Метод аналитического конструирования регуляторов

Этот метод позволяет синтезировать многомерный регулятор, учитывающий в своей структуре взаимосвязь переменных в объекте управления. Синтез ведется с помощью методов теории оптимального или модального управления при описании объекта в пространстве состояний.
Структурная схема оптимального регулятора состояния, содержащего наблюдающее устройство приведена на рис. 2.15. Схема содержит следующие элементы: Н - наблюдатель; ОУ - объект управления; МОУ - модель объекта управления; ОРС - оптимальный регулятор состояния, ЕН - ошибка наблюдения, XМ - вектор состояния модели, XЗ - вектор задания, U - вектор входа ОУ, Y - вектор выхода ОУ, YМ - вектор выхода модели.

Рис. 2.15. Структурная схема оптимального регулятора состояния.

Оптимальный регулятор состояния, являясь наиболее совершенным типом регулятора, требует измерения всех компонент вектора состояния объекта. Для получения их оценок () используется динамическая модель объекта (цифровая или аналоговая), подключенная параллельно исходному ОУ. Для обеспечения равенства движений в реальном объекте и модели используется наблюдатель, который, сравнивая движения векторов Y и YМ, обеспечивает их равенство (). Параметры регулятора состояния рассчитываются методами аналитического конструирования регуляторов путем минимизации интегрального квадратичного критерия качества

где Q и R - матрицы штрафов (весов) на компоненты вектора состояния и вектора управления.
Реализация оптимального регулятора состояния чаще всего производится на управляющей вычислительной машине (УВМ).