Синтез алгоритмов численного дифференцирования, работающих в реальном времени, с увеличенным шагом дискретизации для целей управления

• Автор: Кошоева, Бибигуль Бейшенбековна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Введение.

1 Коррекция систем с использованием алгоритмов взятия производной

1.1 Алгоритмы ПД и 1 ШДрегулирования и особенности их использования в локальных системах управления.

1.1.1 Существующие подходы к построению систем с алгоритмами ПД и ПИД

регулирования и синтезу их параметров.

1.1.2 Синтез параметров алгоритмов ПИДрегулирования в составе систем в

частотной области.

1.1.3 Особенности анализа и синтеза дискретных алгоритмов ГД и ПИД

регулирования в составе системы в частотной области

1.2 Реализация операции дифференцировании в непрерывных и дискретных алгоритмах ПИД и ПДрсгулирования.
1.3 Влияние возмущений на качество работы систем с алгоритмами ПД и ПИДрегулирования.
1.4 Выводы.
2 Алгоритмы численного дифференцирования, работающие в реальном времени и их свойства.
2.1 Алгоритмы численного дифференцирования, работающих в реальном времени на базе производной от интерполяционного полинома Ньютона
2.2 Частотные свойства алгоритмов численного дифференцирования, работающие в реальном времени, в зависимости от их структуры и шага дискретизации
2.3 Анализ свойств алгоритмов численного дифференцирования при наличии высокочастотных шумов.
2.4 Выводы.
3 Разработка методики синтеза алгоритмов численного дифференцирования, работающих в реальном времени, для одноконтурных систем.
3.1 Объекты промышленных систем и их модельное представление в составе одноконтурных систем
3.2 Особенности окрестности частоты среза на частотных характеристиках разомкнутых систем, работающих без перерегулирования в замкнутом режиме.
3.3 Применение алгоритмов численного дифференцирования, работающих в реальном времени в составе алгоритмов управления для одноконтурных систем
3.3.1 Синтез параметров непрерывного алгоритма ПИДрегулирования с
использованием частотных характеристик разомкнутой системы.
3.3.2 Частотные свойства алгоритмов численного дифференцирования с
увеличенным шагом дискретизации
3.3.3 Частотные характеристики разомкнутой системы с дискретными алгоритмами ПДрегулирования с разным числом слаг аемых и с их непрерывными эквивалентами
3.3.3.1. Сравнительный анализ частотных характеристик непрерывных эквивалентных и дискретных алгоритмов ПДрсгулирования
3.3.3.2. Сравнительный анализ частотных характеристик разомкнутых систем с непрерывными эквивалентными и дискретными алгоритмами ПДрегулирования
3.3.4. Чувствительность замкнутой системы к высокочастотным помехам в тракте управляющего сигнала
3.3.5. Методика синтеза дискретного алгоритма дифференцирования с увеличенным шагом дискретизации в алг оритмах ПД и ПИДрегулирования.
3.4. Выводы.
4 Синтез алгоритма численного дифференцирования с увеличенным шагом дискретизации для системы управления горячим водоснабжением ГВС на центральном тепловом пункте ЦТП.
4.1 Система ГВС на ЦТП, структура, требования к функционированию, динамические свойства элементов ее составляющих
4.1.1 Система регулирования температуры воды горячего водоснабжения
4.1.2. Динамические свойст ва элементов системы ГВС.
4.1.3. Частотные характеристики линеаризованной разомкнутой системы ГВС и
динамика замкнутой системы
4.2 Анализ динамических свойств системы I ВС с увеличенным шагом дискретизации алгоритма дифференцирования.
4.3 Анализ качества работы систем ГВС в стационарном режиме при наличии случайных возмущений
4.4 Выводы
Заключение
Список литературы


ПД и Г1ИДрегулирования для одноконтурных систем управления, определяющая структуру алгоритма дифференцирования и максимально допустимый его шаг дискретизации. Разработанная методика синтеза алгоритмов численного дифференцирования в составе дискретных алгоритмов ПД и ПИДрегулирования для одноконтурных систем управления, определяющая структуру алгоритма дифференцирования и максимально допустимый шаг дискретизации, которая позволяет повысить помехозащищенность систем управления, уменьшить число срабатываний регулирующей аппаратуры в единицу времени при сохранении точности регулирования. Далее во второй главе проводится анализ частотных свойств алгоритмов численного дифференцирования в зависимости от их структуры и шага дискретизации и проводится анализ свойств алгоритмов численного дифференцирования при наличии высокочастотных шумов. В главе 3 рассмотрены объекты промышленных систем и их разные возможные модельные представление в составе одноконтурных систем, а также особенности применения алгоритмов численного дифференцирования реального времени для таких систем. Разработана методика синтеза алгоритмов численного дифференцирования, работающих в реальном времени, с увеличенным шагом дискретизации для одноконтурных систем систем локальной автоматики. В четвертой главе приведен пример синтеза алгоритма численного дифференцирования с увеличенным шагом дискретизации для коррекции системы управления горячим водоснабжением ГВС на центральном тепловом пункте ЦТП. Для системы ГВС на ЦТП описана структура, требования к функционированию, динамические свойства элементов ее составляющих. Произведен анализ динамических свойств системы ГВС со стандартными настройками алгоритма ПД регулирования и описана динамика системы ГВС на ЦТП с модифицированным алгоритмом численного дифференцирования с увеличенным шагом дискретизации в составе алгори тма ПД регулирования. Первый регулятор с алгоритмом ПИДрегулирования был изобретен еще в году 1. Через года, в году, Зиглер и Никольс разработали первую методику настройки ПИД регуляторов 2. После появления в ых годах микропроцессоров, развитие ПИД регуляторов происходит нарастающими темпами. Для статистики общее количество публикаций за 9 лет с по год составило , с по год 1, а за период с по год всего за 4 года 5 На одном только конгрессе I АС Ii i i в году было представлено около докладов, посвященных ПИД регуляторам 4. Количество патентов по этой теме, содержащихся в патентной базе данных в январе года, составило 4 шт. ПИД регулятор относится к наиболее распространенному типу регуляторов. Порядка регуляторов 1,5, находящихся в насгоящее время в эксплуатации, используют ПИДалгоритмы регулирования и их модификации. Причиной столь высокой популярности ПИД регуляторов являются сравнительная простота построения и промышленного использования, ясность функционирования, пригодность для решения большинства практических задач и низкая стоимость. Среди ПИД регуляторов, приходится на одноконтурные регуляторы и на многоконтурные 6. Контроллеры с обратной связью охватывают всех приложений, контроллеры с прямой связью 6, и контроллеры, соединенные каскадно, 9 6. Усложнилась структура регуляторов появились регуляторы с двумя степенями свободы, с применением принципов разомкнутого управления в сочетании с обратной связью, со встроенной моделью процесса и другие. Кроме функции регулирования, в ПИДконтроллер были введены функции аварийной сигнализации, контроля разрыва контура регулирования, выхода регулируемого параметра за границы диапазона и др. Достаточно полный обзор, посвященный существующим разновидностям ПИДрегуляторов, особенностям их функционирования и настройки представлен в цикле статей . Воспользуемся данным обзором для обоснования актуальности решаемой в диссертации проблемы. Простейшая система автоматического регулирования с обратной связью показана на Рис. Рис. Простейшая система автоматического регулирования с обратной
В ней блок называют регулятором, Р объектом регулирования, г управляющем воздействием или уставкой, е сигналом рассогласования или ошибкой, и выходной величиной регулятора, регулируемой величиной. Ке1 Уе, Т1 1.