Формирование оптимальных алгоритмов управления и функционирования автоматических систем сельскохозяйственного производства

• Автор: Кирилин, Николай Иванович
• Шифр специальности: 05.13.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 323 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Цели и задачи автоматизации сельского хозяйства
Цели и задачи теории автоматического управления
Задачи синтеза систем автоматического управления с.-х. процессами
ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ МЕТОДОЛОГИИ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
1.1. Постановка задачи исследования
1.2. Классификация САУ
1.3. Анализ теории расчета динамики с.-х. систем автоматики
1.3.1. История развития теории расчета систем
1.3.2. Анализ содержания методов исследования динамики с.-х. систем автоматики
1.4. Анализ методологии исследования качества работы САУ
1.4.1. Точность работы САУ
1.4.2. Анализ точности работы САУ в установившемся режиме
1.4.3. Определение запаса устойчивости и быстродействия САУ
1.4.4. Интегральные критерии качества работы САУ
1.4.5. Чувствительность САУ
1.4.6. Анализ методологии улучшения качества работы САУ по отдельным параметрам качественных признаков (оптимизация САУ по отдельным критериям)
1.5. Методологические проблемы теории расчета систем с.-х. производства
1.5.1. Проблемы использования математики в теории расчета систем
Выводы по главе I
Цель и задачи исследований
ГЛАВА И. ИДЕНТИФИКАЦИЯ В СИСТЕМНЫХ МЕТОДАХ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ ПРОЦЕССОВ
2.1. Свойства и формы представления аналитических функций
2.2. Идентификация методологии получения обобщенного уравнения динамики
системы и его качественных признаков
2.3. Идентификация внешних входных воздействий
2.4. Приведение случайных стационарных входных воздействий к типовым сигналам
2.5. Идентификация случайных нестационарных процессов
2.6. Идентификация процессов и объектов управления
2.6.1. Пример идентификации процессов в с.-х. теплотехнических объектах
2.7. Идентификация систем автоматического управления сельскохозяйственными технологическими процессами
2.8. Типовые звенья САУ
2.8.1. Позиционные звенья
2.8.2. Интегральные звенья
2.8.3. Дифференцирующие звенья
2.8.4. Неминимально-фазные устойчивые линейные звенья
2.8.5. Модулирующие звенья
2.8.6. Звенья релейных элементов
2.8.7. Дискретно-импульсные звенья
2.8.8. Аналого-кодовые преобразователи
Выводы по главе II
ГЛАВА III. ЕДИНАЯ МЕТОДОЛОГИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИКИ
3.1. Методология определения оптимальных алгоритмов управления
и функционирования в одноконтурных аналоговых САУ
3.2. Оптимальность алгоритмов САУ при случайных входных воздействиях
3.3. Формирование оптимальных алгоритмов управления
3.4. Оптимальность алгоритмов управления и функционирования ДИСАУ
3.5. Формирование оптимальных алгоритмов управления и функционирования
в многосвязных системах управления
3.6. Инженерный метод проектирования оптимальных с.-х. систем автоматики
Выводы по главе III
ГЛАВА IV. ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРЕДЛАГАЕМОЙ МЕТОДОЛОГИИ ОПТИМИЗАЦИИ БОЛЬШИХ ИЕРАРХИЧЕСКИХ СИСТЕМ
4.1. Методология формирования оптимального технико-экономической системы управления процессами расширенного воспроизводства и распределения товарной с.-х. продукции 278 Выводы по IV главе
ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- 3 -ВВЕДЕНИЕ
Цели и задачи автоматизации сельского хозяйства
Сельское хозяйство представляет собой сложную и специфическую отрасль производства со случайными многофакторными процессами, не приспособленными к полной автоматизации вследствие того, что технологические машины соприкасаются с биологическими организмами и не отвечают требованиям непрерывности, ритмичности и др. Техника обычно рассредоточена на больших площадях, имеет относительно малую мощность, тихоходность, сезонность работы во времени с низким коэффициентом использования.
Уровень автоматизации с.-х. производства ниже, чем передовых промышленных отраслей. В целом ряде случаев автоматическим системам отводится вспомогательная роль. Например, при автоматизации мобильных процессов (вождения агрегатов по полю, положения рабочих органов машин и т.д.) автоматические устройства только снижают утомляемость оператора, но не высвобождают его из процесса управления. Более успешно осуществляется автоматизация стационарных процессов в животноводстве и птицеводстве, защищенном грунте, в послеуборочной обработке и хранении с.-х. продукции [105, 107].
Однако планомерная и последовательная интенсификация сельского хозяйства, повышение его технической оснащенности, комплексная механизация и электрификация, достижения науки, практики и успехи развития передовых отраслей промышленности создают предпосылки для дальнейшего и более полного развития автоматизации с.-х. производства.
Полное удовлетворение общества и промышленного производства продукцией сельского хозяйства - непременное условие социально-экономического прогресса страны, дальнейшего укрепления и повышения эффективности агропромышленного комплекса. Для этого предстоит завершить перевод сельского хозяйства на индустриальную основу, повсеместно внедрять научные системы ведения хозяйства, высокоэффективные ресурсосберегающие технологии, улучшать использование и повышать плодородие земли, добиваться значительного роста урожайности всех с.-х. культур и продуктивности животноводства, укреплять кормовую базу, обеспечивать устойчивость с.-х. производства, ослаблять его зависимость от неблагоприятных природно-климатических условий, исключать потери выращенного урожая.

В достижении стоящих перед агропромышленным комплексом целей и задач большая роль отводится автоматизации, которая является одним из важнейших условий технического прогресса [29].
Использование систем автоматического управления новой техникой и технологами являются важным фактором облегчения условий труда, роста его производительности и улучшения качества с.-х. продукции [4, 13]. Поэтому дальнейшее развитие сельского хозяйства требует создания автоматических систем управления отдельными режимами, операциями, технологическими процессами и всем производством. Следует иметь в виду, что темпы и уровень автоматизации определяются непрерывностью, технологичностью и ритмичностью производственного процесса. С этой точки зрения производственные процессы можно разделить на два вида:
- производственный процесс непрерывный в силу своей физико-химической и технологической природы (производство электроэнергии, переработка и контроль качества с.-х. продукции и др.);
- производственный процесс, для которого непрерывность достигается путем его организационного построения с помощью автоматических систем (выращивание урожая на искусственных средах, производство кормов и др.).
В теорий и практике автоматического управления производственными процессами в сельском хозяйстве можно выделить три стадии развития.
1. Автоматическое управление простейшими детерминированными объектами, у которых выходные характеристики являются регулярными функциями [107, 127].
2. Автоматическое управление сложными многомерными процессами, где осуществляется контроль состояния большого числа управляемых координат при наличии множества помех. На второй стадии задачей управления является стабилизация параметров на фоне помех [105, 107, 119].
3. Развитие гибких автоматизированных систем с применением робототехники, манипуляторов. С их помощью создаются высокопроизводительные поточные линии, цехи, заводы-автоматы. При создании таких систем используют иерархические принципы управления (соподчиненности).

Линейные
Квазилинейные
Существенно
нелинейные
Рис. 1.25. Характеристики элементов САУ (aj - параметр срабатывания релейного элемента)
Процесс работы любой САУ сопровождается передачей информации в виде определенных сигналов с одного элемента системы на другой. Сигналы, выступающие как носители информации, имеют ту или иную физическую природу. В с.-х. системах автоматики главным образом применяются пневматические, гидравлические и электрические элементы. В них перенос информации осуществляется путем изменения давления воздуха (масла) в пневматических и гидравлических САУ или путем изменения тока (напряжения) в электрических САУ.
Представление информации с помощью определенного вида сигналов избранной физической природы осуществляется их модуляцией (в переводе с латинского modulatio - мерность, означает придание сигналу размера вообще) (рис. 1.26).