Адаптивные ПИД-регуляторы с конечно-частотной идентификацией

• Автор: Паленов, Максим Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Оглавление
Введение

1.1 ПИДрегуляторы и методы их синтеза

1.1.1 Формы ПИДрегуляторов

1.1.2 Методы синтеза ПИДрегуляторов.

1.2 Автоиастройка и адаптация ПИДрегуляторов

1.2.1 Методы автонастройки

1.2.2 Адаптивные системы управления

1.3 Частотное адаптивное управление

1.3. Постановка задачи.

1.3.2 Построение Г1 ИДрегулятора при известных коэффициентах модели ОУ.

1.3.3 Идентификация модели объекта управления .
1.3.4 Алгоритм адаптации.
Частотный адаптивный ПИДДрегулятор
2.1 Постановка задачи
2.2 Построение регулятора при известных параметрах модели объекта.
2.3 Идентификация модели объекта управления
2.3.1 Оценки параметров модели объекта управления .
2.3.2 Идентификация запаздывания.
2.3.3 Определение частот и амплитуд испытательного сигнала
2.3.4 Условия сходимости идентификации.
2.3.5 Длительность процесса идентификации
2.4 Алгоритм адаптации.
2.5 Сравнение ГИДД и ПИДрегуляторов.
2.С Экспериментальные исследования.
2.6.1 Экспериментальный стенд ФМ2 ОВЕН
2.6.2 Результаты экспериментальных исследований .
2.7 Заключение
3 Самонастраивающийся ПИДИ регулятор
3.1 Постановка задачи.
3.2 Идентификация модели объекта управления.
3.2.1 Конечночастотная идентификация
3.2.2 Выбор частот гармоник испытательного сигнала .
3.2.3 Самонастройка амплитуд гармоник испытательного сигнала .
3.2.4 Длительность идентификации .
3.3 Ирсгулятор и алгоритм самонастройки ПИДИ регулятора
3.3.1 Ирегулятор.
3.3.2 Алгоритм самонастройки ПИДИ регулятора .
3.4 Экспериментальные исследования
3.4.1 Экспериментальный стенд ФМ2 Viii
3.4.2 Результаты экспериментальных исследований .
3.5 Заключение
4 Конечночастотная идентификация объектов с запаздыванием
4.1 Постановка задачи.
4.2 Частотные уравнения идентификации.
4.3 Определение интервала запаздывания
4.4 Условия сходимости идентификации
4.5 Алгоритм идентификации
4.6 Заключение
5 Адаптивный регулятор процесса синтеза сверхтвердых материалов
5.1 Процесс синтеза сверхтвердых материалов.
5.2 Электрическая схема нагрева материала .
5.3 Идентификация параметров процесса по экспериментальным данным
5.4 Построение адаптивного регулятора
5.5 Экспериментальные исследования.
5.6 Заключение.
Выводы
Литература


Несмотря на значительное количество работ, посвящённых второму виду регуляторов, остаются мало исследованными следующие проблемы: а) адаптация при нарушении устойчивости замкнутой системы из-за изменения параметров ОУ; б) настройка частот гармоник испытательного сигнала, с целью уменьшения времени адаптации; в) настройка амплитуд гармоник испытательного сигнала, с целыо уменьшения влияния испытательного сигнала па выход ОУ. Цель работы, состоит в разработке адаптивного управления, способною функционировать в условиях неизвестных ограниченных внешних возмущений при изменяющихся, с чеченцем времени, параметрах ОУ. ПИД-регуляторов и применение для управления реальными технологическими процессами. Для доказательства теоретических результатов применялся аппарат линейкой алгебры, математического анализа, теории дифференциальных уравнений. Достоверность полученных теоретических результатов іюдтверждасіси экснерименталыіымі исследоваї тями, а так же их практическим использованием для управления процессом нагрева при синтезе сверхтвердых материалов. Научная новизна. Личный вклад. Результаты, выносимые па защиту, получены автором самостоятельно. Личным вкладом соискателя в совместно опубликованных работах является доказательство утверждений, разработка алгоритмов и проведение экспериментальных исследований. Практическая значимость заключается в том, что реализация результатов, полученных в диссертационной работе, приведет к достижению значительного технико-экономического эффекта при использовании предлагаемых адаптивных регуляторов. Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на Международном семинаре - презентации и выставке (ИПУ РАН. Москва, ); 3-й Научной конференции (ИПУ РАН. Технические и программные средства систем управления, контроля и измерения» (УКИ-) (ИПУ НАМ, Москва. Передовые информационные технологии, средства и системы автоматизации на Российских предприятиях» (АГГЛ-) (ИПУ РАН, Москва, ), VIII Всероссийской школе-конферсиции молодых ученых «Управление большими системами» (Магнитогорск. Международной Конгрессе по Автоматическому Управлению (Милан. IFAC-), а так же семинарах под руководством Б. Т. Поляка (ИПУ РАН), на -ой международной выставке «Идеи, изобретения и инновации» IHNA- (Германия, г. Нюрнберг) демонстрировался регулятор СИ-ГІИД-1, разработанный на основе результатов диссертации, и был награжден серебряной медалью. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит* из введения, пяти глав, выводов, списка литературы (1 источник) и одного приложения, которое подтверждает внедрение полученных результатов, а также содержит рисунка и 4 таблице. Общий объем диссертации составляет 4 страницы. Публикации. По теме диссертации опубликовано работ, из них 3 в журналах из списка ВАК [,, ], получен патент РФ |], получено свидетельство о регистрации программы [], опубликован доклад в трудах мирового конгресса ИФАК fj и семь работ в сборниках трудов конференций [ . ПИД-регуляторы широко распространены на сегодняшний день не только в промышленности, но и в других технических отраслях. Большой объем решаемых проблем обусловил возникновение различных форм НМД-регуляторов, а так же множества методов их синтеза Уже леї активно ведутся исследования в области ПІ4Д регулирования, было опубликовано огромное количество статей и отчетов, а так же книг, в которых обоснована необходимость различных методов синтеза и приведены простые правила расчета параметров ПИД-регулятора [6], |], [‘1]. С2|, [7], ||, [), [5|, |б1, (), [], [2], [? ПИ- и ПИД-регуляторов, количество которых составило 3 метода. А в году вышла очередное издание данной книги [) и количество собранных методов составило уже . Такое большое количество методов свидетельствует об огромном интересе к ПИД закону регулирования. Как уже упоминалось выше, в промышленности используются различные формы ПИД-регуляторов. Поэтому ниже рассмотрены наиболее популярные формы ПИД-регуляторов. TIf) , (1. А;с, 7J, Тд - параметры ПИД-регулятора. Vwlt) - у{t). В форме передаточных функций (ПФ) уравнение регулятора (1. Wc{s) = кс (l + ^ + TdSy (1. Форма (1. ПИД-регулятора носит также название не итерационная. Так же существует так на ливаемая итерационная форма. Ці + ^ (і+sT'd). Существует убеждение, что параметры ПИД-регулятора в итерационной форме (1. Это убеждение.