Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Басқару теориясындағы жүйе
System in control theory
Басқару теориясында күй бақылаушысы немесе күй бағалаушысы – нақты жүйенің кіріс және шығыс шамаларының өлшемдерінен оның ішкі күйін бағалауды қамтамасыз ететін жүйе. Ол көбінесе компьютерде іске асырылады және көптеген қолданбалардың негізін құрайды. Басқару теориясының көптеген мәселелерін шешу үшін жүйенің күйін білу қажет, мысалы, күй кері байланысын қолданып жүйені тұрақтандыру. Көп жағдайда жүйенің физикалық күйін тікелей бақылау мүмкін емес. Оның орнына, жүйе шығыстары арқылы ішкі күйдің жанама әсерлері байқалады. Мысалы, туннельдегі көліктерді қарастырайық: көліктердің туннельге кіру және шығу жылдамдықтарын тікелей өлшеуге болады, бірақ туннель ішіндегі нақты күйді бағалауға болады. Егер жүйе байқалатын болса, күй бақылаушысын пайдаланып, оның шығыс өлшемдерінен жүйенің күйін толыққанды қалпына келтіруге болады.
In control theory, a state observer or state estimator is a system that provides an estimate of the internal state of a given real system, from measurements of the input and output of the real system. It is typically computer implemented, and provides the basis of many practical applications. Knowing the system state is necessary to solve many control theory problems; for example, stabilizing a system using state feedback. In most practical cases, the physical state of the system cannot be determined by direct observation. Instead, indirect effects of the internal state are observed by way of the system outputs. A simple example is that of vehicles in a tunnel: the rates and velocities at which vehicles enter and leave the tunnel can be observed directly, but the exact state inside the tunnel can only be estimated. If a system is observable, it is possible to fully reconstruct the system state from its output measurements using the state observer.
Байқаушының типтік моделі
Сызықтық, кідірісті, жылғалы режимді, жоғары күшейткішті, Тау, біртектілікке негізделген, кеңейтілген және кубикалық бақылаушылар сызықтық және сызықтық емес жүйелердің күйін бағалауға қолданылатын бақылаушы құрылымдарының бірнеше түрі болып табылады. Сызықтық бақылаушы құрылымы төмендегі бөлімдерде сипатталады.
Linear, delayed, sliding mode, high gain, Tau, homogeneity based, extended and cubic observers are among several observer structures used for state estimation of linear and nonlinear systems. A linear observer structure is described in the following sections.
Пік және басқа бақылау әдістері
Бақылаушының күшейтуі жоғары болғанда, сызықтық Луенбергер бақылаушысы жүйенің күйлеріне өте жылдам жақындайды. Дегенмен, жоғары бақылаушы күшейтуі бастапқы бағалау қатесінің тым жоғары болуына әкеледі (яғни, қолдануға қолайсыз немесе қауіпті). Осының салдарынан, пик құбылысы болмайтын жылдам жақындайтын, сызықтық емес жоғары күшейтулі бақылаушы әдістері қолжетімді. Мысалы, сырғанау режимін басқару, өлшеу қатесі болған жағдайда да, бір бағаланған күйдің қатесін шекті уақытта нөлге дейін жеткізетін бақылаушыны жобалау үшін пайдаланылуы мүмкін; қалған күйлердің қатесі пик басылғаннан кейін Луенбергер бақылаушысындағы қатеге ұқсас түрде өзгереді. Сырғанау режимін басқару бақылаушыларының шуға төзімділік қасиеттері де Калман сүзгісіне ұқсас. Тағы бір тәсіл – көп бақылаушыны қолдану, ол өтеу процесін жақсартады және бақылаушының асып кетуін азайтады. Көп бақылаушы жоғары күшейтулі бақылаушы қолданылатын кез келген жүйеге бейімделуі мүмкін.
When the observer gain is high, the linear Luenberger observer converges to the system states very quickly. However, high observer gain leads to a peaking phenomenon in which initial estimator error can be prohibitively large (i. e., impractical or unsafe to use). As a consequence, nonlinear high gain observer methods are available that converge quickly without the peaking phenomenon. For example, sliding mode control can be used to design an observer that brings one estimated state's error to zero in finite time even in the presence of measurement error; the other states have error that behaves similarly to the error in a Luenberger observer after peaking has subsided. Sliding mode observers also have attractive noise resilience properties that are similar to a Kalman filter. Another approach is to apply multi observer, that significantly improves transients and reduces observer overshoot. Multi observer can be adapted to every system where high gain observer is applicable.