Методы и средства цифрового управления технологическими процессами энергоемких сельскохозяйственных объектов

• Автор: Переверзев, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 205 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1. Особенности управления сельскохозяйственными технологическими процессами
1.2. Алгоритмы цифрового управления
1.3. Показатели качества управления
1.4. Методы робастного управления
1.5. Методы активной идентификации систем управления
с обратной связью
1.6. Выводы
2. МЕТОДЫ ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ
2.1. Анализ эффективности алгоритмов реализации цифрового ПИД-регулятора
2.2. Настройка цифровых систем управления методом вспомогательной функции
2.3. Метод активной идентификации объекта в замкнутых системах цифрового управления
2.4. Выводы
3. АЛГОРИТМИЧЕСКИЕ И ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ
3.1. Алгоритмические средства реализации пропорционально -интегрально - дифференциального регулятора
3.2. Интерфейс настройки, управления и индикации работы цифрового пропорционально - интегрально - дифференциального регулятора. Организация общения с пользователем

3.3. Принципы построения и взаимоувязки программных средств цифрового пропорционально - интегрально - дифференциального регулятора
3.4. Алгоритмические средства адаптивной настройки цифровых регуляторов
3.5. Выводы
4. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ
4.1. Требования к лабораторному стенду для исследования цифровых адаптивных систем
4.2. Разработка технических средств для реализации цифровых систем управления
4.3. Применение лабораторного стенда в учебном процессе
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
П. 1. Программное обеспечение для цифровой системы управления
П. 2. Программное обеспечение для расчёта параметров настройки
регуляторов
П. 3. Материалы по внедрению научных разработок

ВВЕДЕНИЕ
Современные сельскохозяйственные предприятия характеризуются использованием большого числа энергоёмких объектов. Управление технологическими процессами энергоёмких сельскохозяйственных объектов целесообразно осуществлять с применением современной микропроцессорной техники, что открывает широкие перспективы для автоматизации этих объектов, улучшая качество управления и снижая тем самым соответствующие экономические потери. Автоматизация технологических процессов - доступный и сравнительно легко реализуемый способ увеличения эффективности сельскохозяйственного производства. Это объясняется, в первую очередь, тем, что технологические аспекты большинства сельскохозяйственных процессов в настоящее время отработаны достаточно полно, а резервы повышения их эффективности, связанные с качеством управления и уровнем автоматизации в целом, использованы в меньшей степени. Указанные резервы повышения эффективности особенно велики в случае улучшения качества управления технологическими процессами энергоёмких объектов.
В частности, к числу отраслей с наиболее энергоёмкими объектами относится овощеводство защищённого грунта. Затраты на обогрев теплиц в среднем составляют 40 - 60 % от себестоимости продукции [94, 66]. Поэтому важно точно управлять обогревом этих объектов: превышение температуры воздуха в теплице всего на один градус Цельсия сверх нормы в среднем приводит к перерасходу 100 тонн условного топлива за год при обогреве 1 га тепличной площади в Центральном районе России [102]. Следовательно, повышение точности управления температурными режимами теплиц, обеспечивающее переход к нижнему пределу допустимого интервала температур, экономически чрезвычайно эффективно.
При создании в животноводческих помещениях необходимых температурно-влажностных условий с помощью электротермических установок перерасход электрической энергии на отопление и вентиляцию вследствие не-

На практике при осуществлении активной идентификации часто используются ступенчатые пробные воздействия [90]. В этом случае оценки передаточной функции объекта по каналу управления могут быть получены по экспериментально снятой кривой разгона. Однако для получения данной кривой требуется размыкание обратной связи, что нарушает работоспособность системы управления и может привести к нежелательным последствиям. Кроме того, данный метод активной идентификации требует больших временных затрат для получения надежных оценок динамических характеристик объекта при наличии помех. Сокращение времени, затрачиваемого на процесс идентификации, может быть достигнуто путем увеличения амплитуды входного ступенчатого воздействия, но это часто может оказать негативное влияние на условия протекания управляемых технологических процессов.
Поэтому более предпочтительными оказываются пробные гармонические воздействия. В случае аналоговых систем определение вектора комплексной частотной характеристики (КЧХ) системы для некоторой частоты а>й=2ж1Тй может быть осуществлено подачей на ее вход синусоидального воздействия [90]:
,<;(() = А$ 8шо>01,
где То - период гармонического воздействия Аг - амплитуда .<(&. Т - переменная времени. При этом на выходе системы регистрируются установившиеся колебания управляемой величины. Процесс идентификации продолжается до тех пор, пока не будет достигнута желаемая точность оценок амплитуды и фазы КЧХ объекта.
Для цифровых систем также необходимо получить аналогичные оценки, обладающие свойством помехозащищенности.
1.6. Выводы
1. Для управления технологическими процессами сельскохозяйственных объектов и объектов АПК в целом предпочтительно использовать робастные методы, позволяющие обеспечить высокое качество и надёжность управления