Синтез систем управления импульсными преобразователями энергии с учетом бифуркационных явлений

• Автор: Устинов, Павел Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ПРОБЛЕМ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ.

1.1 Описание типовых АСУ ТП и методов повышения их надежности

1.1.1 АСУ энергообеспечения как составная часть АСУ

процессов энергопотребления и учета энергоресурсов в нефтегазовой

отрасли

1.1.2 АСУ насосной станции.

1.1.3 АСУ интеллектуального здания.

1.2 Анализ типовых структур ИПЭ для энергообеспечения АСУ ТП.

1.3 Обзор методов исследования ИПЭ. Их достоинства и недостатки

1.3.1 Обзор методов математического моделирования ИПЭ
1.3.2 Обзор методов анализа устойчивости ИПЭ.
1.3.3 Обзор методов синтеза СУ ИПЭ.
1.4 Неоднозначность выбора величины запаса по фазе и отношения частоты модуляции к частоте единичного усиления разомкнутого контура управления при синтезе СУ ИПЭ
Результаты главы 1.
Выводы по главе 1
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ИМПУЛЬСНЫХ ПОНИЖАЮЩИХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ.
2.1 Основные допущения при математическом моделировании ИПЭ
2.2 Кусочносшитая математическая модель импульсного понижающего преобразователя постоянного напряжения.
2.3 Малосигнальное моделирование импульсного понижающего преобразователя постоянного напряжения.
2.4 Стохастическая математическая модель импульсного понижающего преобразователя постоянного напряжения.
2.4.1 Формирование стохастической математической модели импульсного понижающего преобразователя постоянного напряжения.
2.4.2 Методика идентификации интенсивности стохастической составляющей в экспериментальной установке.
2.5 Определение устойчивости динамических режимов импульсного понижающего преобразователя постоянного напряжения.
Результаты главы 2
Выводы по главе 2.
ГЛАВА 3. КОМБИНИРОВАННЫЙ МЕТОД СИНТЕЗА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫМИ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ЭНЕРГИИ
3.1 Постановка задачи синтеза систем управления.
3.2 Метод синтеза систем управления импульсными преобразователями энергии с учетом их бифуркационных свойств.
3.2.1 Определение шага варьирования параметров при синтезе систем управления импульсными преобразователями
энергии.
3.2.2 Определение достаточного запаса устойчивости систем управления импульсными преобразователями энергии с учетом воздействия стохастической составляющей
3.2.3 Повышение качества управления и анализ динамики
импульсных преобразователей энергии.
3.3 Использование комбинированного метода синтеза систем
управления на примере импульсного понижающего преобразователя
постоянного напряжения
Результаты главы 3.
Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ИМПУЛЬСНОГО ПОНИЖАЮЩЕГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
4.1 Описание экспериментальной установки.
4.2 Описание эксперимента и анализ экспериментальных данных
Результаты главы 4.
Выводы по главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Методы и средства исследования. Для решения указанных задач в работе использованы методы теорий автоматического управления, динамических систем, нелинейных колебаний, бифуркационного анализа, чувствительности, случайных процессов, устойчивости ЛяпуноваФлоке, линейной алгебры, стохастического анализа, множеств, а также численные методы решения систем обыкновенных и стохастических дифференциальных уравнений, а также трансцендентных уравнений. Численная реализация математических моделей осуществлялась на ЭВМ с помощью разработанного пакета программ в среде 7. Достоверность полученных в работе результатов подтверждена экспериментальными исследованиями на установке кафедры Проектирование и технология электронных и вычислительных систем ПТЭиВС Орел1ТУ Импульсный понижающий преобразователь постоянного напряжения ВВт. ИПЭ, к которому наиболее чувствителен ИПЭ, при синтезе СУ, основанный на использовании собственных чисел матрицы Якоби, что позволяет с заданной точностью выявить существенную с эксплуатационной точки зрения первую бифуркационную границу т. СУ ИПЭ, позволяющий повысить показатели качества СУ, которая спроектирована с помощью малосигнального моделирования, и учитывающий возможность возникновения недетерминированной динамики. СУ на требуемое качество управления ИПЭ на основе ограничений, сформированных с учетом существенной нелинейности ИПЭ и влияния стохастической составляющей. СУ ИПЭ, обеспечивают повышение эффективности АСУ ТП за счет увеличения быстродействия и надежности в плане устойчивости ИПЭ, осуществляющих энергообеспечение АСУ ТП. Эффективность разработанных алгоритмов была подтверждена с помощью экспериментальной установки Импульсный понижающий преобразователь постоянного напряжения ВВт, разработанной на кафедре ПТЭиВС ОрелГТУ. Основы автоматики и системы автоматического управления и Электропитание радиоустройств на кафедре ПТЭиВС ОрелГТУ. Апробация работы. Управление и информационные технологии УИТ Россия, СанктПетербург, международной школеконференции Высокие технологии энергосбережения Россия, Воронеж, Ii I i i , i, на научнотехнических конференциях молодых ученых, проходивших в рамках семинаров кафедры ПТЭиВС ОрелГТУ и Исследовательского научнотехнического центра в области информации и средств связи Реймского университета i i Ii ii I, ivi i , Франция, Реймс, . Публикации. По результатам проведенных в диссертации исследований опубликовано научных работ, в том числе 3 статьи из них 1 статья в российском рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК РФ, и 2 статьи в зарубежных рецензируемых журналах. Общий объем научных работ составляет 4,1 п. Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованных источников, включающего 0 наименований. Работа изложена на 0 страницах машинописного текста, включая рисунков и таблиц. ГЛАВА 1. Одним из основных способов снижения издержек энергоемких отраслей промышленности, а также повышения эффективности их деятельности, является оптимизация технологических процессов ТП . Эта задача может быть успешно решена только при обеспечении соответствующей степени надежности АСУ ТП , , , , основные методы повышения которой приведены на рисунке 1. Традиционным методом повышения надежности является резервирование, т. Информационная избыточность может быть введена в АСУ ТП путем использования избыточных датчиков, а также представления обрабатываемой информации в корректирующем коде с обнаружением или исправлением ошибок, что при реализации приводит к аппаратурной или временной избыточности . Временная избыточность обусловлена увеличением времени вычислений на повторную реализацию того или иного алгоритма и используется при введении других видов избыточности для исправления ошибок в алгоритме функционирования. Аппаратурная избыточность заключается в различных видах резервирования оборудования, введении специальных схем контроля и диагностики. Также применяется алгоритмическая избыточность, наиболее простой способ ее реализации это дублирование, т.