваріантних ППС.

Одним з перспективних напрямків на шляху створення теорії аналізу нелінійних ППС є теорія білінійних моделей. Нелінійні системи, приведені до білінійного виду, займають важливе місце в математичній теорії систем. Тому подальший розвиток білінійної теорії, орієнтованої на моделювання нелінійних процесів, є важливою науковою проблемою.

Особливу увагу слід приділити розробці теоретичних основ аналізу ППС з багаторазовою модуляцією. Актуальною задачею є забезпечення заданих характеристик при неповноті інформації щодо координатно-параметричних впливів на систему, що призводить до необхідності використання адаптивного підходу.

При цьому актуальним завданням керування ППС є збереження заданих характеристик функціонування при апріорній неповноті або відсутності інформації про властивості об'єкта керування, що обумовлює необхідність спільного застосування адаптивного підходу і методів керування, які використовують нечітку логіку.

Таким чином, вирішення комплексу зазначених завдань з єдиних методологічних позицій є актуальною науковою проблемою, якій присвячена представлена дисертація.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження та основні результати за темою дисертаційної роботи отримані у процесі виконання науково-дослідних робіт (НДР): в ДУІКТ - НДР ”Інваріантні радіотехнічні підсилювально-перетворювальні системи телекомунікаційних комплексів: аналіз і синтез, моделювання, оптимізація, інтелектуальне управління” № ДР 0107U003062 (2007-2008 рр.), в ІЕД НАН України у відповідності з планами досліджень Відділення фізико-технічних проблем енергетики Національної академії наук України за держбюджетними темами - НДР "Развить теорию и разработать методы уравновешивания многофазных систем с источниками искажений" (шифр "Баланс") № ДР 01.89.0068013 (1989-1992 рр.); НДР "Развить теорию построения новых многофункциональных устройств для повышения качества электроэнергии и эффективности функционирования оборудования в низковольтных сетях с нелинейными и несимметричными нагрузками" (шифр 1.9.2.2. "Фаза-2") № ДР 0196U003760 (1996-2000 рр.); НДР "Развить теорию и исследовать принципы построения полупроводниковых преобразователей с интеллектуальным микропроцессорным управлением и улучшенной электромагнитной совместимостью в электрических системах с нелинейными быстроизменяющимися нагрузками" (шифр "Параметр") № ДР 0198U008130 (1998-2001 рр.); НДР "Исследование электромагнитных процессов и разработка научных основ создания систем преобразования и стабилизации параметров электрической энергии с учетом современных требований к энергоэффективности" (шифр "Сигма-Ш”), № ДР 0102U002333 (2002-2006 рр.); НДР "Розвиток наукових основ створення засобів моніторингу, діагностики та керування електроенергетичними системами та об'єктами", шифр "Діамант2", №ДР 0107U002701 (2007-2011 рр.); НДР "Розвиток теорії побудови і розробка засобів підвищення ефективності систем електропостачання автономних об'єктів з джерелами живлення обмеженої потужності і енергоємності" (шифр "Параметр3"), № ДР 0107U002367 (2007-2011 рр.). У зазначених темах та НДР здобувач був виконавцем окремих розділів.

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є розвиток теорії побудови інваріантних підсилювально-перетворювальних систем з багаторазовою модуляцією, створення на її основі багатофункціональних підсилювально-перетворювальних систем інформаційно-комунікаційного обладнання автономних об'єктів та алгоритмів керування ними, що забезпечують високу якість вихідного сигналу в умовах впливу координатно-параметричних збурень.

Для досягнення поставленої мети в дисертації вирішувались такі основні задачі:

- аналіз функціональних і динамічних можливостей ППС щодо компенсації координатно-параметричних збурень, дослідження умов інваріантності у багатофункціональних ППС модуляційного типу та особливостей їх реалізації;

- обґрунтування узагальненої динамічної моделі багатофункціональних інваріантних ППС, заснованої на представленні нелінійних диференціальних рівнянь білінійними формами, розвиток теорії білінійних методів дослідження нелінійних кіл;

- розробка теоретичних основ квадриплексного перетворення для аналізу підсилювально-перетворювальних систем з багаторазовою модуляцією, обґрунтування алгебри функціональних перетворень у гіперкомплексній області;

- обґрунтування принципів організації інваріантних ППС, що дозволяють забезпечити багатофункціональність ППС, а також реалізувати умови інваріантності до зовнішніх збурень при збереженні робастності структури;

- створення на основі розроблених теоретичних положень алгоритмів керування багатофункціональними інваріантними ППС, що використовують принципи адаптивного координатно-параметричного керування, способів їх практичної реалізації та дозволяють забезпечити високу точність реалізації умов інваріантності при наявності нестаціонарності;

- розробка методики синтезу інваріантних підсилювально-перетворювальних систем з багаторазовою модуляцією і адаптивним нечітким керуванням;

- створення та дослідження на основі розроблених теоретичних положень, способів і алгоритмів керування, нових типів ППС з багаторазовою модуляцією, що мають поліпшені техніко-економічні показники, та орієнтованих для використання в апаратних засобах інфокомунікаційного обладнання різних автономних об'єктів.

Об'єктом дослідження є процеси підсилення та перетворення заданих сигналів керування модуляційними методами.

Предметом дослідження є інваріантні ППС з багаторазовою модуляцією інфокомунікаційного обладнання автономних об'єктів.

Методи дослідження. Рішення поставлених у дисертації задач виконано з використанням теорії інваріантності (обґрунтування, аналіз умов інваріантності, розробка принципів структурної організації та керування інваріантними ППС за умови компенсації координатно-параметричних збурень), теорії білінійних систем (побудова узагальненої динамічної моделі інваріантних ППС), математичної інтерполяції Лагранжа-Сільвестра (аналітичне рішення білінійних рівнянь), апарата гіперкомплексного обчислення та розробленого автором методу квадриплексного перетворення (аналіз систем з багаторазовою модуляцією), z - перетворення (аналіз і цифрова корекція дискретних систем автоматичного керування), методу послідовних точкових відображень (аналіз стійкості інваріантних ППС з релейними складовими алгоритму керування), теорії адаптивного керування (розробка адаптивних алгоритмів керування інваріантними ППС), теорії нечітких множин (реалізація слабоформалізованих нелінійних алгоритмів керування, експертний підхід до керування нелінійними об'єктами), розробленої методики синтезу систем з нечіткими регуляторами.

Наукова новизна одержаних результатів полягає у наступному:

1. Набула подальшого розвитку теорія інваріантності, обґрунтовано умови інваріантності ППС до впливових збурень, досліджено динамічні можливості ППС із заданими характеристиками функціонування щодо компенсації координатно-параметричних впливових збурень.

2. Запропоновано та обґрунтовано нову узагальнену динамічну модель інваріантної ППС, засновану на представленні системи нелінійних диференціальних рівнянь у білінійній формі, розвинуто білінійні методи дослідження нелінійних систем.

3. Розроблено та досліджено раніше невідомі теоретичні положення квадриплексного перетворення у форматі гіперкомплексного обчислення для аналізу і математичного моделювання інваріантних ППС з багаторазовою модуляцією.

4. Запропоновано та обґрунтовано нові алгоритми керування багатофункціональними інваріантними ППС з метою забезпечення високої точності реалізації умов інваріантності; встановлено необхідність і доцільність використання методів та засобів адаптивного координатно-параметричного керування при реалізації умов компенсації нестаціонарності систем та збереження її робастності.

5. Набули подальшого розвитку положення теорії нечіткого керування нелінійними системами в умовах неповноти інформації стосовно властивостей системи і зовнішніх впливів, обґрунтовано принцип керування інваріантними ППС на основі сумісного використання адаптивного та нечіткого підходів з метою симетрування нелінійності системи в умовах невизначеності.

6. Теоретично узагальнено і сформульовано раніше невідомі принципи структурної організації та алгоритми керування багатофункціональними інваріантними ППС з багаторазовою модуляцією.

Практичне значення одержаних результатів.

1. Результати теоретичних досліджень та розроблені принципи організації дали змогу реалізувати в ППС з багаторазовою модуляцією умови інваріантності, що забезпечило багатофункціональність ППС з компенсацією впливових збурень при заданих характеристиках функціонування.

2. Розроблено практичні рекомендації та програмне забезпечення для побудови узагальненої динамічної моделі інваріантних ППС, яка застосована на білінійному представленні нелінійних систем і дозволяє одержати аналітичні вирази закону керування в умовах нестаціонарності.

3. Сформульовано основні правила алгебри квадриплексного перетворення з метою аналізу електромагнітних процесів у ППС з багаторазовою модуляцією, при цьому виконання функціональних операцій у гіперкомплексному форматі дозволило здійснити стиснення інформації, яка обробляється, та одержати інформаційно повне аналітичне рішення.

4. Обґрунтовано варіанти організації інваріантних ППС з багаторазовою модуляцією і цифровою корекцією алгоритмів координатно-параметричного керування, що дало змогу з високою точністю реалізувати принцип симетрування нелінійних каналів передачі збурень на програмному рівні та забезпечити робастність системи.

5. Розроблено алгоритми адаптивного нечіткого керування багатофункціональними ППС з багаторазовою модуляцією, обґрунтовано методику синтезу ППС з нечітким регулятором, що дало змогу забезпечити задане функціонування ППС при зміні умов її роботи шляхом корекції керування на основі нечіткого висновку.

6. Запропоновані принципи, алгоритми та системи знайшли практичне застосування в розробках ЗАТ “Українські радіосистеми” (ТМ Beline) (м. Київ), ТОВ “AMIKO Комплект”(м. Миколаїв); ДП “Міжгалузевий науково-технічний центр вітроенергетики ІВЕ НАН України”, ТОВ ”ЕМСБІ” (м. Київ), а також використовуються у навчальному процесі Державного університету інформаційно-комунікаційних технологій та Академії муніципального управління (м. Київ).

Особистий внесок здобувача. Основні положення і результати, які представлено в дисертаційній роботі, отримано здобувачем у друкованих працях, опублікованих самостійно та у співавторстві, і дисертанту належить: в [2,3,9,11,12,19,22,29,36] - ідея створення і принципи побудови математичних моделей систем з нелінійними і нестаціонарними навантаженнями та синтез коригуючих пристроїв з використанням ППС, результати чисельних розрахунків їх режимних параметрів; в [3] - теоретичний аналіз схем коригуючих пристроїв з електромагнітними зв'язками, які забезпечують рівність нулю напруги нульової послідовності; в [4,30] - дослідження показників якості систем побутової мережі та результати аналізу форми кривої струму, який споживається персональними комп'ютерами; в [5,6,28] - розроблені алгоритми та принципи побудови систем керування багатофункціональними перетворювачами з векторним регулюванням та структурні схеми їх реалізації; в [7,13,15,16,24,32] - результати аналізу структурно-інваріантних ППС з багатократною модуляцією, який використовує білінійні моделі та їх моделювання на базі гіперкомплексного обчислення, аналіз процесів у них на основі квадриплексного перетворення; в [10] - моделі аналізу стійкості елементів кіл з нелінійною вольт-амперною характеристикою; в [14,16,17,18,33] - методика аналізу стійкості ППС та їх синтез з нечіткими регуляторами, узагальнено підхід до аналізу, синтезу та побудови складних нелінійних систем с нечітким логічним контролером; в [20,31,34] - методика побудови інваріантних ППС з прогнозними функціями для телекомунікаційного обладнання; в [20,23] - підхід до побудови комунікаційних мереж для реалізації ефективного обміну даними та інформаційними повідомленнями в енергосистемах; у [25-27] - ідея, розрахунок елементів, моделювання режимів та практична реалізація обладнання виконані за рівної особистої участі дисертанта і співавторів; в [13,20,24,35,37] - розвиток теорії інваріантності, застосування елементів структурної інваріантності для побудови ППС, на її основі створено клас структурно-інваріантних підсилювально-перетворювальних систем з властивостями багатофункціональності.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи доповідались і обговорювались на міжнародних конференціях, семінарах і нарадах, а саме: на ІІ-й науково-технічній конференції „Электромагнитная совместимость технических средств”(Санкт-Петербург, 8 - 10 вересня, 1992 р.); Міжнародній науково-технічній конференції ”Силовая электроника и энергоэффективность СЭЭ -99” (м. Київ, 10 - 14 вересня 1999 р.); на VI-й Міжнародній конференції “Проблеми сучасної електротехніки-2000”(м. Київ, 6 - 8 червня 2000 р.); на Міжнародній науково-технічній конференції ”Силовая электроника и энергоэффективность СЭЭ-2003”(Алушта, 22 - 26 вересня 2003 р.); на І-й Міжнародній науково-технічній конференції “Сучасні інформаційно-комунікаційні технології COMINFO-2005” (Київ-Кацивелі, 10 - 15 жовтня 2005 р.); на Міжнародній науково-технічній конференції “Сучасні проблеми радіоелектроніки, телекомунікацій та комп'ютерної інженерії” - TCSET'2006 ” (Львів-Славсько, Україна, 28 лютого - 4 березня 2006 р.); на ІІ-й Міжнародній науково-технічній конференції „Сучасні інформаційно-комунікаційні технології /COMINFO' 2006” (Київ-Кацивелі, 8 - 14 жовтня 2006 р.); ІІІ-й Міжнародній науково-технічній конференції „Сучасні інформаційно-комунікаційні технології /COMINFO' 2007” (Київ-Лівадія, 21 - 28 вересня 2007 р.); ІV-й Міжнародній науково-технічній конференції „Сучасні інформаційно- комунікаційні технології /COMINFO' 2008” (Київ-Лівадія, 15 - 19 вересня 2008 р.); на Міжнародному форумі „Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности” (м. Ялта, 01 - 05 червня 2009 р.); на XXV-й Міжнародній конференції „UKR-POWER 2009” „Комплексное решение проблем энергосбережения в промышленной и коммунальной энергетике” (м. Ялта, 23 - 27 червня 2009 р.); V-й Міжнародній науково-технічній конференції „Сучасні інформаційно-комунікаційні технології /COMINFO' 2009” (м. Київ-Лівадія, 05 - 09 жовтня 2009 р.); на науково-практичній конференції „Энергетические рынки: переход к новым моделям функционирования энергетических рынков” ( Курортне, Феодосія, 24 - 29 травня 2010 р.); на VI-й Міжнародній конференції „Энергоэффективность в жилищно-коммунальном хозяйстве и промышленности” (м. Ялта, 7 - 11 червня 2010 р.); на XXVII-й Міжнародній конференції „UKR-POWER 2010” „Комплексное решение проблем энергосбережения в промышленной и коммунальной энергетике” (м. Ялта, 22 26 червня 2010 р.), на XXI-й Міжнародній науково-практичній конференції „Відновлювана енергетика XXI століття”(АР Крим, смт. Миколаївка, 13 - 17 вересня 2010р.); на VI-й Міжнародній науково-технічній конференції „Сучасні інформаційно-комунікаційні технології /COMINFO' 2010” (м. Київ-Лівадія, 8 - 14 жовтня 2010 р.).

Публікації. Основні результати дисертації викладено у 37 наукових публікаціях, у тому числі в 24 статтях у фахових журналах та збірниках; у 10 збірниках матеріалів та тез науково-технічних конференцій і семінарів; у 3 патентах України.

Структура та обсяг дисертаційної роботи. Дисертація складається із вступу, шести розділів, висновків, додатків та списку використаних джерел з 303 найменувань. Загальний обсяг роботи становить 365 сторінок, у тому числі 300 сторінок основного тексту, 106 рисунків , 6 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність та доцільність роботи, сформульовано мету та завдання наукового дослідження, викладено наукову новизну, практичне значення та реалізацію результатів дисертації, наведено відомості про апробацію та публікації.

У першому розділі розглянуто галузі використання та специфічні властивості інваріантних ППС, сформульовано вимоги до них. Внаслідок проведеного аналізу принципів побудови ППС модуляційного типу та особливостей їх використання у складі автономних об'єктів встановлено доцільність використання положень теорії інваріантності з метою забезпечення заданих характеристик функціонування ППС. Різноманітність завдань, що вирішуються сучасними АО, обумовила необхідність розширення функціональних та динамічних можливостей ППС, забезпечення їх багатофункціональності. При цьому встановлено, що рівень інваріантності ППС визначається повнотою реалізації його функціональних можливостей.

Встановлено, що багатофункціональність ППС передбачає можливість формування вихідного сигналу ППС довільної форми, з певною точністю. При цьому структурна організація ППС дозволяє, за необхідності, вилучити вихідні енергетичні фільтри, що суттєво знижує протиріччя між умовами інваріантності та стійкості. Крім того, багатофункціональність передбачає інваріантність вихідних координат ППС як до координатно-параметричних збурень, так і до виду електроенергії, що перетворюється, та варіаціями її енергетичних координат. Розширення функціональних можливостей ППС, забезпечення їх багатофункціональності дають змогу сформулювати положення про структурну інваріантність, яка передбачає інваріантність структури ППС по відношенню до його функціонального призначення. Структурна інваріантність ППС обумовлює необхідність формулювання умов структурної інваріантності, а також умов її фізичної реалізації.

Показано необхідність розробки та обгрунтування алгоритмів керування багатофункціональними ППС на основі теорії інваріантності, що обумовлено нелінійністю та нестаціонарністю структур ППС з багатократною модуляцією. Реалізація алгоритмів координатно-параметричного керування ППС при цьому дозволяє забезпечити виконання умов інваріантності у багатофункціональних ППС з високою точністю.

Встановлено, що методи регулювання вихідного сигналу багатофункціональних ППС мають забезпечити глибоке, безінерційне та незалежне регулювання вихідних координат ППС за умови мінімізації додаткових спотворень сигналу. При цьому необхідно забезпечити виконання умов інваріантності при збереженні робастності структури ППС.

Показано, що використання більшості існуючих методів аналізу при дослідженні ППС з багаторазовою модуляцією не є ефективним Це обумовлює використання наближених методів аналізу. Встановлено актуальність розробки узагальненої динамічної моделі багатофункціональних інваріантних ППС, яка дозволяє суттєво розширити можливості адаптивного керування нестаціонарними підсилювально-перетворювальними системами при реалізації умов інваріантності.

Доведено доцільність використання положень теорії нечітких множин при синтезі оптимальних алгоритмів керування ППС в умовах невизначеності інформації щодо координатно-параметричних збурень.

У другому розділі розроблено єдиний методологічний підхід до одержання умов інваріантності, сформульовано у вигляді вимоги незалежності рішення системи диференціальних рівнянь, що описує ППС, від вектора впливових координатно-параметричних збурень. Керований ППС модуляційного типу виконує дві функції принципово різної природи - енергетичної та інформаційної. У відповідності з цим у структурі ППС функціонально можна виділити силовий тракт (СТ) і систему керування (СК). Математично обидві частини структури ППС пов'язані загальною функцією - варіантою керування var (a?). Основною функцією СК є реалізація закону зміни вихідної координати f(t) у відповідності з заданим законом і заданою точністю. При синтезі алгоритму ППС головною задачею є визначення варіанти керування var (a?ij) на кожному інтервалі, де i - номер такту керування; i=1,2,…; j - номер інтервалу в такті керування, . Керування координатою f (t) має дискретний характер, здійснюється за рахунок дискретної зміни оператора зв'язку Q за законом, що визначається варіантою керування var (a?).

Умови інваріантності f(t) відносно збурення v(t) мають реалізовуватись одночасно з умовами необхідного відтворення. Ці умови неподільні. Тому метою керування в такті, на основі якої формується (a?), можна вважати забезпечення в умовах безперервно діючих v(t) співвідношення

(1)

де - деякий еквівалент f(t) впродовж i-го такту, згідно з яким відтворюється запропонований закон; - задане еталонне значення.

Для синтезу структури інваріантних ППС належить формалізувати умови інваріантності. В основі такої формалізації лежить математична модель (ММ) СТ. Від точності ММ залежить точність компенсації v(t). Найбільш повно динамічним процесам у СТ відповідає ММ, заснована на рішенні диференціальних рівнянь, що описують рух системи. При цьому доцільно використати положення теорії білінійних систем. Системи, які приводяться до білінійного виду, представляють собою клас систем, що дозволяють розв'язувати задачу інваріантності та одержати алгоритми керування, які задовольняють вимогам фізичної реалізуємості.

Нелінійна і нестаціонарна структура ППС описується системою диференціальних рівнянь

(2)

де - квадратна матриця системи n-го порядку, яка відповідає ij-му інтервалу; - матриця розмірності nxr; - матриця виходу розмірності qxn; - матриця виходу розмірності qxr; v(t) - вектор координатних впливів; f(t) - вектор вихідних змінних; v(t) - вектор збурень; х(t) - вектор стану.

Відомо, що систему (2) можна представити білінійною моделлю виду

(3)

де у - вектор стану; А0 , Ві - постійні матриці.

Тоді для системи (2) може бути побудована білінійна модель

(4)

де Мі(t) описує алгоритм керування; V - координатний вплив.

Перетворювальні засоби представляють собою кола, структура яких визначається алгоритмом керування, тому кожному набору станів відповідає білінійне рівняння виду

(5)

яке задано на l інтервалах періоду 0<t1< t2…< t1=T. Якщо Мі(t) є кусково-постійною функцією, то для інтервалу Мn(t)=Vkn, і рішення (5) має вид

де

Для випадку двох інтервалів

і X(t)=eAeB,

де

причому А і В - квадратні матриці n-го порядку. Вочевидь, можна знайти матрицю С, коли eAeB=еС, при цьому підмножина простору n x n матриць є лінійним простором і має [A,B] = AB-BA кожного разу, коли А та В визначені за допомогою теореми Кемпбела-Хаусдорфа, тоді коефіцієнти Сn (А,В) однозначно визначаються рекурентним співвідношенням

і рівнянням .

При знаходженні аналітичного рішення білінійних рівнянь доцільно скористатись інтерполяційним поліномом Лагранжа-Сільвестра r(с) для функції f на спектрі матриці С.

Тоді при інтерполяції функції х(t)=еCt матимемо

або у векторно-матричній формі

(6)

Векторно-матричні рівняння, що одержані, дають рекурентні співвідношення для визначення вектора стану в моменти t=?i за відомим керуванням (a?) та відомим координатним і параметричним впливом. При цьому для реалізації мети керування (1) підлягає визначенню , котре є функцією значень варіанти (a?), параметрів системи, зовнішніх впливів і початкових значень вектора х:

(7)

Вирази (6), (7) дають повне уявлення щодо динамічних процесів у СТ ППС протягом такту, оскільки встановлюють зв'язок усіх його координат та корисною складовою f(t) із векторами координатних і параметричних впливів. Тому ці вирази можуть розглядатися як динамічна модель СТ, причому ця модель адекватна меті керування СТ у кожному такті.

Основною задачею теорії інваріантності є знаходження таких умов структурної побудови ППС, при виконанні яких рух однієї або декількох координат системи не залежить від одного або більшого числа вхідних впливів, що подаються на систему. Таким чином, перед СК ППС постає задача зміни коефіцієнтів варіанти керування (a?і) основного контура координатного керування ППС шляхом переведення стану СТ протягом такту керування з деякого стану х(aі-1) у заданий кінцевий стан у визначені моменти aі та забезпечення реалізації умови адаптації (1).

Тоді при адаптивному керуванні досягається інваріантність ППС не тільки до зовнішніх, але й до початкових внутрішніх впливів, тобто значень х(aі-1). При адаптивному координатному керуванні для забезпечення повної керованості СТ ППС і досягнення інваріантності до v(t) необхідно, щоб розмірність вектора (a?і) певним чином співвідносилась з розмірністю об'єкта керування. Невиконання цієї умови свідчить про неможливість фізичного здійснення в ППС умов інваріантності до v(t). Для реалізації адаптивного координатного керування СК, крім обчислювального контролера, що розв'язує систему рівнянь (6), (7), й аналізатора-екстраполятора, повинна мати блок, який формує адаптивні значення вектора х(aі), тобто блок адаптації (БА). Тоді адаптаційні значення мають бути функцією v(t) і:

Розглянемо основні алгоритми перетворення багатофункціональної ППС. На рис. 1 зображено варіанти структурної організації ППС і відповідні їм алгоритми перетворення.

Розгляд алгоритмів побудови ППС і варіантів їхньої структурної організації дозволяє сформулювати положення про структурну інваріантність ППС, за якої структурна організація ППС не залежала б від функціонального призначення ППС, тобто безумовно забезпечувалась багатоопераційність ППС. Структурна інваріантність передбачає інваріантність вихідних координат ППС до виду вхідної електроенергії та варіаціями її координат за умови формування заданого вихідного сигналу ППС довільної форми, а також інваріантність вихідних координат ППС до координатно-параметричних збурень.

Задачу інваріантності у класі адаптивного координатно-параметричного керування сформулюємо таким чином: необхідно знайти умови, за яких структурна організація ППС буде мати властивості дворазової структурної інваріантності по відношенню до координатних впливів і параметричних збурень.



Рис. 1. Структурна організація інваріантних ППС: а) постійної напруги у змінну; б) змінної напруги у постійну; в) змінної напруги у змінну; г) постійної напруги у постійну; д) довільної напруги у довільну (М - модулятор, ДМ - демодулятор)

Тоді досліджувана система може бути представлена рівнянням

A(p,t)x= Д(p,t)u+G(p,t)v (8)

де v - вектор впливових збурень; u - вектор координатного керування.

Зазначимо, що оператори A(p,t), Д(p,t), G(p,t) мають інформацію про параметричні збурення, які позначимо ?A(p,t), ?Д(p,t), ?G(p,t).

Рівняння, що описує стійку систему і відповідний еталонний рух, представимо у виді

А0(р)х= Д0(р)?u+G0(р)v (9)

де ?u - вхідний керуючий вплив.

З урахуванням введеної до розгляду помилки розузгодження руху інваріантної системи, яка синтезується, і еталонного оператора можна записати систему, що описує рух об'єкта стосовно помилки розузгодження ?. З цією метою об'єднаємо рівняння (8), (9) і позначимо через ?S, ?T, ?Z оператори компенсуючих керованих пристроїв блока адаптації основного контура. У результаті одержимо таке рівняння:

Звідси за умов

?A(p,t)=?S(p,t),

?Д(p,t)=?Т(p,t), (10)

?G(p,t)=?Z(p,t),

а також обмеженості координат x, u, v і відповідних похідних одержимо

А0(р)? = 0 (11)

Отже, за нульових початкових умов і стійкості руху (11) маємо ?(t) 0 за будь-яких допустимих видів вхідних координатних і параметричних впливів. Вирази (10), (11) є необхідними умовами структурної інваріантності ППС щодо координати ?.

Більш детальний розгляд варіанту структурної організації ППС на рис. 1, д дозволяє сформулювати положення про структурну інваріантність ППС у вигляді необхідної та достатньої умов, а також умови фізичної реалізуємості, причому достатньою умовою є наявність багаторазової, принаймні, дворазової, модуляції вхідного впливу, а умова апаратурної реалізуємості призводить до мінімізації числа некерованих ланцюгів силового тракту, які піддаються впливу координатно-параметричних збурень, при одночасному суміщенні функцій формування, регулювання вихідного сигналу і компенсації координатно-параметричних збурень у єдиному функціональному вузлі. Умовою фізичної реалізуємості структурно-інваріантної ППС є сепаратна організація СТ ППС у відповідності з алгоритмом "модуляція - демодуляція" (рис. 2).

Виконання умов структурної інваріантності дозволяє реалізувати положення про симетрування нелінійних каналів передачі загального збурення на програмному рівні, надати системі властивості робастності при забезпеченні необхідної точності.

Рис. 2. Функціональна організація силового тракту структурно-інваріантної ППС (БМ - блок модуляторів М1 - Мn); ДМ - демодулятор на перемикаючих ключах К1 - К4)

Таким чином, будемо вважати, що структура ППС, яка розглядається, має властивості структурної дворазової інваріантності по координаті ?, якщо в ній включено пристрій адаптації, який перетворює параметри системи або її структуру для підтримки відповідних умов структурної дворазової інваріантності. Звідси можна зробити таке твердження.

Твердження. За дотримання умов стійкості і дворазової структурної інваріантності ППС є адаптивною структурно-інваріантною по координаті ? по відношенню до вхідних координатних та параметричних впливів.

У третьому розділі розроблено теоретичні положення, орієнтовані на дослідження підсилювально-перетворювальних систем з багаторазовою модуляцією на основі апарата гіперкомплексного обчислення. Досліджено особливості побудови, основні характеристики та можливості застосування гіперчислових систем (ГЧС), обгрунтовано доцільність використання ГЧС при математичному моделюванні систем з багаторазовою модуляцією. Гіперкомплексні числові системи є узагальненням поняття числової системи. Формулювання задач у гіперкомплексному уявленні досить перспективне з точки зору більш раціонального рішення деяких алгебраїчних і диференціальних рівнянь і систем, оскільки дозволяє здійснити стиснення інформації, яка обробляється, та одержати інформаційно повне рішення. При цьому можуть бути одержані ГЧС різних розмірностей з різноманітними властивостями, що обумовлено можливістю надання різних значень добуткам уявних одиниць. Разом з тим комутативність і асоціативність поширюються як на уявні одиниці, так і на дійсні числа ГЧС. Набір уявних одиниць конкретної ГЧС є базисом ГЧС, при цьому ізоморфні ГЧС мають однакові теоретико-числові властивості.

При дослідженні ППС з багаторазовою модуляцією, що розглядається, особливого значення набуває аналіз комутаційної функції . Комутаційна функція у загальному виді представлена добутком двох різних за частотою кусково-безперервних функцій:

(12)

Для дослідження таких систем може бути використано апарат гіперкомплексного обчислення, що дозволяє з єдиних методологічних позицій розглядати технічні системи з багаторазовою модуляцією.

Розглянемо більш детально вираз для комутаційної функції, який приводиться до виду



У результаті одержано гіперкомплексне число четвертого порядку. Проте кількість класів ізоморфізмів ГЧС четвертого порядку досить велика (квадриплексні числа, комплекс Клейна, кватерніони), тому для вибору ГЧС необхідна постановка додаткових умов. Такими умовами, вочевидь, можуть бути комутативність і асоціативність ГЧС. У цьому випадку вибір ГЧС зводиться до системи квадриплексних чисел - комутативної системи з одиничним базисним елементом і трьома уявними одиницями, закон композиції якої представлено в табл. 1.

Таблица 1. Базис системи квадриплексних чисел

	1	i1	i2	i3
1	1	i1	i2	i3
i1	i1	-1	i3	-i2
i2	i2	i3	-1	i1
i3	i3	-i2	i1	+1

Зазначимо, що i1, i2 - уявні одиниці, для яких , однак , а причому . Квадриплексні числа можуть бути отримані комутативним подвоєнням поля комплексних чисел комплексними числами.

Операція додавання і віднімання квадриплексних чисел - покомпонентна і визначається виразом

Операція множення будується на основі таблиці закону композиції:



Ділення неможливе на нуль і його дільники мають вид

Таким чином, при ad=bc квадриплексне число описує одну гіпергармонічну функцію. Тоді операція ділення набуває виду

де - повністю спряжене число;

- модуль квадриплексного числа .

У загальному випадку adbc і квадриплексне число описує суму двох гіперкомплексних функцій однієї квадриплексної частоти.

Для ефективного моделювання рішення задач у гіперкомплексній числовій системі необхідно знати явний вид функції у цій системі, тобто знати вид складових функцій гіперкомплексної змінної. Якщо функція гіперкомплексної змінної є суперпозицією елементарних функцій, то і її компоненти також утворюються в результаті відповідної суперпозиції.

Розглянемо додаток ГЧС до дослідження ППС з багаторазовою модуляцією. Здійснивши комплексне перетворення для складових комутаційної функції (12), одержимо

(13)

де m, k - номери гармонік для і ; і, j - різні уявні одиниці, відповідні різним частотам і , а складові матимуть вигляд

(14)

причому

Підставляючи вирази (14) в (13) після перемноження i з урахуванням формули Ейлера, одержимо інтегральне перетворення, яке назвемо квадриплексним:

(15)

Одержане рівняння є прямим квадриплексним перетворенням. Обернене квадриплексне перетворення введемо таким чином:

(16)

З урахуванням виразу (15) одержимо повне квадриплексне перетворення в інтегральній формі:

(17)

Квадриплексне перетворення будемо позначати оператором або , тобто вводимо поняття оригіналу та зображення квадриплексної функції.

Зазначимо, що з урахуванням викладеного відоме комплексне перетворення є окремим випадком квадриплексного, оскільки при постійних а(t) або b(t) введені інтегральні перетворення (15) - (17) відповідають відомим виразам комплексного перетворення періодичних функцій.

У табл. 2 наведено правила алгебри квадриплексного перетворення, у відповідності з яким здійснюються операції над квадриплексними виразами. У табл. 3 наведено квадриплексні зображення деяких векторних функцій. Зображення назвемо квадриплексною амплітудою гіпергармонічної функції , а величину - квадриплексною узагальненою частотою. Тоді для квадриплексного імпедансу ділянки ланцюга можна записати як .

Геометричну інтерпретацію гіпергармонічної функції можна ввести вектором , що обертається з кутовою швидкістю ? у системі координат Х1OY1, яка в свою чергу обертається з кутовою швидкістю ? у нерухомій системі координат ХОY (рис. 4), звідки випливає, що проекція на вісь ОХ проекції вектора на вісь ОY1 дорівнює Площину, що розглядається, можна вважати квадриплексною, якщо вважати, що осі ОХ і ОY відповідають дійсній (1) і уявній (i1) площинам ХОY і дійсній (i3) та уявній (i2) площинам Х1OY1. Тоді вектор відповідає квадриплексній функції

При цьому квадриплексна амплітуда визначається початковим положенням вектора . Це випливає з рис. 3, оскільки при t=0 . Такий зв'язок квадриплексних величин і вектора має місце лише при .

У загальному випадку, коли , вектор відповідає сумі векторів і , які представляють собою квадриплексні величини і .

Рис. 3. Геометрична інтерпретація гіпергармонічної функції

Запропонований метод квадриплексного обчислення можна вважати узагальненням на більш абстрактному рівні відомого інтегрального символічного обчислення на область функцій гіперкомплексної змінної.

Тоді вихідний сигнал ППС з багаторазовою модуляцією у квадриплексній формі може бути представлений виразом

де узагальнена квадриплексна частота відповідає .

Користуючись конкретними співвідношеннями квадриплексного перетворення, наведеними в табл. 2 і 3, можна аналізувати вихідний сигнал ППС з багаторазовою модуляцією.

Розглянуто приклади використання квадриплексного інтегрального перетворення для аналізу систем з багатократною модуляцією, запропоновано застосування апарата гіперкомплексного обчислення для перетворення систем диференціальних рівнянь з метою їх спрощення. Встановлено, що використання гіперкомплексного обчислення дозволяє істотно стиснути обсяги інформації, яка обробляється без зниження інформативності моделі.

Розроблено спектральні методи аналізу ППС при багатоканальній структурній організації силового тракту, запропоновано алгоритми керування інваріантними ППС з неявно вираженою ланкою постійного струму.

У четвертому розділі розроблено та обгрунтовано варіанти організації структурно-інваріантних ППС з багатократною модуляцією і адаптивним координатно-параметричним керуванням, які передбачають формування вихідного сигналу ППС з точністю, що вимагається за умови забезпечення інваріантності вихідних координат до виду перетворювальної енергії та варіаціями її координат, причому за відсутності вихідних силових фільтрів.

Розроблено алгоритми безінерційного і незалежного регулювання вихідних координат ППС, що дають змогу на програмному рівні мінімізувати спотворення вихідного сигналу і компенсувати координатно-параметричні впливові збурення.



При цьому виконання умов структурної інваріантності дозволило реалізувати формування вихідного сигналу ППС, регулювання його вихідних координат та компенсацію координатно-параметричних збурень в єдиному функціональному вузлі СТ, причому в умовах зберігання робастності в усьому діапазоні регулювання.

Функціональна організація структурно-інваріантної ППС і діаграми, що ілюструють формування вихідного сигналу, представлені на рис. 4. ППС включає в себе силовий тракт СТ, що має блоки модуляторів БМ1 і БМ2, та демодулятор ДМ, виконані на ключах з двосторонньою провідністю, а також контролер, до якого входять блок програмного керування БПК, цифровий суматор SM, обчислювальні блоки ОБ1 і ОБ2, блоки адаптації-екстраполяції БАЕ1 і БАЕ2, що утворюють контур адаптивного координатного керування. Крім того, обидва контури керування мають зсувні регістри RG1 і RG2, інформаційні входи яких підключені до виходів відповідних ОБ1 і ОБ2, котрі формують керуючі коди Q1 i Q2. При цьому керуючий вхід RG1 (RG2) одного каналу підключається до GN (порогового елемента) другого каналу, що призводить до зсуву коду на один розряд праворуч і відповідно до подвоєння керуючого коду 1 (2) у випадку нульових значень однієї з живлячих напруг.

На рис. 5 представлена функціональна організація регульованої структурно-інваріантної ППС, що має основний і додатковий канали силового тракту СТ. Додатковий канал має послідовно з'єднані випрямляч В і блок модуляції БМ2 з накопичуваним конденсатором С. До входу ППС підключено блок адаптації БА1 і послідовно з'єднані керуючий компаратор КК і тригер ТТ. Виходи блоків адаптації БА1 і БА2 підключені до інформаційних входів мультиплексора МUХ, вихід якого з'єднано з одним із входів обчислювального блока ОБ. До другого входу обчислювального блока ОБ підключено вихід контура стабілізації , що має вимірювальний блок ВБ, блок програмного керування БПК, паралельний зсувний регістр RG і суматор-від'ємник SM. Вихід обчислювального блока ОБ підключено до входу демультиплексора DMX, виходи якого з'єднані з керуючими входами блоків адаптації БМ1 і БМ2. Крім цього обчислювальний блок ОБ одним із виходів підключено до фазового маніпулятора ФМ.

За наявності вхідної змінної напруги живлення F(t) інформаційний вихід БА1 з допомогою МUХ у відповідності з командою КК підключається до входу ОБ. Тому на виході ОБ формується комутаційна функція виду яка є керуючою для БМ1. При зменшенні вхідної напруги до певного порогового значення КК формує сигнал, у відповідності з яким до входу ОБ підключається вихід БА2. Отже, на цьому інтервалі формується комутаційна функція виду яка є керуючою для БМ2. З метою регулювання величини вихідного сигналу ППС має зсувний регістр RG, вхід паралельного запису якого порозрядно з'єднано з виходом БПК, а вихід порозрядно з'єднано з одним з входів цифрового суматора-від'ємника SM, та на вхід послідовного запису надходить сигнал регулювання сигналу у виді цифрового коду "R".

На цифровому виході БПК формується двійковий паралельний багатозначний код "f", відповідний вихідному сигналу, що вимагається. Тоді на виході RG формується багатозначний код "", зсунутий по відношенню до коду "f", на число розрядів, відповідне регулюючому впливу "R", що рівнозначно діленню числа "f" на 2R, де R - ціле число, рівне 1, 2, …n. При цьому на виході блока, що зсовує, формується код числа, який визначає амплітуду вихідного сигналу. Коди "" і "" надходять на входи цифрового суматора-від'ємника, котрий реалізує алгоритм "2". Код числа "" під впливом регулюючого параметра може змінюватись у кратне 2R-1 раз, тобто, змінюючи код R, можна дискретно регулювати величину вихідного сигналу. Використання даного методу регулювання досить доцільне, оскільки завдання керуючого коду в цифровому виді зберігає високу точність системи та істотно спрощує її зв'язок з керуючою електронно-обчислювальною машиною ЕОМ при роботі в автоматизованій системі. Встановлено доцільність використання релейних складових в алгоритмах керування АК, що в свою чергу дозволяє організувати ковзний режим керування нестаціонарною системою, при якому динамічні властивості не залежать від змінних коефіцієнтів об'єкта, тобто забезпечуються адаптивні властивості.

Проведено аналіз умов інваріантності в адаптивній ППС з релейними складовими алгоритмів керування АК; обгрунтовано ефективність використання методу послідовних відображень О. Андронова для аналізу стійкості релейних динамічних систем з запізненням, що дозволило ідентифікувати систему як орбітально-асимптотично стійку. Показано доцільність застосування цифрової корекції з метою побудови оптимальних за умови інваріантності систем координатно-параметричного керування; виконано оцінку точності відтворення заданого вихідного сигналу ППС, якісною мірою якої є середньоквадратична похибка відновлення функції при часовому квантуванні.

У п'ятому розділі розроблено та обгрунтовано структури та алгоритми керування інваріантними ППС з використанням нечіткої логіки.

Показано, що нечіткий підхід дає можливість керувати об'єктами з нелінійною динамікою, функціонуючими в умовах невизначеності за рахунок використання якісного опису процесу. Крім того, застосування нечіткого підходу розширює можливості адаптивних систем, коли відсутнє точне знання структури системи, неможливо врахувати вплив всіх факторів на зміну її параметрів. При цьому одним з рішень при побудові систем є можливість сумісного застосування адаптивного підходу і методів керування, які використовують нечітку логіку. Це дає змогу створювати адаптивні нечіткі системи, які мають в якості адаптивного регулятора експертну систему з нечіткою логікою. Сформульовано задачу адаптивного керування з нечіткою логікою, яка полягає в забезпеченні заданого функціонування об'єкта при зміні умов його роботи (зміні характеристик зовнішніх впливів або параметрів об'єкта керування) шляхом цілеспрямованої корекції керування на основі нечіткого висновку. При цьому метою дослідження є побудова адаптивної ППС, що забезпечує задані характеристики функціонування, компенсацію координатних і параметричних збурень, а також робастність в умовах апріорної і плинної неповноти інформації про властивості об'єкта керування ОК з використанням принципу інваріантності.

Показано доцільність декомпозиції структури ППС у відповідності з ієрархічним принципом і розподілом алгоритму керування на вектор координатно-параметричного керування і вектор нечіткого керування, що дозволило мінімізувати протиріччя між умовами стійкості та умовами інваріантності й забезпечити режим "м'якої" адаптації. Така декомпозиція системи дозволяє покращити показники структури за рахунок можливості реалізації необхідного нелінійного алгоритму керування. Це дає можливість усунути режим автоколивань у нелінійній системі.

А

б

Рис. 4. Функціональна організація структурно-інваріантної ППС: а) структура ППС; б) діаграма формування вихідного сигналу



Рис. 5. Функціональна організація регульованої структурно-інваріантної ППС: а) структура ППС; б) діаграма формування сигналу

Розроблено організацію структурно-інваріантної ППС з адаптивним нечітким регулятором, що реалізує нелінійну залежність сигналу адаптації від помилки за рахунок використання експертної бази знань у вигляді двох рівнів, які відрізняються за своїм функціональним призначенням і швидкодією. При цьому нечіткий регулятор може виконувати не основну, а додаткову функцію керування об'єктом, працюючи паралельно з основним координатно-параметричним регулятором. На рис. 6 представлена організація системи з нечітким регулятором на прикладі структурно-інваріантної ППС з адаптивним координатно-параметричним керуванням.