Перестраиваемые структуры в системах автоматического управления технологическими процессами

• Автор: Шидловский, Станислав Викторович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 256 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
1. Современное состояние вопроса применения перестраиваемых структур в системах автоматического управления.

1.1. Вводные понятия.

1.2. Постановка рассматриваемой задачи управления

1.3. Основные предпосылки теории переменной структуры

1.4. Задание алгоритмов функционирования и переработки информации в

автоматических системах управления.

1.5. Аппаратная и программная реализация алгоритмов функционирования управляющих устройств

1.6. Технологические процессы как объекты управления.

1.7. Математическое описание систем автоматического управления технологическими процессами
1.8. Магистральный нефтепровод как объект автоматизации
1.9. Идентификация объекта управления
1 1 Выводы
2. Булева модель логики перестраиваемых структур
2.1. Вводные понятия.
2.2. Классификация булевых функций.
2.3. Булева модель логики перестраиваемых структур для определенных классов булевых функций
2.4. Многофункциональные логические модули. Основные понятия и определения
2.5. Анализ работы существующих многофункциональных логических модулей
2.5.1. Логический модуль, обеспечивающий вычисление бесповторных ДНФ и КНФ булевых функций.
2.5.2. Многофункциональный логический модуль, реализующий
операции удаления аргументов из булевых функций
2.5.3. Многофункциональный логический модуль, реализующий
вычисление бесповторных упорядоченных булевых функций выше второго порядка.
2.5.4. Вычисление неупорядоченных булевых функций
2.5.5. Многофункциональный логический модуль, реализующий
вычисление неупорядоченных булевых функций.
2.6. Построение многофункциональных логических модулей.
2.6.1. структура.
2.6.2. структура.
2.7. Выводы
3. Реализация булевой модели логики перестраиваемых структур с применением изотропных сред
3.1. Имитационная система .
3.2. Исследования на полноту многофункциональных логических модулей.
3.3. Имитационное моделирование изотропных сред.
3.4. Синтез линейных изотропных сред
3.5. Декомпозиция линейных изотропных сред
3.6. Реализация систем булевых формул в изотропных средах.
3.7. Выводы.
4. Применение изотропных сред и булевой модели логики перестраиваемых структур для разработки систем автоматического управления технологическими процессами.
4.1. Типовая система регулирования
4.2. Адаптивная система автоматического регулирования.
4.3. Системы автоматического регулирования со структурной адаптацией
4.4. Системы автоматического регулирования с перестраиваемой
структурой для объектов без запаздывания
4.5. Системы автоматического регулирования с перестраиваемой
структурой для объектов с запаздыванием.
4.6. Адаптивные системы регулирования с перестраиваемой структурой
4.7. Интегральный регулятор с перестраиваемой структурой
4.8. Интегральный дискретный регулятор с перестраиваемой структурой
4.9. Регулятор качества переходного процесса
4 Выводы
Заключение.
Литература


Покажем, как пропорциональный закон регулирования влияет на статическую ошибку переходного процесса замкнутой системы автоматического регулирования. Уравнение 1. Ар и Вр некоторые полиномы от оператора р. Однако цепь регулирования в этом случае представляет собой статическое звено и при р0 передаточная функция ркв т. Ко ррУКврМЪОО. Ир передаточная функция объекта управления. КЛр ккобК. Величина К называется обобщенным коэффициентом передачи разомкнутой системы и физически представляет собой отношение установившегося значения регулируемой величины к постоянному значению ошибки 8 е0, если цепь регулирования совместно с объектом рассматривать как некоторый усилитель, на входе которого действует сигнал в виде ошибки 8, а на выходе усиленный сигнал у. V установившееся значение ошибки от возмущающего воздействия в объекте без регулирования. Таким образом, пропорциональное регулирование позволяет уменьшить установившиеся ошибки в объекте в 1 К раз. Для сведения статической ошибки к нулю в случае пропорционального регулирования необходимо, чтобы ка оо, так называемый случай глубокой обратной связи, что ведет к затруднению в практическом использовании пропорционального регулирования для сведения есг к нулю. В случае интегрального регулирования уравнение 1. Х кяТя скорость разгона кл коэффициент передачи Ты время интегрирования. В установившемся режиме передаточная функция разомкнутой системы со. В результате первая составляющая ошибки в уравнении 1. Вторая составляющая, определяемая наличием возмущающих воздействий, может не обращаться в нуль, так как в установившемся состоянии числитель ее может также стремиться к бесконечности. Это значение может быть как равным нулю, так и отличным от нуля. Таким образом, при интегральном регулировании получается система, астатическая по отношению к задающему воздействию. Еще одним из важных показателей качества переходного процесса является время регулирования, время, по истечении которого регулируемая величина начинает отличаться от установившегося значения менее чем на заранее заданное значение. Интегральный закон регулирования обладает низким быстродействием. Это объясняется тем, что при 0 в системе не только регулирующее воздействие равно нулю, но равна нулю также и его первая производная, т. Предположим, что ошибка 8 изменяется скачкообразно рис. В этом случае выходная величина регулятора будет изменяться по закону г Хг0 . Очевидно, чем больше величина ки, тем больше будет угол а и регулятор будет быстрее изменять выходную величину. Однако в системах автоматического регулирования это приведет к тому, что при малых изменениях ошибки регулирования выходная величина регулятора будет продолжать быстро меняться, вследствие чего у системы появится склонность к колебаниям. Рис. Реакция интегрального регулятора и1 на ошибку регулирования Здесь уже приходится считаться с такими показателями качества, как перерегулирование а и степень затухания у. Поэтому использование данного типа регулятора предполагает поиск компромисса между быстродействием и степенью затухания. Пропорциональный регулятор имеет лучшее быстродействие, поэтому использование совместно пропорционального и интегрального регулирования дает некоторый выигрыш в быстродействии и сведению статической ошибки к нулю. Такое регулирование получило название изодромное ПИ. Уравнение 1. В случае установившегося режима р 0 регулирование оказывается астатическим относительно задающего воздействия. Изодромное регулирование сочетает в себе высокую точность интегрального регулятора и быстроту пропорционального. Это определяется первым слагаемым в уравнении 1. В дальнейшем система начинает работать как система интегрального регулирования, так как с течением времени преобладающее значение начинает приобретать второе слагаемое 1. Увеличить быстродействие можно с помощью введения производной в канал регулирования, которая будет учитывать тенденцию роста ошибки регулирования. Такой регулятор называется пропорциональноингегродифференциальный ПИД. Уравнение 1. ТукпТя1кш постоянная времени удвоения ТарТя1кп постоянная времени предварения Тя постоянная времени дифференцирования.