Синтез квазиоптимальных систем управления электротехническими объектами по критериям энергосбережения и быстродействия

• Автор: Ловчаков, Евгений Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 201 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Состояние изучаемого вопроса и постановка задач исследования

1Л. Описание класса нелинейных объектов управления

1.1.1. Уравнения динамики управляемых объектов

1.1.2. Модели динамики двигателей постоянного тока

1.1.3. Описание электронного преобразователя - усилителя

1.1.4. Описание электродвигателей переменного тока

1.1.5 Анализ моделей динамики электропечей сопротивления

1.2. Обоснование критериев, используемых для оптимизации режимов работы ЭТО. Постановка задач управления

1.3. Анализ методов решения задач управления 1, 2 как задач АКОР

1.3.1. Методы решения задач АКОР с квадратичным критерием
1.3.2. Методы синтеза управлений по критерию обобщённой работы
1.4. Сравнительный анализ методов решения задач управления
по критериям быстродействия и энергосбережения
1.4.1. Сложности решения задач быстродействия.
Обоснование подхода к их преодолению
1.4.2. Сложности решения задач энергосбережения.
Обоснование подхода к их преодолению
Выводы по главе
2. Синтез и исследование оптимальных систем управления низкого порядка по критериям «энергосбережение - быстродействие»
2.1. Оптимальное по критерию «энергосбережение-быстродействие» управление объектом первого порядка
2.2. Оптимальное управление объектом первого порядка по модифицированному критерию «энергосбережение-быстродействие».
2.3. Эквивалентность задач энергосберегающего программного управления с различными функционалами качества
2.4. Методика синтеза агрегированных энергосберегающих регуляторов
для линейных объектов произвольного порядка
2.5. Пример синтеза энергосберегающей системы управления
Выводы по главе
3. Метод степенных рядов в решении задач оптимального управления по критериям быстродействия и энергосбережения
3.1. Разработка и исследование метода синтеза замкнутых систем управления, квазиоптимальных по критерию быстродействия
3.1.1. Полиномиальная аппроксимация функции критерия
3.1.2. Дробно-рациональная аппроксимация
3.2. Этапы метода синтеза систем управления
3.3. Проверка метода синтеза при решении задачи быстродействия
для двух последовательно включенных интеграторов
3.3.1. Применение метода при полиномиальной аппроксимации
3.3.2. Применение метода при дробно-рациональной аппроксимации
3.3.3. Модифицированный метод синтеза дробно-рационального управления
3.4. Особенности применения метода в решении задач
оптимального энергосберегающего управления
3.5. Достаточное условие сходимости степенных рядов
Выводы по главе
4. Синтез быстродействующего регулятора положения
для радиолокационного координатора
4.1. Описание РЛС как объекта управления
4.2. Постановка задачи аналитического конструирования регулятора
для следящего привода антенны в режиме поиска цели
4.3. Разработка и исследование квазиоптимального по быстродействию регулятора для следящего электропривода антенны
Выводы по главе
5. Синтез, моделирование и реализация энергосберегающего регулятора температуры

5.1. Синтез и моделирование энергосберегающего регулятора для печи сопротивления, описываемой моделью второго порядка
5.2. Сравнительный анализ работы энергосберегающего регулятора переменной структуры и стандартных ПИД, ПИ-регуляторов
Выводы по главе
Заключение
Список используемой литературы
Приложение 1. Описание лабораторного стенда автоматизированного
исследования систем управления печей сопротивления
Приложение 2. Листинг программы «Анализ решений задач АКОР для апериодического звена по критериям «энергосбережение-
быстродействие»»
Приложение 3. Листинг программы «Анализ вариантов решения задачи АКОР для апериодического звена с модифицированным критерием
«энергосбережение-быстродействие»
Приложение 4. Листинг программы «Моделирование квазиоптимального по быстродействию регулятора для следящего электропривода антенны»... 195 Приложение 5. Акты использования результатов

количеством тел, на которые разбивается электропечь. Тепловое состояние л-го тела описывается следующим уравнением теплового баланса:

С„ ■ М • ^ К<а-0,) + Рп (1.1.39)

где Сп—удельная теплоемкость л-го тела; М„ - масса п-го тела; О, - температура
одного из соседних тел /; £>„- температура /г-го тела; т - количество тел,
связанных в тепловом отношении с рассматриваемым телом п; 1т-
коэффициент теплоотдачи от одного из соседних тел г к данному телу п Р„ -
потери мощности в данном теле п.
Выражение, стоящее под знаком суммирования в уравнении (1.1.39), по сути, является тепловым потоком q■m , идущим от одного из соседних тел г к данному телу п, и может быть записано в следующем виде:
9т=К<а-(2п). (1.1.40)
Выражение (1.1.40) является законом Ома для участка тепловой цепи.
На основе соотношений (1.1.39) и (1.1.40) получаем следующую систему линейных дифференциальных уравнений
тО*п)
2 Ч»+р*’ п = ,2,...,т, (1.1.41)

которая после деления на коэффициент С„ • Мп, может быть представлена как модель динамики рассматриваемого объекта в указанной ранее форме (1.1.38).
Далее С.М. Мезенин [68] указывает, что этот подход позволяет при моделировании легко учесть нелинейное поведение печей сопротивления, в частности, теплообмен излучением. При теплообмене излучением тепловой поток рассчитывается согласно закону Стефана-Больцмана по формуле:
= Срг ■ 5 • ((-е' +273)'1 - 71у) (1.1.42)

где Срг - приведенный коэффициент излучения двух тел; 5 - поверхность лучистого теплообмена; (2/ и <2,-те м п ер ату р ы тел, участвующих в теплообмене.
Следующим шагом С.М. Мезенина [68] в уточнении модели динамики конкретной печи сопротивления был учет зависимости теплотехнических