Цифровые регуляторы для объектов с запаздыванием на основе наблюдателя полного порядка

• Автор: Фам Ван Нгуен
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Введение

ГЛАВА Ь ПРОБЛЕММЫ ПОСТРОЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОВ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ.

1.1. Запаздывание в промышленных объектах

1.2. Определение класса рассматриваемых объектов управления.

1.3. Обзор методов синтеза регуляторов для объектов управления с запаздыванием

1.4. Постановка задачи исследования

глава 2. Синтез цифровых модальных регуляторов для

ОБЪЕКТОВ ПЕРВОГО ПОРЯДКА С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ.

2.1. Разработка обобщенной структурной схемы регулятора с наблюдателем для объектов с запаздыванием
2.2. Синтез цифрового модального регулятора со статическим наблюдателем для объектов первого порядка с запаздыванием

2.2.1. Синтез статического наблюдателя для объектов первого порядка

с запаздыванием
2.2.2. Синтеза астатического регулятора состояния для объектов первого порядка с запаздыванием
2.2.3. Исследование динамики систем управления объектом первого порядка с запаздыванием с модальным регулятором и статическим наблюдателем.
2.3. Синтез цифрового модального регулятора с астатическим наблюдателем для объектов первого порядка с запаздыванием
2.3.1. Синтез астатического наблюдателя для объектов первого порядка с запаздыванием
2.3.2. Исследование динамики системы управления с модальным регулятором и астатическим наблюдателем для объектов первого порядка с запаздыванием
глава 3. Синтез цифровых модальных регуляторов для
ОБЪЕКТОВ ВТОРОГО ПОРЯДКА С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ.
3.1. Синтез цифрового модального регулятора со статическим наблюдателем для объектов второго порядка с запаздыванием.
3.1.1. Синтез статического наблюдателя для объектов 2ого порядка с
запаздыванием.
3.1.2. Синтез астатического регулятора состояния для объектов второго порядка с запаздыванием.
3.1.3. Исследование динамики систем управления с модальным регулятором и статическим наблюдателем для объектов второго порядка с запаздыванием.
3.2. Синтез цифрового модального регулятора с астатическим
наблюдателем для объектов второго порядка с запаздыванием
3.2.1 Синтез астатического наблюдателя для объектов второго порядка
с запаздыванием.
3.2.2. Исследование динамики систем управления с модальным регулятором и астатическим наблюдателем для объектов второго порядка с запаздыванием.
глава 4. Разработка цифровых оптимальных по
БЫСТРОДЕЙСТВИЮ РЕГУЛЯТОРОВ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ
4.1. Обобщенная структурная схема оптимального по быстродействию регулятора для объектов с запаздыванием
4.2. Астатический оптимальный по быстродействию регулятор для объектов первого порядка с запаздыванием.
4.2.1. Структурная схема оптимального по быстродействию регулятора
для объектов первого порядка с запаздыванием
4.2.2. Исследование динамики систем управления с оптимальным по быстродействию регулятором для объектов 1ого порядка с
запаздыванием
4.3. Оптимальный по быстродействию регулятор для объектов второго порядка с запаздыванием
4.3.1. Структурная схема оптимального по быстродействию регулятора
для объектов второго порядка с запаздыванием
4.3.2. Исследование динамики систем управления с оптимальным по быстродействию регулятором для объектов 2ого порядка с запаздыванием.
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МОДАЛЬНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ С НАБЛЮДАТЕЛЕМ ПОЛНОГО ПОРЯДКА
5.1. Описание пакета программ, разработанных для исследований
динамики систем управления с модальными регуляторами.
5.2. Оценка влияния шумов в канале измерения на точность регулирования и способы фильтрации шумов
5.3. Исследование динамики колебательного и неминимальнофазового объектов с запаздыванием
5.3.1. Исследование динамики колебательного объекта с запаздыванием.
5.2.2. Исследование динамики неминимальнофазового объекта с запаздыванием
5.4. Исследование зависимости статической ошибки от отношения запаздывания к постоянной времени объекта
5.5. Рекомендации по практическому применению регуляторов с наблюдателем.
5.6. Автоматическая система дозирования аммиака в питательный тракт воды парового котла
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Приложение. Акт приема внедрения
ВВЕДЕНИЕ


Для формирования упрежденных координат вектора состояния объекта, в структуру наблюдателя введена приближенная динамическая модель объекта, в которой суммарное запаздывание переносится за динамическую часть модели. Это приводит к повышению быстродействия и точности регулирования в контуре регулирования и как следствие, улучшается качество управления во всей системе управления. Необходимо заметить, что наряду с получением упрежденного выхода, получены и значения оценок недоступных для измерения упрежденных координат вектора состояния объекта. Методика расчета основана на теории модального управления и принципе разделения, что позволяет существенно упростить процедуры расчета. Результаты представлены в виде рекуррентных формул, что позволяет применить для широких классов объектов управления. В ходе выполнения работы был разработан комплекс алгоритмов и программ по моделированию и исследованию динамики систем управления с модальными и оптимальными по быстродействию регуляторами. Алгоритмы можно применить в программном обеспечении для современных микропроцессорных контроллеров, а программы можно использовать для моделирования и исследования систем управления с модальными и оптимальными по быстродействию регуляторами для различных классов объектов управления. Эго позволяет на практике ориентироваться при выборе наблюдателей для построения АСУ. Также были разработаны рекомендации по практическому применению статического и астатического наблюдателя полного порядка, а также по выбору корней характеристического уравнения при синтезе наблюдателя и регулятора состояния. Практическим результатом данной работы можно считать испытание и внедрение модального цифрового регулятора с наблюдателем полного порядка для управления процессом дозирования аммиака в питательный тракт воды паровых котлов на Ефремовской ТЭЦ. Регулятор компенсирует запаздывание в канале измерения и управления, которое составляет около 1 часа. Система принята к эксплуатации в декабре г и в настоящее время продолжает эффективно работает, обеспечивая высокое качество управление, что подтверждает эффективность и работоспособность разработанных регуляторов. Результаты проведенных исследований и основные материалы диссертационной работы докладывались на XVII международной научной конференции Математические методы в технике и технологиях ММТТ г. Кострома г на ежегодной научнотехнических конференциях профессорскопредподавательского состава ТулГУ г. Тула, гг. АТМ, ТулГУ на Всероссийской научнотехнической конференции Мехатронные системы г. Тула, г. По результатам выполненных разработок и исследований опубликованы 5 работ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения. Материал изложен на 5 страницах машинописного текста, содержит рисунков, и 2 таблицы, библиографический список из наименований. ГЛАВА 1. Характерной особенностью большинства технологических объектов является наличие значительных запаздываний в каналах управления и измерения. Это объясняется конечной скоростью распространения сигналов и энергии в объектах транспортное запаздывание. Другой особенностью большинства объектов управления является их многоемкостность наличие каскадов или цепочек технологических объектов. Многоемкостность приводит к повышению порядка дифференциального уравнения объекта, т. В этом случае, с целью упрощения динамической модели объекта, вводится дополнительное звено запаздывания, величина которого примерно равна сумме отбрасываемых постоянных времени объекта. Такое запаздывание называется динамическим. Кроме этого, в некоторых объектах, охваченных контуром обратной свя зи объекты с рециклом появляется дополнительное запаздывание в контуре рециркуляции. Описание систем, содержащих разные типы запаздывания, подробно приведены в работе 1. Обычно при отношении тТ 0,5 типовые законы управления не могут обеспечить высокую точность и быстродействие процесса регулирования 2. Главной причиной здесь является резкое снижение критического коэффициента усиления системы при увеличении запаздывания в объекте управления.