Методы и алгоритмы синтеза энергосберегающего управления технологическими объектами

• Автор: Муромцев, Дмитрий Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 379 с. : ил.

1. ЭНЕРГОЕМКИЕ ОБЪЕКТЫ И ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ

1.1 Тепловые аппараты

1.2 Машины с электроприводами и транспортные средства

1.3 Задачи энергосберегающего управления.

1.4 Системы оптимального управления

1.5 Цель и постановка задачи исследования

2. ЗАДАЧИ ЭНЕРГ ОСБЕРЕГАЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ НА МНОЖЕСТВЕ СОСТОЯНИЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ.

2.1 Расширенное множество состояний функционирования.

2.2 Стратегии и структурные схемы систем оптимального управления

2.3 Модели задач оптимального управления.

2.4 Прямые и обратные задачи.

Выводы по второй главе
3 ИДЕНТИФИКАЦИЯ МОДЕЛЕЙ ДИНАМИКИ.
3.1 Постановки задач идентификации.
3.2 Особенности идентификации моделей динамики
на множестве состояний функционирования.
3.3 Идентификация моделей при оперативном синтезе
оптимального управления.
3.4 Информационные технологии для идентификации моделей
Выводы по третьей главе.
4 АНАЛИЗ ГГИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ
4.1 Метод синтезирующих переменных и
существование решения задачи оптимального управления
4.2 Программная стратегия.
4.2.1 Виды функций оптимального управления.
4.2.2 Расчет параметров оптимального управления
4.2.3 Границы областей видов функций оптимального управления
4.2.4 Оптимальные траектории фазовых координат
г и значения функционалов
4.2.5 Решение обратных задач.
4. 3 Позиционная стратегия.
4.3.1 Определение видов синтезирующих функций
4.3.2 Границы областей видов синтезирующих функций.
4.3.3 Устойчивость системы оптимального регулирования
4.4 Оптимальное управление нелинейными объектами.
4.5 Управление объектами с распределенными параметрами.
4.6 Оптимальное управление при воздействии возмущений и помех
Выводы по четвертой главе
5 СИНТЕЗ ЭЕРГОСБЕРЕГМОЩИХ
УПРАВЛЯЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
ч 5.1 Синтез оптимального управления.
5.2 Синтез квазиоптимального управления
5.3 Синтез энергосберегающего управления
многостадийными процессами.
5.4 Синтез многофункциональных управляющих устройств.
Выводы по пятой главе
6 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО УПРАВЛЕ1 ГИЯ.
6.1 Задачи проектирования СЭУ
6.2 Принятие проектных решений с использованием
байесовского подхода.
ч 6.3 Метод динамической вариантности
6.4 Два подхода к проектированию СЭУ в условиях неопределенности
Выводы по шестой главе.
7 ПРИМЕРЫ СИНТЕЗА СИСТЕМ
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ.
7.1 Тепловые аппараты.
7.1.1 Электрический водонагреватель.
7.1.2 Плиты вулканизационного пресса
7.1.3 Электропечь для термообработки магнитопроводов
7.2 Машины с электроприводами.
7.3 Гибридная экспертная система Энергосберегающее
управление динамическими объектами.
7.3.1 База знаний на основе моделей.
7.3.2 Постановка ЗОУ на МСФ в общем виде
7.3.3 База данных на основе опыта.
Выводы по седьмой главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ФРЕЙМ БАЗЫ ЗНАНИЙ ТИ,Э,Пр,0.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. СТРУКТУРА СЭУ МНОГОЗОННЫМИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ПЕЧАМИ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЕ УПРАВЛЕНИЕ
ЭЛЕКТРОКАМЕРНЫМИ ПЕЧАМИ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ ПРОСТРАНСТВО ДЛЯ
РЕШЕНИЯ ПРЯМЫХ И ОБРАТНЫХ ЗОУ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ


В качестве первой компоненты вектора 2 применительно к тепловым объектам обычно рассматривается усредненная температура нагреваемого охлаждаемого тела, в качестве второй скорость изменения температуры и т. Для объектов управления с электронагревом, а также машин с электроприводом управление и обычно представляет собой электрическое напряжение или силу тока, для других объектов это может быть расход сжигаемого топлива или теплоносителя хладоагента. Наряду с задачей 1. Применительно к энергосберегающему управлению динамическими объектами наибольший интерес представляют следующие задачи. Задачи, в которых временной интервал управления 0,к не фиксирован, а время к задается интервальным значением или ограничено, т. Л хдоп . Задачи с комбинированными функционалами, например, минимизируются затраты энергии и время
. Здесь С5, сэ, ст соответствующие весовые коэффициенты. Задачи с дополнительными ограничениями на траектории изменения фазовых координат, например, скорость изменения температуры не должна превышать допустимого значения. Задачи с частично закрепленным правым концом гк траектории изменения фазовых координат см. По способу реализации рассчитываемого оптимального управления выделяют два класса ЗОУ задачи определения оптимальной программы изменения ОУ, т. ОУ в каждый момент времени рассчитывается в зависимости от текущего значения вектора фазовых координат и остаточного времени. Особый класс задач представляют задачи синтеза ОУ в реальном времени. В этих задачах задается временное ограничение на расчет оптимальной программы 1. Дальнейшим усложнением этих задач являются задачи совмещенного синтеза ОУ, когда за допустимое время требуется идентифицировать модель объекта управления 1. Достаточно подробно эти задачи будут рассмотрены в последующих разделах. Простейшие системы оптимального управления состоят из управляющего устройства УУ и объекта О управления , , . На рис. СОУ, которая реализует программную стратегию. Здесь на вход управляющего устройства подается массив исходных данных Я см. У У рассчитывает оптимальную программу 1 Разновидностью такой СОУ является включение в схему автоматического регулятора АР см. АР. Данная система используется для объектов, которые подвержены значительным возмущающим воздействиям лу . Рис. На рис. СОУ с обратной связью оптимальный регулятор. УУ рассчитывает ОУ в каждый момент времени в зависимости от текущего значения фазовых координат и остаточного времени 1. Вид и параметры самой синтезирующей функции определяется значением массива исходных данных 1. Важной особенностью приведенных на рис. I системы i I i . К другому классу СОУ относятся сложные территориальнораспределенные системы управления, как правило, иерархической структуры см. К.Кп. I систем. Рис. Многие энергоемкие технологические установки имеют несколько входов и несколько выходов, при этом каждый входной сигнал влияет на группу выходных сигналов. Примером такой установки является многозонная электрическая печь, в которой управление температурой в одной зоне влияет на температуры в соседних зонах см. Такие системы относятся к классу систем со многими входами и многими выходами, т. I систем i I i . Все системы управления, решающие задачи энергосбережения, отличаются сложностью алгоритмического обеспечения, вместе с тем они должны использовать те же аппаратные и инструментальные средства, что и другие АСУТП. За последние годы наметилась тенденция усложнения АСУТП и решаемых ими задач управления вследствие повышения требований к качеству ведения процессов, усложнения технологических объектов, возросших потребностей в решении интеллектуальных задач управления в реальном времени и задач планирования производства . Представителями промышленных предприятий предъявляются жесткие требования к разработчикам систем управления, эти требования в первую очередь относятся к поддержке распределенных ресурсов, работе в сетевой среде и реальном времени, использовании многозадачных и многопользовательских режимов, интеграции с верхним уровнем управления, открытости и низкой цене.