Адаптивное управление и прогнозирование состояния нестационарных технологических объектов с запаздыванием

• Автор: Давыдов, Руслан Вячеславович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Ангарск
• Количество страниц: 215 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ

1 Л. Анализ промышленных технологических объектов с запаздыванием

1.2. Требования, предъявляемые к системам управления технологическими объектами с запаздыванием
1.3. Обзор традиционных способов управления технологическими объектами с запаздыванием

Выводы по главе

2. ОСОБЕННОСТИ СИНТЕЗА АДАПТИВНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ
2.1. Применение адаптивного подхода для синтеза систем управления технологическими объектами с запаздыванием

2.1.1. Нестабильность свойств реальных технологических объектов и систем

2.1.2. Особенности адаптивного подхода в управлении технологическими объектами с запаздыванием

2.1.3. Основные струкзуры адаптивных систем управления и классификация

2.1.4. Задачи адаптивного управления технологическими объектами
2.1.5. Особенности построения адаптивных систем управления технологическим объекгами с эталонными и настраиваемыми моделями
2.2. Основные методы синтеза адаптивных алгоритмов дли систем управления с моделями
2.3. Учет реальных условий при построении адаптивных параметрических алгоритмов
2.3.1. Ограничения на значения перестраиваемых параметров
2.3.2. Учет сигнальных возмущений Выводы по главе
3. СИНТЕЗ АЛГОРИТМОВ АДАПТИВНОГО НАБЛЮДЕНИЯ В ЦЕЛЯХ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПРОГНОЗА ПЕРЕМЕННЫХ СОСТОЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ
3.1. Адаптивный подход в наблюдении состояния промышленных технологических объектов
3.2. Синтез адаптивных алгоритмов наблюдения для объектов с запаздыванием по управлению. Построение адаптивных наблюдателей, осуществляющих прогноз состояния технологических объектов с запаздыванием в управлении или в измерительном устройстве
Выводы по главе
4. ПОСТРОЕНИЕ И МЕТОДИКА РАСЧЕТА АДАПТИВНОМОДАЛЬНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ. РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНЫХ СТРУКТУР АДАПТИВНОМОДАЛЬНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ
4.1. Адаптивный подход в управлении технологическими объектами с запаздыванием
4.2. Синтез адаптивномодальных алгоритмов для объектов с запаздыванием по управлению
4.3. Разработка обобщенной методики синтеза и расчета адаптивномодальных регуляторов для технологических
объектов с запаздыванием по управлению
4.4. Синтез алгоритмов адаптивномодального управления
для объектов с запаздыванием по переменным состояния
4.5. Разработка обобщенной методики синтеза и расчета адаптивномодальных регуляторов для технологических объектов с запаздыванием по переменным состояния
4.6. Синтез алгоритмов адаптивномодального управления и адаптивного наблюдения для объектов с запаздыванием
в измерительных устройствах
4.7. Разработка рациональных структур адаптивномодальных систем управления для технологических объектов
с запаздыванием
4.7.1. Разработка различных модификаций адаптивномодального регулятора для технологических объектов
с запаздыванием по управлению
4.7.1.1. Разработка АМР для широкого класса технологических объектов с запаздыванием по управлению и в измерительных устройствах
4.7.1.2. Разработка АМР для широкого класса технологических объектов с запаздыванием в исполнительных устройствахрегуляторах
4.7.2. Разработка различных модификаций адаптивномодального регулятора для технологических объекгов с запаздыванием по состоянию
4.7.3. Достоинства и недостатки предлагаемых рациональных структур адаптивномодальных систем управления технологическими объектами с запаздыванием и рекомендации по их применению Выводы по главе
5. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ИССЛЕДОВАНИЕ
V АДАПТИВНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ
С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ
5.1. Расчет систем адаптивномодального управления, адаптивного прогноза и наблюдения для технологических объектов с запаздыванием
5.1.1. Расчет адаптивномодальной системы для технологического объекта двухемкостная гидравлическая система
5.1.2. Расчет адаптивномодальной системы для технологического объекта емкость смешения с паровой рубашкой
5.1.3. Расчет системы адаптивного прогноза и наблюдения для промышленного технологического трубопровода
5.2. Моделирование и исследование адаптивных систем управления и наблюдения для технологических объектов с запаздыванием
5.2.1. Моделирование адаптивномодальной системы управления двухсмкостной гидравлической системой
5.2.2. Моделирование адаптивномодальной системы управления емкостью смешения с паровой рубашкой
5.2.3. Моделирование системы адаптивного прогноза для промышленного технологического трубопровода
Выводы по главе ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРА ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


ЦУ транспортное переменное запаздывание, диапазон изменения которого от 0, с до 1 с тю эквивалентное инерционное запаздывание электропривода клети, равное 0,,4 с тии эквивалентное инерционное запаздывание измерителя, равное 0,,3 с. Наиболее точно запаздывания тю и тии определяются по переходным характеристикам электропривода и измерителя. Другим примером системы с запаздыванием служит система стабилизации курса судна , , простейшая модель которой приводится далее. Ь Ку,,К0. Т0, а, Р постоянные, измеренное значение угла ф отклонения судна от курса. Ту ц а1т р фх. Довольно часто закон измерения 1. Такая замена иногда приводит к правильным выводам, однако соответствующая точность замены достигается тогда, когда х минимально. Запаздывание, возникающее в рассматриваемой системе, можно назвать информационным. Информационное запаздывание возникает во многих сложных системах регулирования, которые содержат подсистемы сбора, передачи и обработки информации. Как правило, обработка информации ведется на ЭВМ, причем эта обработка в реальном времени обычно затруднительна и требует время, которое и является запаздыванием. Информационное запаздывание вносят также и некоторые датчики, применяемые в химикотехнологических процессах ХТП, например различные анализаторы состава, в которых осуществляется отбор проб на анализ, осуществляются измерения и производится обработка их результатов . Каждый из этих этапов требует определенного времени, что вносит, соответственно, запаздывание в систему. В системах управления, где одним из звеньев является человек например, СУ самолетом, ракетой и т. На рис. Здесь обозначены в, Уор и Уир передаточные функции воспроизведения сигнала, объекта и измерительной системы соответственно п, внешние помехи. Оператор в этой системе представлен нелинейным звеном со ВХОДОМ уО и ВЫХОДОМ с0. Входные сигналы человекоператор воспринимает по зрительному, акселерационному, слуховому и, возможно, какимлибо другим каналам. Выходным сигналом оператора является мышечная реакция. Т, 1 рТ,
Здесь запаздывание т оценивает время, необходимое для того, чтобы сигнал, полученный оператором, достиг центральной нервной системы, а оттуда поступил на конечности оператора. Это запаздывание лежит в пределах 0,0, с. Постоянная времени Т1 характеризует ограниченность скорости реакции мускулатуры и приблизительно равна с. Коэффициент а учитывает обученность, опыт, тренировку, утомление оператора или вид задания. Процесс обучения оператора значительно более длительный, чем процесс управления, поэтому коэффициент а считают постоянным. Анализируя средние значения параметров ПФ для различных частот воспринимаемого оператором сигнала , , можно сделать вывод, что при увеличении частоты сигнала постоянные времени Ть Т2 и коэффициенты К и а уменьшаются, а запаздывание т увеличивается довольно в широких пределах. Оператор со временем адаптируется к условиям работы так, чтобы минимизировать среднеквадратическую ошибку и поддержать запас по фазе . Более точной является нелинейная модель, описываемая стохастическими уравнениями с запаздыванием . Другое описание человекаоператора, учитывающее нелинейные эффекты, можно изобразить в виде структуры на рис. В ней учитывается зона нечувствительности оператора, а также динамика мышцы руки. Нелинейная модель оператора на основе ядер Винера рассмотрена в , . Гак как человекоператор в вышерассмотренной системе является интеллектуальным управляющим устройством регулятором сложных промышленных объектов, в структуру которого включено запаздывание, то можно говорить о проблемах управления такими системами, в составе которых имеется регулирующее устройство с запаздыванием. Другим ярким примером технологического объекта с запаздыванием является авиационная силовая установка . Современные авиационные силовые установки предназначены для работы в широком диапазоне скоростей и высот. Авиационная силовая установка состоит из следующих элементов регулируемый сверхзвуковой воздухозаборник, турбокомпрессор с основной камерой сгорания и форсажная камера с реактивным соплом. Основной задачей силовой установки является создание тяги, обеспечивающей требуемую скорость полета летательного аппарата. На рис.