Синтез цифровых нелинейных оптимальных многофункциональных многосвязных систем управления ГТД в реальном времени

• Автор: Лянцев, Олег Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 325 с. : ил.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
ГЛАВА 1. РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЦИФРОВОГО НЕЛИНЕЙНОГО ОПТИМАЛЬНОГО МНОГОСВЯЗНОГО УПРАВЛЕНИЯ ГТД НА ОСНОВЕ ФОРМИРОВАНИЯ И РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ
1.1. Современное состояние и актуальность проблемы синтеза цифровых нелинейных оптимальных МСАУ ГТД в реальном времени

1.2. Обоснование применения численных методов оптимизации для синтеза нелинейных оптимальных МСАУ ГТД
1.3. Формулировка цели и задач исследования. Математическая формулировка задачи оптимального управления для цифровой МСАУ ГТД как задачи оптимизации в реальном времени
ВЫВОДЫ К ПЕРВОЙ ГЛАВЕ
ГЛАВА 2. СИНТЕЗ ЦИФРОВЫХ МСАУ ГТД НА УСТАНОВИВШИХСЯ И ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМАХ, ОПТИМАЛЬНЫХ ПО БЫСТРОДЕЙСТВИЮ В КЛАССЕ СИСТЕМ С МОНОТОННЫМИ ПЕРЕХОДНЫМИ ПРОЦЕССАМИ
2.1. Дискретная модель ГТД, как объекта управления
2.2. Метод синтеза цифровых нелинейных МСАУ ГТД, оптимальных по быстродействию в классе систем с монотонными переходными процессами
2.3. Метод решения задачи оптимизации в реальном масштабе времени
2.4. Метод расчета цифровых дифференцирующих и сглаживающих фильтров без фазовых искажений в рабочей полосе частот
2.5. Асимптотическая устойчивость цифровых МСАУ. Теоретическое исследование влияния параметров модели системы управления на устойчивость регулирования
ВЫВОДЫ К ВТОРОЙ ГЛАВЕ

ГЛАВА 3. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МСАУ ГТД, ОПТИМАЛЬНЫХ ПО БЫСТРОДЕЙСТВИЮ В КЛАССЕ СИСТЕМ С МОНОТОННЫМИ ПЕРЕХОДНЫМИ ПРОЦЕССАМИ
3.1. Динамический синтез и исследование линейной одномерной многофункциональной системы управления ТВВД
3.2. Динамический синтез и исследование линейной двухмерной системы регулирования винтовентиляторов ТВВД Д
3.3. Динамический синтез и исследование нелинейной двухмерной многофункциональной цифровой системы регулирования ТРДДФ
3.4. Динамический синтез и исследование трехмерной нелинейной многофункциональной МСАУ ТВВД Д
3.5. Экспериментальное исследование цифровых дифференцирующих фильтров
ВЫВОДЫ К ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ
ГЛАВА 4. СИНТЕЗ И ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЦИФРОВОЙ НЕЛИНЕЙНОЙ МСАУ ТРДДФ, ОПТИМАЛЬНОЙ ПО КРИТЕРИЮ МИНИМАЛЬНОГО УДЕЛЬНОГО РАСХОДА ТОПЛИВА
4.1. Метод оптимизации МСАУ ТРДДФ по критерию минимального удельного расхода топлива
4.2. Метод учета реальных характеристик двигателя
4.3. Расчетно-экспериментальное исследование цифровой МСАУ ТРДДФ, оптимальной по критерию минимального удельного расхода топлива
ВЫВОДЫ К ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ
ГЛАВА 5. СИНТЕЗ И ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЦИФРОВОЙ НЕЛИНЕЙНОЙ МСАУ ТВВД, ОПТИМАЛЬНОЙ ПО КРИТЕРИЮ МИНИМАЛЬНОГО УДЕЛЬНОГО
РАСХОДА ТОПЛИВА
5.1. Математическая формулировка задачи оптимального управления ТВВД по критерию минимального удельного расхода топлива, как задачи численной оптимизации и анализ возможных способов её решения

5.2. Математическая модель объекта управления и анализ топологии целевой функции
5.3. Метод определения оптимальных программных значений частот вращения винтовентиляторов в реальном времени
5.4. Расчетно-экспериментальное исследование системы управления ТВВД Д-27, оптимальной по удельному расходу топлива
ВЫВОДЫ К ПЯТОЙ ГЛАВЕ
ГЛАВА 6. СИНТЕЗ И ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ИНТЕГРАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ПОЛЕТА САМОЛЕТА, ОПТИМАЛЬНОЙ ПО КРИТЕРИЮ ТОПЛИВНОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ
6.1. Математическая формулировка задачи интегрального управления заданной скоростью полета самолета с минимальным километровым расходом топлива, как задачи численной оптимизации в реальном времени
6.2. Синтез и исследование многосвязной оптимальной системы интегрального управления скоростью полета летательного аппарата
ВЫВОДЫ К ШЕСТОЙ ГЛАВЕ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВЫВОДЫ К ПЕРВОЙ ГЛАВЕ
1. Проведенный анализ известных методов синтеза МСАУ ГТД в пространстве передаточных функций и в пространстве состояний, показал, что их недостатки: а) высокий порядок синтезированных передаточных функций регулятора вынуждает проводить их аппроксимацию, что ухудшает качество управления; б) отсутствие явного учета ограничений на параметры двигателя и исполнительные органы, делают невозможным их использование для решения поставленных задач.
2. На основе проведенного анализа различных методов синтеза нелинейных оптимальных МСАУ и общей тенденции развития численных методов оптимизации обоснована целесообразность применения численных методов для решения задач оптимального управления ГТД, в том числе и по глобальным критериям.
3. Разработана концепция построения нелинейных оптимальных ММСАУ ГТД, основанная на системной интеграции методов формирования комплексных локальных критериев оптимальности и методов определения вектора управляющих воздействий посредством решения задачи оптимизации на каждом шаге управления в процессе функционирования, что позволяет повысить эффективность и качество управления и синтезировать регуляторы различных классов в. рамках единого методологического подхода.
4. Произведена математическая постановка задачи оптимального управления ГТД при наличии ограничений на параметры двигателя и исполнительные механизмы, как задачи математического программирования, решаемой в реальном масштабе времени. Определены возможные способы ее решения численными методами оптимизации в процессе функционирования системы.