Changeset 1447
- Timestamp:
- 04/09/12 22:18:33 (13 years ago)
- Location:
- applications/dual/vahala/DP
- Files:
-
- 2 modified
Legend:
- Unmodified
- Added
- Removed
-
applications/dual/vahala/DP/prac_verz.lyx
r1446 r1447 2339 2339 \begin_layout Subsection 2340 2340 Stochastický model 2341 \begin_inset CommandInset label 2342 LatexCommand label 2343 name "sub:Stochasticky-model-pmsm" 2344 2345 \end_inset 2346 2347 2341 2348 \end_layout 2342 2349 … … 5828 5835 \begin_layout Subsection 5829 5836 Lineárně kvadratický regulátor 5837 \begin_inset CommandInset label 5838 LatexCommand label 5839 name "sub:Linearne-kvadraticky-regulator-obec-popis" 5840 5841 \end_inset 5842 5843 5830 5844 \end_layout 5831 5845 … … 6026 6040 Postup je založen na přepisu kvadratické ztráty do tvaru 6027 6041 \begin_inset Formula 6028 \ [6029 x_{t+1}^{T}Q_{t}x_{t+1}+u_{t}^{T}R_{t}u_{t}=x_{t+1}^{T}\sqrt{Q_{t}}^{T}\sqrt{Q_{t}}x_{t+1}+u_{t}^{T}\sqrt{R_{t}}^{T}\sqrt{R_{t}}u_{t} 6030 \ ]6042 \begin{equation} 6043 x_{t+1}^{T}Q_{t}x_{t+1}+u_{t}^{T}R_{t}u_{t}=x_{t+1}^{T}\sqrt{Q_{t}}^{T}\sqrt{Q_{t}}x_{t+1}+u_{t}^{T}\sqrt{R_{t}}^{T}\sqrt{R_{t}}u_{t}\label{eq:lq-kv-ztrata-prepis-odmoc} 6044 \end{equation} 6031 6045 6032 6046 \end_inset … … 6052 6066 pak minimalizujeme funkci 6053 6067 \begin_inset Formula 6054 \ [6055 x_{t+1}^{T}\sqrt{Q_{t}}^{T}\sqrt{Q_{t}}x_{t+1}+u_{t}^{T}\sqrt{R_{t}}^{T}\sqrt{R_{t}}u_{t}+x_{t+1}^{T}\sqrt{ S_{t}}^{T}\sqrt{S_{t}}x_{t+1}6056 \ ]6068 \begin{equation} 6069 x_{t+1}^{T}\sqrt{Q_{t}}^{T}\sqrt{Q_{t}}x_{t+1}+u_{t}^{T}\sqrt{R_{t}}^{T}\sqrt{R_{t}}u_{t}+x_{t+1}^{T}\sqrt{\Sigma_{t}}^{T}\sqrt{\Sigma_{t}}x_{t+1}\label{eq:lq-odm-ztrata-se-sigma} 6070 \end{equation} 6057 6071 6058 6072 \end_inset 6059 6073 6060 6074 kde 6061 \begin_inset Formula $ S_{t}$6075 \begin_inset Formula $\Sigma_{t}$ 6062 6076 \end_inset 6063 6077 … … 6071 6085 a následně jej zapsat maticově ve tvaru 6072 6086 \begin_inset Formula 6073 \ [6087 \begin{equation} 6074 6088 \left(\begin{array}{c} 6075 6089 u_{t}\\ … … 6078 6092 \sqrt{Q_{t}}B_{t} & \sqrt{Q_{t}}A_{t}\\ 6079 6093 \sqrt{R_{t}} & 0\\ 6080 \sqrt{ S_{t}}B_{t} & \sqrt{S_{t}}A_{t}6094 \sqrt{\Sigma_{t}}B_{t} & \sqrt{\Sigma_{t}}A_{t} 6081 6095 \end{array}\right]^{T}\underset{Z}{\underbrace{\left[\begin{array}{cc} 6082 6096 \sqrt{Q_{t}}B_{t} & \sqrt{Q_{t}}A_{t}\\ 6083 6097 \sqrt{R_{t}} & 0\\ 6084 \sqrt{ S_{t}}B_{t} & \sqrt{S_{t}}A_{t}6098 \sqrt{\Sigma_{t}}B_{t} & \sqrt{\Sigma_{t}}A_{t} 6085 6099 \end{array}\right]}}\left(\begin{array}{c} 6086 6100 u_{t}\\ 6087 6101 x_{t} 6088 \end{array}\right) 6089 \ ]6102 \end{array}\right)\label{eq:lq-matic-ztrata-pro-qr} 6103 \end{equation} 6090 6104 6091 6105 \end_inset … … 6191 6205 6192 6206 pak použijeme do předchozího časového kroku jako novou matici 6193 \begin_inset Formula $ S$6207 \begin_inset Formula $\Sigma$ 6194 6208 \end_inset 6195 6209 … … 6201 6215 \end_layout 6202 6216 6217 \begin_layout Standard 6218 Tato kapitola je věnována spojení předchozích dvou, tedy stručně řečeno 6219 aplikaci vybraných algoritmů popsaných v kapitole o teorii řízení na konkrétní 6220 systém PMSM uvedený v první kapitole. 6221 Nejdříve budou uvedeny konkrétní matice používané pro rozšířený Kalmanův 6222 filtr a následně i pro výpočet aposteriorních Cramer-Raových mezí. 6223 Dále budou odvozeny různé verze lineárně kvadratického regulátoru jako 6224 alternativa ke klasicky užívaným PI regulátorům používaným pro vektorové 6225 řízení PMSM. 6226 Následovat bude popis algoritmu využívajícího hyperstav, který vychází 6227 právě z EKF a LQ regulátoru. 6228 Na závěr této kapitoly bude ještě popsána vybraná verze bikriteriální metody 6229 a návrh založený na využití injektáží. 6230 \end_layout 6231 6203 6232 \begin_layout Section 6204 Zjednodušení a předpoklady 6205 \end_layout 6206 6207 \begin_layout Standard 6208 Zátěžný moment 6233 Úloha řízení PMSM 6234 \end_layout 6235 6236 \begin_layout Standard 6237 Nejdříve je nutno přesně specifikovat úlohu, jakou se vybranými algoritmy 6238 pokusíme řešit. 6239 Této specifikace se dále v textu budeme držet, aby byly zajištěny v jistém 6240 ohledu stejné podmínky pro všechny algoritmy. 6241 6242 \end_layout 6243 6244 \begin_layout Standard 6245 Řízeným systémem bude synchronní motor s permanentními magnety. 6246 Pro možné nasazení metod využívajících anizotropie předpokládáme v tomto 6247 stroji různé indukčnosti v osách 6248 \begin_inset Formula $d-q$ 6249 \end_inset 6250 6251 , tedy 6252 \begin_inset Formula $L_{d}\neq L_{q}$ 6253 \end_inset 6254 6255 . 6256 6257 \end_layout 6258 6259 \begin_layout Standard 6260 Dále je uvažován PMSM v bezsenzorovém návrhu, to znamená, že mechanické 6261 veličiny jako poloha a otáčky nejsou měřeny. 6262 Měřenými veličinami jsou pouze proudy v osách 6263 \begin_inset Formula $\alpha-\beta$ 6264 \end_inset 6265 6266 . 6267 Řídící veličiny reprezentované napětími v osách 6268 \begin_inset Formula $\alpha-\beta$ 6269 \end_inset 6270 6271 předpokládáme známé před vstupem do řídící elektroniky, skutečná napětí 6272 měřena nejsou. 6273 6274 \end_layout 6275 6276 \begin_layout Standard 6277 Napětí jako řídící veličiny navíc neuvažujeme libovolné, ale pouze z daného 6278 intervalu 6279 \begin_inset Formula $\left\langle -U_{max},U_{max}\right\rangle $ 6280 \end_inset 6281 6282 . 6283 To vyjadřuje reálná omezení použitého napájecího zdroje. 6284 \end_layout 6285 6286 \begin_layout Standard 6287 V textu uvažujeme výhradně řízení otáček a referenční signál je tedy předpokládá 6288 n v podobě požadované hodnoty otáček 6289 \begin_inset Formula $\overline{\omega}_{t}$ 6290 \end_inset 6291 6292 v daném čase 6293 \begin_inset Formula $t$ 6294 \end_inset 6295 6296 . 6297 6298 \end_layout 6299 6300 \begin_layout Standard 6301 Protože je nejdříve nutné zvládnout řízení stroje bez zátěže je zátěžný 6302 moment 6209 6303 \begin_inset Formula $T_{L}$ 6210 6304 \end_inset 6211 6305 6212 předpokládáme nulový. 6306 uvažován nulový. 6307 \end_layout 6308 6309 \begin_layout Standard 6310 Dále uvažujeme, že na počátku (v nulovém čase) nemáme žádnou informaci o 6311 poloze hřídele. 6312 To lze vyjádřit tak, že rozdělení počáteční polohy 6313 \begin_inset Formula $\vartheta_{0}$ 6314 \end_inset 6315 6316 je uniformní na intervalu 6317 \begin_inset Formula $\left(-\pi,\pi\right\rangle $ 6318 \end_inset 6319 6320 . 6321 \end_layout 6322 6323 \begin_layout Standard 6324 Jako univerzální kriterium pro posuzování kvality jednotlivých aplikovaných 6325 řídících strategií bude brán kvadrát odchylky skutečných a požadovaných 6326 otáček. 6213 6327 \end_layout 6214 6328 … … 6240 6354 \end_inset 6241 6355 6242 ) pro různé indukčnosti, nabízí se celá řada možností za jakých podmínek6243 algoritmusEKF použí.6244 Pro implementaci je však rozumných pouze několik málo možností.6356 ) pro různé indukčnosti, nabízí se více možností za jakých podmínek algoritmus 6357 EKF použí. 6358 Pro implementaci je však rozumných pouze několik málo z nich. 6245 6359 6246 6360 \end_layout … … 6265 6379 6266 6380 ). 6267 Hodnotu tohoto úhlu ale neznáme a navíc se jedná o hlavní veličinu, kterou6268 chceme pomocí EKF určit.6381 Hodnotu tohoto úhlu ale neznáme a navíc se jedná v podstatě o hlavní veličinu, 6382 kterou chceme pomocí EKF odhadnout. 6269 6383 Dalším problémem je, že v rovnicích popisujících PMSM (v případě stejných 6270 6384 i různých indukčností) v souřadné soustavě … … 6276 6390 \end_inset 6277 6391 6278 vůbec nevystupuje a tedy ji aninelze rozumně určit.6392 vůbec nevystupuje a tedy ji z nich nelze rozumně určit. 6279 6393 Jistou možnstí, kdy by mělo smysl uvažovat EKF v souřadné soustavě 6280 6394 \begin_inset Formula $d-q$ … … 6302 6416 \begin_layout Standard 6303 6417 Algoritmus EKF předpokládá Gaussovský model šumu. 6304 Vzhledem k popisu neurčitostí v PMSM ( 6305 \series bold 6306 odkaz 6307 \series default 6308 ) tento předpoklad splněn není. 6418 Vzhledem k popisu neurčitostí v PMSM, odstavec 6419 \begin_inset CommandInset ref 6420 LatexCommand ref 6421 reference "sub:Stochasticky-model-pmsm" 6422 6423 \end_inset 6424 6425 , tento předpoklad splněn není. 6309 6426 Lze však provést aproximaci hustoty pravděpodobnosti skutečného šumu Gaussovsko 6310 6427 u hustotou s vhodnými parametry. … … 6334 6451 6335 6452 \begin_layout Standard 6336 Prvním diskutovaným případem bude návrh označovaný jako6453 Prvním diskutovaným případem bude návrh dále označovaný jako 6337 6454 \emph on 6338 6455 plný model … … 6343 6460 6344 6461 . 6345 Všechny 6462 Všechny veličiny 6346 6463 \begin_inset Formula $i_{\alpha}$ 6347 6464 \end_inset … … 6417 6534 \end_inset 6418 6535 6419 pouze vrací první dvě složkyargumentu.6536 je pouze identitou na první dvou složkách argumentu. 6420 6537 Vektory 6421 6538 \begin_inset Formula $w_{t}$ … … 6439 6556 6440 6557 \begin_layout Standard 6441 Pro výpočet rekurzivního algoritmu EKF je třeba znát Jacobiho matice parciálních 6442 derivací 6558 Pro výpočet rekurzivního algoritmu EKF, rovnice ( 6559 \begin_inset CommandInset ref 6560 LatexCommand ref 6561 reference "eq:EKF-rovnice-time-upd" 6562 6563 \end_inset 6564 6565 ) a ( 6566 \begin_inset CommandInset ref 6567 LatexCommand ref 6568 reference "eq:EKF-rovnice-data-upd" 6569 6570 \end_inset 6571 6572 ), je třeba znát Jacobiho matice parciálních derivací 6443 6573 \begin_inset Formula $A_{t}$ 6444 6574 \end_inset … … 6479 6609 \begin_layout Subsection 6480 6610 Redukovaný model 6611 \begin_inset CommandInset label 6612 LatexCommand label 6613 name "sub:EKF-Redukovany-model" 6614 6615 \end_inset 6616 6617 6481 6618 \end_layout 6482 6619 … … 6612 6749 \end_layout 6613 6750 6751 \begin_layout Standard 6752 Redukovaný model pro různé indukčnosti již v textu ani v příloze uveden 6753 není, ale jeho případné odvození je možno relativně snadno provést jako 6754 zjednodušení modelu plného. 6755 6756 \series bold 6757 (možná přidat i redukovaný -- je v PCRB) 6758 \end_layout 6759 6614 6760 \begin_layout Section 6615 6761 Rovnice pro PCRB … … 6630 6776 \end_inset 6631 6777 6632 totiž nemá smysl používat, jelikož mez stále roste, což lze jednak usuzovat 6633 na základě tvaru ronvic, ale tento fakt byl ověřen i experimentálně. 6778 nemá smysl používat, jelikož nejvíce zajímavá mez polohy stále roste, což 6779 lze jednak usuzovat na základě tvaru ronvic, ale tento fakt byl ověřen 6780 i experimentálně. 6634 6781 Jednotlivé modely se liší tím, jestli je uvažován 6635 6782 \emph on … … 6688 6835 6689 6836 \begin_layout Subsection 6690 Užitá řízení 6691 \end_layout 6692 6693 \begin_layout Standard 6694 Použitá řízení shrnuje následující seznam, dále budou označována svým číslem 6695 položky: 6837 Vzorový běh systému 6838 \end_layout 6839 6840 \begin_layout Standard 6841 Výpočet hodnot aposteriorních Cramer-Raových mezí probíhá na vzorovém běhu 6842 systému. 6843 Ze vzorového běhu jsou získány průběhy jednotlivých stavových veličin v 6844 čase, které pak slouží jako zdroj pro výpočet vlastních mezí. 6845 Jako vzorový běh lze buď přímo zvolit nějaké hodnoty a nebo je získat aplikací 6846 vhodného regulátoru na model systému. 6847 Pro tento případ bylo užíváno vektorové PI řízení (implementované jako 6848 referenční) získávající odhad ze senzorů a řídící na určenou referenční 6849 hodnotu. 6850 \end_layout 6851 6852 \begin_layout Standard 6853 Použité vzorové běhy shrnuje následující seznam, dále budou označována svým 6854 číslem položky: 6696 6855 \end_layout 6697 6856 … … 6712 6871 6713 6872 \begin_layout Enumerate 6714 PI6873 vektorové PI 6715 6874 \end_layout 6716 6875 6717 6876 \begin_layout Enumerate 6718 PI + injektáž sin do6877 vektorové PI + injektáž sin do 6719 6878 \begin_inset Formula $d-q$ 6720 6879 \end_inset … … 6724 6883 6725 6884 \begin_layout Enumerate 6726 PI + injektáž obdélníků do6885 vektorové PI + injektáž obdélníků do 6727 6886 \begin_inset Formula $d-q$ 6728 6887 \end_inset … … 6732 6891 6733 6892 \begin_layout Enumerate 6734 PI + injektáž konstanty do6893 vektorové PI + injektáž konstanty do 6735 6894 \begin_inset Formula $d$ 6736 6895 \end_inset … … 6740 6899 6741 6900 \begin_layout Enumerate 6742 PI + náhodná chyba na6901 vektorové PI + náhodná chyba na 6743 6902 \begin_inset Formula $\overline{\omega}$ 6744 6903 \end_inset … … 6748 6907 6749 6908 \begin_layout Enumerate 6750 PI + injektáž sin do6909 vektorové PI + injektáž sin do 6751 6910 \begin_inset Formula $\alpha-\beta$ 6752 6911 \end_inset … … 6756 6915 6757 6916 \begin_layout Enumerate 6758 PI + injektáž obdélníků do6917 vektorové PI + injektáž obdélníků do 6759 6918 \begin_inset Formula $\alpha-\beta$ 6760 6919 \end_inset … … 6764 6923 6765 6924 \begin_layout Enumerate 6766 PI + bikriteriální metoda se6925 vektorové PI + bikriteriální metoda se 6767 6926 \begin_inset Formula $\mathrm{sign}\omega$ 6768 6927 \end_inset … … 6772 6931 6773 6932 \begin_layout Enumerate 6774 PI + bikriteriální metoda náhodný výběr 5 možností 6933 vektorové PI + náhodný výběr 5 možností budícího zásahu 6934 \end_layout 6935 6936 \begin_layout Standard 6937 6938 \series bold 6939 (detailněji popsat předchozí) 6775 6940 \end_layout 6776 6941 … … 6794 6959 \end_inset 6795 6960 6796 uvažována jako náhodná veličina s normálním rozdělením, kter é může nabývat6797 hodnot z celé reálné osy a následně může PCRB nabývat velmi vysokých hodnot.6961 uvažována jako náhodná veličina s normálním rozdělením, která nabývat hodnot 6962 z celé reálné osy a následně může PCRB dosáhnout velmi vysokých hodnot. 6798 6963 Tyto hodnoty však pro interpretaci ve vztahu k PMSM nemají smysl, protože 6799 6964 nejhorší případ (ve smyslu největší neznalosti parametru … … 6937 7102 \end_inset 6938 7103 6939 7104 7105 \series bold 7106 předělat na černobílý 6940 7107 \end_layout 6941 7108 … … 7090 7257 7091 7258 \begin_layout Standard 7092 Tento algoritmus opětpředpokládá lineární systém, viz rovnice (7259 Tento algoritmus předpokládá lineární systém, viz rovnice ( 7093 7260 \begin_inset CommandInset ref 7094 7261 LatexCommand ref … … 7098 7265 7099 7266 ), kterým PMSM není a je tedy nutné provést linearizaci. 7100 Nelze ale přímo použít matice odvozené v předchozí části7267 Nelze ale přímo použít matice derivací odvozené v předchozí části 7101 7268 \begin_inset CommandInset ref 7102 7269 LatexCommand ref … … 7125 7292 7126 7293 kde parciální derivací 7127 \begin_inset Formula $f$ 7128 \end_inset 7129 7130 dle 7131 \begin_inset Formula $x$ 7294 \begin_inset Formula $\frac{\partial f}{\partial x}$ 7132 7295 \end_inset 7133 7296 … … 7143 7306 \end_inset 7144 7307 7145 oEKF vypočtená v bodě7308 týkající se EKF vypočtená v bodě 7146 7309 \begin_inset Formula $x_{0}$ 7147 7310 \end_inset … … 7180 7343 \end_inset 7181 7344 7182 (o jeden sloupec a řádek) a stejně tak zvětšíme i velikost stav o7345 (o jeden sloupec a řádek) a stejně tak zvětšíme i velikost stavu o 7183 7346 \begin_inset Formula $1$ 7184 7347 \end_inset … … 7202 7365 \[ 7203 7366 \overline{A}=\left[\begin{array}{cc} 7204 A & \ left(f\left(x_{0}\right)-Ax_{0}\right)\\7367 A & \gamma\\ 7205 7368 0 & 1 7206 7369 \end{array}\right] … … 7225 7388 7226 7389 \begin_layout Subsection 7227 Matice pro LQ pro stejné indukčnosti 7390 Ztrátová funkce 7391 \end_layout 7392 7393 \begin_layout Standard 7394 Protože chceme využít lineárně kvadratického algoritmu, je třeba formulovat 7395 ztrátovou funkci jako aditivní a kvadratickou, obecně ve tvaru daném rovnicí 7396 ( 7397 \begin_inset CommandInset ref 7398 LatexCommand ref 7399 reference "eq:lq-adit-kv-ztrata" 7400 7401 \end_inset 7402 7403 ). 7404 \end_layout 7405 7406 \begin_layout Standard 7407 Hlavním požadavkem na systém je dosažení požadované hodnoty otáček 7408 \begin_inset Formula $\overline{\omega}_{t}$ 7409 \end_inset 7410 7411 v čase 7412 \begin_inset Formula $t$ 7413 \end_inset 7414 7415 . 7416 Výše zmíněná ztráta ( 7417 \begin_inset CommandInset ref 7418 LatexCommand ref 7419 reference "eq:lq-adit-kv-ztrata" 7420 7421 \end_inset 7422 7423 ) však vede na řízení pouze na nulovou hodnotu odpovídající 7424 \begin_inset Formula $\overline{\omega}\equiv0$ 7425 \end_inset 7426 7427 , pro řízení na nenulové požadované otáčky je třeba modifikovat stav systému 7428 a zavést substituci 7429 \begin_inset Formula 7430 \[ 7431 \psi_{t}=\omega_{t}-\overline{\omega}_{t} 7432 \] 7433 7434 \end_inset 7435 7436 a veličinu 7437 \begin_inset Formula $\psi$ 7438 \end_inset 7439 7440 pak již řídíme na nulovou hodnotu. 7441 Tuto substituci, která závisí na 7442 \begin_inset Formula $\overline{\omega}$ 7443 \end_inset 7444 7445 jako parametru, je třeba zanést do všech rovnic. 7446 Ve stavu systému veličina 7447 \begin_inset Formula $\psi_{t}$ 7448 \end_inset 7449 7450 nahradí veličinu 7451 \begin_inset Formula $\omega_{t}$ 7452 \end_inset 7453 7454 . 7455 Dále je třeba zahrnout i všechny konstantní členy, které v důsledku substituce 7456 vzniknou. 7457 \end_layout 7458 7459 \begin_layout Standard 7460 Penalizační matici stavu systému v ( 7461 \begin_inset CommandInset ref 7462 LatexCommand ref 7463 reference "eq:lq-adit-kv-ztrata" 7464 7465 \end_inset 7466 7467 ) budeme vzhledem k požadavku pouze na hodnotu otáček uvažovat nezávislou 7468 na čase 7469 \begin_inset Formula $Q_{t}=Q$ 7470 \end_inset 7471 7472 pro všechna 7473 \begin_inset Formula $t$ 7474 \end_inset 7475 7476 , a ve tvaru 7477 \begin_inset Formula 7478 \begin{equation} 7479 Q=\left[\begin{array}{ccccc} 7480 0 & 0 & 0 & 0 & 0\\ 7481 0 & 0 & 0 & 0 & 0\\ 7482 0 & 0 & q & 0 & 0\\ 7483 0 & 0 & 0 & 0 & 0\\ 7484 0 & 0 & 0 & 0 & 0 7485 \end{array}\right]\label{eq:matice-Q-lq} 7486 \end{equation} 7487 7488 \end_inset 7489 7490 kde 7491 \begin_inset Formula $q$ 7492 \end_inset 7493 7494 je pevně zvolená konstanta a matice 7495 \begin_inset Formula $Q$ 7496 \end_inset 7497 7498 má již rozměr 7499 \begin_inset Formula $5\times5$ 7500 \end_inset 7501 7502 , protože byl stav rozšířen o konstantní člen v důsledku linearizace. 7503 Koncovou matici 7504 \begin_inset Formula $Q_{T}$ 7505 \end_inset 7506 7507 budeme uvažovat nulovou. 7508 \end_layout 7509 7510 \begin_layout Standard 7511 Dalším požadavkem je omezení na napětí -- vstupy do systému, vyjádřené pomocí 7512 maximálního napětí 7513 \begin_inset Formula $U_{max}$ 7514 \end_inset 7515 7516 , které je schopen poskytnout napájecí zdroj. 7517 Toto omezení můžeme zasat jako 7518 \begin_inset Formula 7519 \begin{equation} 7520 \left|u_{k,t}\right|\leq U_{max}\label{eq:omezeni} 7521 \end{equation} 7522 7523 \end_inset 7524 7525 jako omezení na každou složku 7526 \begin_inset Formula $k$ 7527 \end_inset 7528 7529 vektoru 7530 \begin_inset Formula $u_{t}$ 7531 \end_inset 7532 7533 zvlášť. 7534 Tuto podmínku lze také považovat za definici množiny přípustných řízení 7535 7536 \begin_inset Formula $U_{t}$ 7537 \end_inset 7538 7539 v čase 7540 \begin_inset Formula $t$ 7541 \end_inset 7542 7543 . 7544 Požadavek založený na absolutní hodnotě nelze přímo zapsat jako kvadratickou 7545 funkci a proto je třeba vhodně zvolit matici 7546 \begin_inset Formula $R_{t}$ 7547 \end_inset 7548 7549 v ( 7550 \begin_inset CommandInset ref 7551 LatexCommand ref 7552 reference "eq:lq-adit-kv-ztrata" 7553 7554 \end_inset 7555 7556 ) aby dostatečně penalizovala příliš velké hodnoty řízení 7557 \begin_inset Formula $u_{t}$ 7558 \end_inset 7559 7560 a dále počítat s tím, že při přesažení hodnoty 7561 \begin_inset Formula $U_{max}$ 7562 \end_inset 7563 7564 dojde k ořezu. 7565 Výběr vhodných hodnot do matice 7566 \begin_inset Formula $R_{t}$ 7567 \end_inset 7568 7569 byl řešen experimentálně a bude mu věnována pozornost v části zabývající 7570 se experimenty ( 7571 \series bold 7572 odkaz 7573 \series default 7574 ). 7575 \end_layout 7576 7577 \begin_layout Subsubsection 7578 Rozšíření pro penalizaci přírůstků napětí 7579 \end_layout 7580 7581 \begin_layout Standard 7582 Chceme-li přidat ještě omezení na velikost změny vstupů 7583 \begin_inset Formula $\left(u_{t+1}-u_{t}\right)^{2}$ 7584 \end_inset 7585 7586 což může v některých případech vylepšit chování LQ algoritmu, lze tak učinit 7587 přidáním dalšího členu do ztrátové funkce. 7588 Tento člen budeme volit opět kvadratický a to ve tvaru 7589 \begin_inset Formula $\left(u_{t}-u_{t-1}\right)^{T}S_{t}\left(u_{t}-u_{t-1}\right)$ 7590 \end_inset 7591 7592 . 7593 Penalizační matice 7594 \begin_inset Formula $S_{t}$ 7595 \end_inset 7596 7597 budem opět, jako matice 7598 \begin_inset Formula $R_{t}$ 7599 \end_inset 7600 7601 , nalezena experimentálně, detailněji viz ( 7602 \series bold 7603 odkaz 7604 \series default 7605 ). 7606 Takovýto člen ale ve standartní ztrátové funkci LQ řízení nevystupuje a 7607 jeho přidání již není tak snadné. 7608 Při implementaci takto modifikovaného algoritmu je třeba vycházet z návrhu 7609 LQ algoritmu, založeného na maticovém QR rozkladu, viz odstavec 7610 \begin_inset CommandInset ref 7611 LatexCommand ref 7612 reference "sub:Linearne-kvadraticky-regulator-obec-popis" 7613 7614 \end_inset 7615 7616 . 7617 Tento algoritmus totiž relativně snadno umožňuje přidat další kvadratický 7618 člen, jedinou komplikací je nutnost rozšířit stávající stavový vektor o 7619 stará řízení 7620 \begin_inset Formula $u_{t-1}$ 7621 \end_inset 7622 7623 . 7624 \end_layout 7625 7626 \begin_layout Standard 7627 Uvažujme novou penalizační matici 7628 \begin_inset Formula $S_{t}$ 7629 \end_inset 7630 7631 pozitivně semidefinitní a do rovnice 7632 \begin_inset CommandInset ref 7633 LatexCommand ref 7634 reference "eq:lq-kv-ztrata-prepis-odmoc" 7635 7636 \end_inset 7637 7638 vyjadřující kvadratickou ztrátu přidáme člen 7639 \begin_inset Formula 7640 \[ 7641 \left(u_{t}-u_{t-1}\right)^{T}S_{t}\left(u_{t}-u_{t-1}\right)=\left(u_{t}-u_{t-1}\right)^{T}\sqrt{S_{t}}^{T}\sqrt{S_{t}}\left(u_{t}-u_{t-1}\right) 7642 \] 7643 7644 \end_inset 7645 7646 To následně vede na rovnici 7647 \begin_inset CommandInset ref 7648 LatexCommand ref 7649 reference "eq:lq-matic-ztrata-pro-qr" 7650 7651 \end_inset 7652 7653 ve tvaru 7654 \begin_inset Formula 7655 \[ 7656 \left(\begin{array}{c} 7657 u_{t}\\ 7658 u_{t-1}\\ 7659 x_{t} 7660 \end{array}\right)^{T}Z^{T}Z\left(\begin{array}{c} 7661 u_{t}\\ 7662 u_{t-1}\\ 7663 x_{t} 7664 \end{array}\right) 7665 \] 7666 7667 \end_inset 7668 7669 s maticí 7670 \begin_inset Formula $Z$ 7671 \end_inset 7672 7673 danou jako 7674 \begin_inset Formula 7675 \[ 7676 Z=\left[\begin{array}{ccc} 7677 \sqrt{Q_{t}}B_{t} & 0 & \sqrt{Q_{t}}A_{t}\\ 7678 \sqrt{R_{t}} & 0 & 0\\ 7679 \sqrt{S_{t}} & -\sqrt{S_{t}} & 0\\ 7680 \left(\sqrt{\Sigma_{t}}\right)_{3,\ldots,7}B_{t} & \left(\sqrt{\Sigma_{t}}\right)_{1,2} & \left(\sqrt{\Sigma_{t}}\right)_{3,\ldots,7}A_{t} 7681 \end{array}\right] 7682 \] 7683 7684 \end_inset 7685 7686 kde 0 představuje nulovou matici vhodných rozměrů a dolní index slouží k 7687 označení sloupce matice. 7688 Zbytek popisu algoritmu je již stejný jako v odstavci 7689 \begin_inset CommandInset ref 7690 LatexCommand ref 7691 reference "sub:Linearne-kvadraticky-regulator-obec-popis" 7692 7693 \end_inset 7694 7695 s tím rozdílem, že místo vektoru 7696 \begin_inset Formula $x_{t}$ 7697 \end_inset 7698 7699 dále pracujeme s vektorem 7700 \begin_inset Formula $\left(\begin{array}{c} 7701 u_{t-1}\\ 7702 x_{t} 7703 \end{array}\right)$ 7704 \end_inset 7705 7706 . 7707 \end_layout 7708 7709 \begin_layout Subsubsection 7710 Souřadné soustavy pro penalizační matice řízení 7711 \end_layout 7712 7713 \begin_layout Standard 7714 Uvažovaná ztrátovou funkcí penalizující obecně i přírůstky řízení je ve 7715 tvaru 7716 \begin_inset Formula 7717 \[ 7718 \sum_{t=0}^{T-1}\left(\left(x_{t}-\overline{x}_{t}\right)^{T}Q\left(x_{t}-\overline{x}_{t}\right)+u_{t}^{T}Ru_{t}+\left(u_{t}-u_{t-1}\right)^{T}S\left(u_{t}-u_{t-1}\right)\right) 7719 \] 7720 7721 \end_inset 7722 7723 kde řízení 7724 \begin_inset Formula $u_{t}$ 7725 \end_inset 7726 7727 respektive 7728 \begin_inset Formula $u_{t-1}$ 7729 \end_inset 7730 7731 jsou v souřadnicích 7732 \begin_inset Formula $\alpha-\beta$ 7733 \end_inset 7734 7735 . 7736 Osy 7737 \begin_inset Formula $\alpha$ 7738 \end_inset 7739 7740 a 7741 \begin_inset Formula $\beta$ 7742 \end_inset 7743 7744 jsou zřejmě kvalitativně ekvivalentní a není důvod některou z nich upřednostňov 7745 at, není proto ani žádný důvod uvažovat jinou penalizaci, řízení případně 7746 jeho přírůstků, v těchto osách. 7747 Totéž ovšem nelze tvrdit o souřadných osách 7748 \begin_inset Formula $d-q$ 7749 \end_inset 7750 7751 . 7752 Z rovnic ( 7753 \begin_inset CommandInset ref 7754 LatexCommand ref 7755 reference "eq:diskretni-system-dq-ls" 7756 7757 \end_inset 7758 7759 ) případně ( 7760 \begin_inset CommandInset ref 7761 LatexCommand ref 7762 reference "eq:diskretni-system-dq-ldq" 7763 7764 \end_inset 7765 7766 ) zřejmě plyne, že na otáčení stroje má vliv především 7767 \begin_inset Formula $q$ 7768 \end_inset 7769 7770 složka proudů a tedy potažmo i napětí. 7771 Může se tedy zdát rozumným volit rozdílnou penalizaci řídících vstupů v 7772 osách 7773 \begin_inset Formula $d-q$ 7774 \end_inset 7775 7776 . 7777 7778 \end_layout 7779 7780 \begin_layout Standard 7781 Volmě tedy rozdílnou časově nezávislou penalizaci řízení v osách 7782 \begin_inset Formula $d-q$ 7783 \end_inset 7784 7785 v podobě diagonální matice 7786 \begin_inset Formula 7787 \[ 7788 R^{dq}=diag(r_{d},r_{q}) 7789 \] 7790 7791 \end_inset 7792 7793 Uvažujeme-li ztrátovou funkci v souřadném systému 7794 \begin_inset Formula $\alpha-\beta$ 7795 \end_inset 7796 7797 , převedeme penalizační matici 7798 \begin_inset Formula $R$ 7799 \end_inset 7800 7801 do těchto souřadnic a ta se stane závislou na čase 7802 \begin_inset Formula 7803 \[ 7804 R_{t}^{\alpha\beta}=\left[\begin{array}{cc} 7805 \cos\vartheta_{t} & -\sin\vartheta_{t}\\ 7806 \sin\vartheta_{t} & \cos\vartheta_{t} 7807 \end{array}\right]R^{dq}\left[\begin{array}{cc} 7808 \cos\vartheta_{t} & \sin\vartheta_{t}\\ 7809 -\sin\vartheta_{t} & \cos\vartheta_{t} 7810 \end{array}\right] 7811 \] 7812 7813 \end_inset 7814 7815 kde se jako úhel 7816 \begin_inset Formula $\vartheta_{t}$ 7817 \end_inset 7818 7819 využívá jeho odhad v čase 7820 \begin_inset Formula $t$ 7821 \end_inset 7822 7823 . 7824 Analogický vztah lze použít i pro penalizaci přírůstků (matice 7825 \begin_inset Formula $S^{dq}$ 7826 \end_inset 7827 7828 a 7829 \begin_inset Formula $S_{t}^{\alpha\beta}$ 7830 \end_inset 7831 7832 ). 7833 7834 \end_layout 7835 7836 \begin_layout Subsection 7837 Matice pro stejné indukčnosti 7228 7838 \end_layout 7229 7839 … … 7253 7863 \end_inset 7254 7864 7255 tedyvypočteme jako7865 vypočteme jako 7256 7866 \begin_inset Formula 7257 7867 \begin{eqnarray*} … … 7297 7907 a & 0 & b\sin\vartheta_{0} & b\omega_{0}\cos\vartheta_{0} & -b\omega_{0}\vartheta_{0}\cos\vartheta_{0}\\ 7298 7908 0 & a & -b\cos\vartheta_{0} & b\omega_{0}\sin\vartheta_{0} & -b\omega_{0}\vartheta_{0}\sin\vartheta_{0}\\ 7299 -e\sin\vartheta_{0} & e\cos\vartheta_{0} & d & -e\ left(i_{\beta,0}\sin\vartheta_{0}+i_{\alpha,0}\cos\vartheta_{0}\right) & e\vartheta_{0}\left(i_{b,0}\sin\vartheta_{0}+i_{\alpha,0}\cos\vartheta_{0}\right)\\7909 -e\sin\vartheta_{0} & e\cos\vartheta_{0} & d & -e\zeta & e\vartheta_{0}\zeta\\ 7300 7910 0 & 0 & \Delta t & 1 & 0\\ 7301 7911 0 & 0 & 0 & 0 & 1 7302 7912 \end{array}\right] 7913 \] 7914 7915 \end_inset 7916 7917 kde 7918 \begin_inset Formula 7919 \[ 7920 \zeta=\left(i_{\beta,0}\sin\vartheta_{0}+i_{\alpha,0}\cos\vartheta_{0}\right) 7303 7921 \] 7304 7922 … … 7346 7964 \end_layout 7347 7965 7348 \begin_layout Subsection 7349 Ztrátová funkce 7350 \end_layout 7351 7352 \begin_layout Standard 7353 Protože chceme využít lineárně kvadratického algoritmu, je třeba formulovat 7354 ztrátovou funkci jako aditivní a kvadratickou, obecně ve tvaru daném rovnicí 7355 ( 7356 \begin_inset CommandInset ref 7357 LatexCommand ref 7358 reference "eq:lq-adit-kv-ztrata" 7359 7360 \end_inset 7361 7362 ). 7363 \end_layout 7364 7365 \begin_layout Standard 7366 Hlavním požadavkem na systém je dosažení požadované hodnoty otáček 7367 \begin_inset Formula $\overline{\omega}_{t}$ 7368 \end_inset 7369 7370 v čase 7371 \begin_inset Formula $t$ 7372 \end_inset 7373 7374 . 7375 Výše zmíněná ztráta ( 7376 \begin_inset CommandInset ref 7377 LatexCommand ref 7378 reference "eq:lq-adit-kv-ztrata" 7379 7380 \end_inset 7381 7382 ) však vede na řízení pouze na nulovou hodnotu odpovídající 7383 \begin_inset Formula $\overline{\omega}\equiv0$ 7384 \end_inset 7385 7386 , pro řízení na nenulové požadované otáčky je třeba modifikovat stav systému 7387 a zavést substituci 7388 \begin_inset Formula 7389 \[ 7390 \psi_{t}=\omega_{t}-\overline{\omega}_{t} 7391 \] 7392 7393 \end_inset 7394 7395 a veličinu 7966 \begin_layout Subsubsection 7967 Substituce kvůli požadovaným otáčkám 7968 \end_layout 7969 7970 \begin_layout Standard 7971 Jak již bylo zmíněno, při požadavku na nenulové referenční otáčky je třeba 7972 provést substituci a zavést novou stavovou veličinu 7396 7973 \begin_inset Formula $\psi$ 7397 7974 \end_inset 7398 7975 7399 pak již řídíme na nulovou hodnotu. 7400 Tuto substituci, která závisí na parametru 7401 \begin_inset Formula $\overline{\omega}$ 7402 \end_inset 7403 7404 , je třeba zanést do všech rovnic. 7405 Ve stavu systému veličina 7406 \begin_inset Formula $\psi_{t}$ 7407 \end_inset 7408 7409 nahradí veličinu 7410 \begin_inset Formula $\omega_{t}$ 7411 \end_inset 7412 7413 . 7414 Dále je třeba zahrnout i všechny konstantní členy, které v důsledku substituce 7415 vzniknou. 7416 \end_layout 7417 7418 \begin_layout Standard 7419 Penalizační matici stavu systému v ( 7420 \begin_inset CommandInset ref 7421 LatexCommand ref 7422 reference "eq:lq-adit-kv-ztrata" 7423 7424 \end_inset 7425 7426 ) budeme uvažovat nezávislou na čase 7427 \begin_inset Formula $Q_{t}=Q$ 7428 \end_inset 7429 7430 pro všechna 7431 \begin_inset Formula $t$ 7432 \end_inset 7433 7434 a ve tvaru 7435 \begin_inset Formula 7436 \begin{equation} 7437 Q=\left[\begin{array}{ccccc} 7438 0 & 0 & 0 & 0 & 0\\ 7439 0 & 0 & 0 & 0 & 0\\ 7440 0 & 0 & q & 0 & 0\\ 7441 0 & 0 & 0 & 0 & 0\\ 7442 0 & 0 & 0 & 0 & 0 7443 \end{array}\right]\label{eq:matice-Q-lq} 7444 \end{equation} 7445 7446 \end_inset 7447 7448 kde 7449 \begin_inset Formula $q$ 7450 \end_inset 7451 7452 je pevně zvolená konstanta a matice 7453 \begin_inset Formula $Q$ 7454 \end_inset 7455 7456 má již rozměr 7457 \begin_inset Formula $5\times5$ 7458 \end_inset 7459 7460 , protože byl stav rozšířen o konstantní člen v důsledku linearizace. 7461 Koncovou matici 7462 \begin_inset Formula $Q_{T}$ 7463 \end_inset 7464 7465 budeme uvažovat nulovou. 7466 \end_layout 7467 7468 \begin_layout Standard 7469 Dalším požadavkem je omezení na napětí -- vstupy do systému, vyjádřené pomocí 7470 maximálního napětí 7471 \begin_inset Formula $U_{max}$ 7472 \end_inset 7473 7474 , které je schopen poskytnout napájecí zdroj. 7475 Toto omezení můžeme zasat jako 7476 \begin_inset Formula 7477 \begin{equation} 7478 \left\Vert u_{t}\right\Vert \leq U_{max}\label{eq:omezeni} 7479 \end{equation} 7480 7481 \end_inset 7482 7483 případně jako omezení na každou složku vektoru 7484 \begin_inset Formula $u_{t}$ 7485 \end_inset 7486 7487 zvlášť. 7488 Tuto podmínku lze také považovat za definici množiny přípustných řízení 7489 7490 \begin_inset Formula $U_{t}$ 7491 \end_inset 7492 7493 v čase 7494 \begin_inset Formula $t$ 7495 \end_inset 7496 7497 , viz ( 7498 \series bold 7499 odkaz 7500 \series default 7501 ). 7502 požadavek nelze přímo zapsat jako kvadratickou funkci a proto je třeba 7503 vhodně zvolit matici 7504 \begin_inset Formula $R_{t}$ 7505 \end_inset 7506 7507 v ( 7508 \begin_inset CommandInset ref 7509 LatexCommand ref 7510 reference "eq:lq-adit-kv-ztrata" 7511 7512 \end_inset 7513 7514 ) aby dostatečně penalizovala příliš velké hodnoty řízení 7515 \begin_inset Formula $u_{t}$ 7516 \end_inset 7517 7518 a dále počítat s tím, že při přesažení hodnoty 7519 \begin_inset Formula $U_{max}$ 7520 \end_inset 7521 7522 dojde k ořezu. 7523 Výběr vhodných hodnot do matice 7524 \begin_inset Formula $R_{t}$ 7525 \end_inset 7526 7527 byl řešen experimentálně a bude mu věnována pozornost v části zabývající 7528 se experimenty ( 7529 \series bold 7530 odkaz 7531 \series default 7532 ). 7533 \end_layout 7534 7535 \begin_layout Subsubsection 7536 Substituované rovnice 7537 \end_layout 7538 7539 \begin_layout Standard 7540 V důsledku substituce 7976 . 7977 V důsledku této substituce 7541 7978 \begin_inset Formula $\psi_{t}=\omega_{t}-\overline{\omega}_{t}$ 7542 7979 \end_inset … … 7565 8002 7566 8003 platí 7567 \begin_inset Formula $\overline{\omega}_{t+1} =d\overline{\omega}_{t}$8004 \begin_inset Formula $\overline{\omega}_{t+1}\approx d\overline{\omega}_{t}$ 7568 8005 \end_inset 7569 8006 … … 7573 8010 7574 8011 \begin_layout Standard 7575 Derivováním těchto rovnic dle nového stavu (substituovaného)8012 Derivováním těchto rovnic dle nového (substituovaného) stavu 7576 8013 \begin_inset Formula $\left(i_{\alpha,t},i_{\beta,t},\psi_{t},\vartheta_{t}\right)^{T}$ 7577 8014 \end_inset … … 7580 8017 \begin_inset Formula 7581 8018 \[ 7582 A_{t}=\left[\begin{array}{cccc}8019 \tilde{A}_{t}=\left[\begin{array}{cccc} 7583 8020 a & 0 & b\sin\vartheta_{t} & b\left(\psi_{t}+\overline{\omega}_{t}\right)\cos\vartheta_{t}\\ 7584 8021 0 & a & -b\cos\vartheta_{t} & b\left(\psi_{t}+\overline{\omega}_{t}\right)\sin\vartheta_{t}\\ … … 7601 8038 \end_inset 7602 8039 7603 týkající se EKF na základě původního nesubstituovaného stavu (t j.7604 s8040 týkající se EKF na základě původního nesubstituovaného stavu (to jest s 8041 7605 8042 \begin_inset Formula $x^{(3)}=\omega$ 7606 8043 \end_inset … … 7614 8051 \end_inset 7615 8052 7616 je však ji ž jiný a závisí na hodnotě8053 je však jiný a závisí na hodnotě 7617 8054 \begin_inset Formula $\overline{\omega}_{t}$ 7618 8055 \end_inset … … 7621 8058 \begin_inset Formula 7622 8059 \begin{eqnarray*} 7623 \gamma _{\overline{\omega}_{t}}& = & \left(\begin{array}{c}8060 \gamma & = & \left(\begin{array}{c} 7624 8061 -b\omega_{0}\vartheta_{0}\cos\vartheta_{0}+b\overline{\omega}_{t}\sin\vartheta_{0}\\ 7625 8062 -b\omega_{0}\vartheta_{0}\sin\vartheta_{0}-b\overline{\omega}_{t}\cos\vartheta_{0}\\ … … 7644 8081 a & 0 & b\sin\vartheta_{0} & b\omega_{0}\cos\vartheta_{0} & -b\omega_{0}\vartheta_{0}\cos\vartheta_{0}+b\overline{\omega}_{t}\sin\vartheta_{0}\\ 7645 8082 0 & a & -b\cos\vartheta_{0} & b\omega_{0}\sin\vartheta_{0} & -b\omega_{0}\vartheta_{0}\sin\vartheta_{0}-b\overline{\omega}_{t}\cos\vartheta_{0}\\ 7646 -e\sin\vartheta_{0} & e\cos\vartheta_{0} & d & -e\ left(i_{\beta,0}\sin\vartheta_{0}+i_{\alpha,0}\cos\vartheta_{0}\right) & e\vartheta_{0}\left(i_{\beta,0}\sin\vartheta_{0}+i_{\alpha,0}\cos\vartheta_{0}\right)\\8083 -e\sin\vartheta_{0} & e\cos\vartheta_{0} & d & -e\zeta & e\vartheta_{0}\zeta\\ 7647 8084 0 & 0 & \Delta t & 1 & \Delta t\overline{\omega}_{t}\\ 7648 8085 0 & 0 & 0 & 0 & 1 … … 7652 8089 \end_inset 7653 8090 8091 kde 8092 \begin_inset Formula 8093 \[ 8094 \zeta=\left(i_{\beta,0}\sin\vartheta_{0}+i_{\alpha,0}\cos\vartheta_{0}\right) 8095 \] 8096 8097 \end_inset 8098 7654 8099 7655 8100 \end_layout 7656 8101 7657 8102 \begin_layout Subsection 7658 Matice LQ regulátorupro různé indukčnosti8103 Matice pro různé indukčnosti 7659 8104 \end_layout 7660 8105 … … 7676 8121 Z tohoto důvodu nebude opět uvedena zde v textu, ale je zařazena až do 7677 8122 přílohy. 7678 Navíc je zde jiná i matice8123 Navíc je zde změna i v matici 7679 8124 \begin_inset Formula $B_{t}$ 7680 8125 \end_inset … … 7685 8130 7686 8131 \begin_layout Subsection 7687 LQ řízenípro redukovaný model8132 LQ regulátor pro redukovaný model 7688 8133 \begin_inset CommandInset label 7689 8134 LatexCommand label … … 7696 8141 7697 8142 \begin_layout Standard 7698 Pro redukovaný systém samozřejmě platí vše uvedené v předchozím odstavci, 7699 řízení je ale komplikovanější, protože ve funkci popisující vývoj systému 7700 explicitně nevystupuje řízení 8143 Myšlenka redukovaného modelu již byla popsána pro rozšířený Kalmanův filtr, 8144 viz odstavec 8145 \begin_inset CommandInset ref 8146 LatexCommand ref 8147 reference "sub:EKF-Redukovany-model" 8148 8149 \end_inset 8150 8151 . 8152 Řízení je však redukovaný model komplikovanější, protože ve funkci popisující 8153 vývoj systému explicitně nevystupuje řízení 7701 8154 \begin_inset Formula $u_{t}$ 7702 8155 \end_inset … … 7704 8157 . 7705 8158 Je tedy třeba vhodným způsobem tento problém vyřešit. 7706 Jednou z možností je zřetězení dvou LQ regulátor y.8159 Jednou z možností je zřetězení dvou LQ regulátorů. 7707 8160 V prvním kroku považovat za řízení proudy 7708 8161 \begin_inset Formula $i_{\alpha,\beta}$ 7709 8162 \end_inset 7710 8163 7711 a tedy tento první regulátor by na výstupu generoval požadované proudy 7712 8164 , a tedy tento první regulátor na výstupu generuje požadované proudy 7713 8165 \begin_inset Formula $\overline{i}_{\alpha,\beta}$ 7714 8166 \end_inset 7715 8167 7716 8168 . 7717 Druhý regulátor by pak na základě rovnic pro vývoj proudů a referenčních7718 hodnotproudů8169 Druhý regulátor pak na základě rovnic pro vývoj proudů a referenčních hodnot 8170 proudů 7719 8171 \begin_inset Formula $\overline{i}_{\alpha,\beta}$ 7720 8172 \end_inset 7721 8173 7722 nalezl řízení8174 nalezl vlastní řízení 7723 8175 \begin_inset Formula $u_{\alpha,\beta}$ 7724 8176 \end_inset … … 7732 8184 7733 8185 \begin_layout Standard 7734 Protoževe funkci8186 Jak bylo zmíněno, ve funkci 7735 8187 \begin_inset Formula $f\left(x_{t},y_{t}\right)$ 7736 8188 \end_inset 7737 8189 7738 v rovnicích ( 7739 \begin_inset CommandInset ref 7740 LatexCommand ref 7741 reference "eq:systemrovnice-reduk" 7742 7743 \end_inset 7744 7745 ) a ( 7746 \begin_inset CommandInset ref 7747 LatexCommand ref 7748 reference "eq:systemsf-reduk" 8190 dané druhými dvěma rovnicemi ( 8191 \begin_inset CommandInset ref 8192 LatexCommand ref 8193 reference "eq:diskretni-system-albe-ls" 7749 8194 7750 8195 \end_inset … … 7801 8246 \end_inset 7802 8247 7803 pak položíme rovnou první maticí první, lineární, části systému8248 pak položíme rovnou první , lineární, části systému 7804 8249 \begin_inset Formula 7805 8250 \[ … … 7853 8298 \end_inset 7854 8299 7855 viz(7856 \begin_inset CommandInset ref 7857 LatexCommand ref 7858 reference "eq: systemsf-reduk"8300 dané prvními dvěma rovnicemi ( 8301 \begin_inset CommandInset ref 8302 LatexCommand ref 8303 reference "eq:diskretni-system-albe-ls" 7859 8304 7860 8305 \end_inset … … 7896 8341 7897 8342 \begin_layout Subsection 7898 Rozšíření pro penalizaci přírůstků napětí 7899 \end_layout 7900 7901 \begin_layout Standard 7902 Když chceme přidat ještě omezení na velikost změny vstupů 7903 \begin_inset Formula $\left|u_{t+1}-u_{t}\right|$ 7904 \end_inset 7905 7906 což může v některých případech vylepšit chování LQG algoritmu, lze tak 7907 učinit přidáním dalšího členu do ztrátové funkce. 7908 Tento člen budeme volit opět kvadratický a to ve tvaru 7909 \begin_inset Formula $\left(u_{t}-u_{t-1}\right)^{T}S_{t}\left(u_{t}-u_{t-1}\right)$ 7910 \end_inset 7911 7912 . 7913 Penalizační matice 7914 \begin_inset Formula $S_{t}$ 7915 \end_inset 7916 7917 budem opět, jako matice 7918 \begin_inset Formula $R_{t}$ 7919 \end_inset 7920 7921 , nalezena experimentálně. 7922 Takovýto člen ale ve standartní ztrátové funkci LQ řízení nevystupuje a 7923 jeho přidání již není tak snadné. 7924 Při implementaci takto modifikovaného algoritmu bylo užito návrhu LQ řízení, 7925 založeného na maticovém QR rozkladu. 7926 \end_layout 7927 7928 \begin_layout Subsubsection 7929 Rozdíl v souřadných soustavách 7930 \end_layout 7931 7932 \begin_layout Standard 7933 PMSM se ztrátovou funkcí penalizující přírůstky řízení ve tvaru 7934 \begin_inset Formula 7935 \[ 7936 \sum_{t=0}^{T-1}\left(\left(x_{t}-\overline{x}_{t}\right)^{T}Q\left(x_{t}-\overline{x}_{t}\right)+u_{t}^{T}Ru_{t}+\left(u_{t}-u_{t-1}\right)^{T}S\left(u_{t}-u_{t-1}\right)\right) 7937 \] 7938 7939 \end_inset 7940 7941 respektive se z ní výcházející ztrátovou funkcí pro návrh využívající hyperstav 7942 (tj. 7943 navíc penalizace 7944 \begin_inset Formula $P_{\omega}$ 7945 \end_inset 7946 7947 ). 7948 Uvažované řízení 7949 \begin_inset Formula $u_{t}$ 7950 \end_inset 7951 7952 jsou v osách 7953 \begin_inset Formula $\alpha-\beta$ 7954 \end_inset 7955 7956 a penalizační matice jsou 7957 \begin_inset Formula 7958 \[ 7959 R=diag(r,r) 7960 \] 7961 7962 \end_inset 7963 7964 7965 \begin_inset Formula 7966 \[ 7967 S=diag(rd,rd) 7968 \] 7969 7970 \end_inset 7971 7972 7973 \end_layout 7974 7975 \begin_layout Standard 7976 V osách 8343 LQ regulátor v 7977 8344 \begin_inset Formula $d-q$ 7978 8345 \end_inset 7979 8346 7980 je ztrátová funkce je formálně shodná s tím rozdílem, že matice 7981 \begin_inset Formula $R$ 7982 \end_inset 7983 7984 a 7985 \begin_inset Formula $S$ 7986 \end_inset 7987 7988 závisejí na čase a vyjadřují penalizaci v osách 7989 \begin_inset Formula $d-q$ 7990 \end_inset 7991 7992 a hodnota diagonálních prvků je různá. 7993 Tedy 7994 \begin_inset Formula 7995 \[ 7996 R^{dq}=diag(r_{d},r_{q}) 7997 \] 7998 7999 \end_inset 8000 8001 a následně pak 8002 \begin_inset Formula 8003 \[ 8004 R_{t}^{\alpha\beta}=\left[\begin{array}{cc} 8005 \cos\vartheta_{t} & -\sin\vartheta_{t}\\ 8006 \sin\vartheta_{t} & \cos\vartheta_{t} 8007 \end{array}\right]R^{dq}\left[\begin{array}{cc} 8008 \cos\vartheta_{t} & \sin\vartheta_{t}\\ 8009 -\sin\vartheta_{t} & \cos\vartheta_{t} 8010 \end{array}\right] 8011 \] 8012 8013 \end_inset 8014 8015 kde se jako úhel 8016 \begin_inset Formula $\vartheta_{t}$ 8017 \end_inset 8018 8019 použije jeho odhad v čase 8020 \begin_inset Formula $t$ 8021 \end_inset 8022 8023 . 8024 Analogický vztah platí pro penalizaci přírůstků (matice 8025 \begin_inset Formula $S^{dq}$ 8026 \end_inset 8027 8028 a 8029 \begin_inset Formula $S_{t}^{\alpha\beta}$ 8030 \end_inset 8031 8032 ). 8033 8034 \end_layout 8035 8036 \begin_layout Subsection 8037 LQ řízení v 8038 \begin_inset Formula $d-q$ 8039 \end_inset 8040 8041 8347 souřadné soustavě 8042 8348 \end_layout 8043 8349