Методы и средства управления непрерывными процессами в системах машинных агрегатов

• Автор: Семенов, Анатолий Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.13.06, 05.13.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Б.м.
• Количество страниц: 365 с. : ил.

Содержание
Введение

1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ НЕПРЕРЫВНЫМИ ПРОЦЕССАМИ В СИСТЕМАХ МАШИННЫХ АГРЕГАТОВ

1.1. Определение систем машинных агрегатов

1.2. Иерархия систем машинных агрегатов

1.3. Методы математического описания систем машинных агрегатов

1.4. Методы и задачи управления непрерывными процессами в системах

машинных агрегатов

1.5. Выводы

2. СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ СИСТЕМ МАШИННЫХ АГРЕГАТОВ

2.1. Выбор объекта исследования и его описание

2.2. Организационная структура объекта управления
2.3. Структура математического описания объекта управления
2.4. Структура принятия решений в системах машинных агрегатов
2.5. Выводы
3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СИСТЕМ МАШИННЫХ АГРЕГАТОВ
3.1. Модель обобщенного электромеханического преобразователя энергии
с учетом насыщения магнитной системы
3.2. Матричный метод построения моделей голономных механических
систем с линейными стационарными связями
3.3. Модель контактного взаимодействия рабочих органов машинного агрегата с обрабатываемой средой
3.4. Модель процесса отбора перерабатываемого продукта
3.5. Модель процесса смешивания
3.6. Модель процесса формирования настила бункерным накопителем
3.7. Модель процесса переработки продукта
3.8. Динамика процесса массообмена в системе машинных агрегатов
3.9. Выводы
4. ОЦЕНИВАНИЕ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МАШИННЫХ АГРЕГАТОВ
4.1. Обзор методов и постановка задачи идентификации
4.2. Технические и программные средства идентификации
4.3. Идентификация параметров схемы замещения асинхронного двигателя с использованием настраиваемых моделей
4.4. Оценка момента инерции и момента статического сопротивления машинного агрегата по кривой выбега
4.5. Идентификация процесса взаимодействия рабочих органов машинного агрегата с обрабатываемой средой методом наименьших квадратов
4.6. Оценка параметров процесса отбора перерабатываемого продукта с использованием динамических нейронных сетей
4.7. Проверка статистической гипотезы об адекватности модели процесса смешивания
4.8. Идентификация процесса формирования настила с использованием настраиваемых моделей и нейронных сетей
4.9. Оценка параметров АРСС модели процесса переработки продукта обобщенным рекуррентным методом наименьших квадратов
4 Выводы
5. ОПТИМИЗАЦИЯ НЕПРЕРЫВНЫХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ МАШИННЫХ АГРЕГАТОВ
5.1. Постановка задачи оптимизации систем машинных агрегатов
5.2. Оптимизация режимов работы асинхронного привода при векторном управлении
5.3. Минимизация расхода энергии на поддержание рабочих процессов в машинных агрегатах
5.4. Оптимизация процесса отбора перерабатываемого продукта
5.5. Оптимизация процесса смешивания
5.6. Улучшение динамики процессов переработки продукта с использованием прогнозирующе настраиваемых моделей
5.7. Выводы
6. СИНТЕЗ И АНАЛИЗ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ МАШИННЫМИ АГРЕГАТАМИ
6.1. Общие принципы построения систем управления
6.2. Линейноквадратичное управление движением рабочих органов машинного агрегата
6.3. Стабилизация мощности рабочих процессов машинного агрегата на основе принципа регулирования по отношению
6.4. Сравнительная оценка методов адаптивного управления процессом отбора перерабатываемого продукта
6.5. Системы управления процессом смешивания
6.6. Синтез позиционного управления процессом формирования настила бункерным накопителем на основе метода статистической линеариза 2 ции
6.7. Быстродействующая адаптивная система управления процессом переработки продукта с использованием прогнозирующе настраиваемых моделей
6.8. Каскадная позиционная система стабилизации производительности машинных агрегатов
6.9. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Результат решения является некоторым паллиативом исходной задачи управления и в значительной степени зависит от выбранной целевой функции. Более естественным при таком множестве и противоречивости задач управления будет построение рассматриваемой системы по иерархическому принципу с декомпозицией общей задачи по уровням иерархии. Для этого воспользуемся иерархией построения СМА, введенной в п. Задача синтеза закона управления. Для рассматриваемого класса систем эта задача может быть сформулирована как задача оптимального программного управления в следующей постановке. X состояний системы являются ограниченными областями пространства состояний, определяемыми в окрестности заданной номинальной траектории х. Подынтегральные функции Ь и О задаются отношениями ЬЯ хЯЛ Я1С л Л где К1 скалярная непрерывная и дифференцируемая функция состояния и управления. На иерархическом уровне математического описания на первый план выступает задача отображения исходной неопределенной ситуации, связанной с реальным объектом, на множество количественно сопоставимых элементов. Такими элементами являются система, протекающие в ней процессы, критерии цели и стратегии их оптимизации достижения 2. На основе феноменологического подхода показано, что к СМА можно отнести достаточно широкий класс технических систем, в которых реализуются различные технологические процессы, отвечающие обобщенной структуре, рассмотрение которой позволило выделить в СМА ряд взаимодействующих между собой подсистем. Центральным элементом обобщенной структуры является производственный или технологический процесс, вторым элементом рассматриваемой структуры является подсистема контроля и управления адаптируемая под конкретный технологический процесс, третий элемент структуры информационная подсистема или система управления базами данных и знаний СУБД, четвертый элемент структуры подсистема оперативнокалендарного планирования и диспетчеризации. Обосновано, что при разработке и исследовании таких систем наиболее эффективен системный подход, а наиболее распространенным методом является метод декомпозиции, основанный на иерархическом принципе ее построения и описания. На основе концептуального подхода, в рамках общей теории систем, введена иерархия СМА, включающая в себя три основных уровня организационный уровень, уровень математического описания и уровень управления или принятия решений. Рассмотрены структуры различных уровней иерархии, позволившие перейти к рассмотрению стратегии управления сложными системами СМА. Реализация данной стратегии в рамках системного подхода предполагает решение следующих подзадач структурную организацию СМА получение математических моделей объекта управления и модели внешних возмущений выбор целевой функции оптимизация режимов работы объекта синтез законов управления и его программная или аппаратная реализация выбор алгоритмов оценивания параметров СМА. Отыскание оптимальных стратегий предложено проводить в предположении предопределенности рассматриваемого класса систем на основе теории условных марковских процессов, описывающих движение системы в пространстве состояний. На основе введенной иерархии СМА на каждом из уровней предполагается решение различных задач управления, объединенных общей стратегией. В соответствии с организационным уровнем иерархии выделены три основных задачи управления задача управления машинными агрегатами задача управления рабочими подпроцессами задача управления рабочим процессом. На уровне управления или принятия решений предлагается решить следующие задачи задача синтеза оптимально адаптивных законов управления задача самообучения и адаптации задача самоорганизации. На иерархическом уровне математического описания на первый план выступает задача отображения исходной неопределенной ситуации, связанной с реальным объектом, на множество количественно сопоставимых элементов на основе конструирования пространства состояний рассматриваемой системы и процессов в ней происходящих, выбор критериев целей управления и стратегий их оптимизации.