Синтез систем автоматического регулирования для объектов с запаздыванием и с изменяющимися динамическими свойствами

• Автор: Борисов, Глеб Борисович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 196 с.

Оглавление
Введение.
Глава 1. Синтез систем автоматического управления для объектов с запаздыванием и с изменяющимися динамическими свойствами.

1.1. Основные подходы к синтезу систем автоматического управления для объектов

с изменяющимися динамическими свойствами.

1.2. Робастный подход к синтезу систем

автоматического управления.

1.2.1. Задача минимизации интегральной квадратичной ошибки

при действии помехи ограниченной энергии.

1.2.2. Синтез робастно устойчивой замкну гой

системы.
1.2.3. Описание неопределенности модели и спецификация возмущений.
1.2.4. Проблема робастной эффективности
1.2.5. Стандартная постановка задачи 1Г оптимизации.
1.2.6. Инструментальные средства робастного синтеза
1.2.7. Общая оценка методов робастного синтеза.
1.3. Проектирование систем автоматического регулирования по критерию максимума степени устойчивости
1.4. Явление запаздывания в технологических процессах
1.5. Подходы к регулированию объектов с запаздыванием
1.6. Подходы к автоматизации противоточных
теплообменных аппаратов
1.7. Постановка задачи исследования.
Глава 2. Системы автоматического регулирования максимальной степени устойчивости.
2.1. Методика расчета оптимальных
настроек регуляторов
2.1.1. Основные допущения, используемые при выводе
расчетных соотношений.
2.1.2. Вывод расчетных соотношений для нахождения
оптимальных настроек регуляторов
2.1.3. Примеры расчета систем регулирования и свойство апериодичности оптимальной степени устойчивости.
2.2. Рекомендуемые формулы для расчета оптимальных настроек типовых регуляторов максимальной степени устойчивости.
2.3. Исследование робастной устойчивости систем регулирования
с регуляторами максимальной степени устойчивости
2.3.1. Система регулирования
с пропорциональным регулятором
2.3.2. Система регулирования
с пропорционально интегральным регулятором
2.4. Выбор оптимальных параметров регуляторов
для объектов с нестационарной динамикой
Глава 3. Выбор схем регулирования и параметров регуляторов для термодинамически
оптимальных теплообменных аппаратов
3.1. Термодинамическое совершенство тенлообменных
аппаратов и условия термодинамической согласованности
3.1.1. Задача минимизации диссипации процесса теплообмена
3.1.2. Условия термодинамической согласованности.
3.2. Динамические свойства противоточных теплообменных
9 аппаратов, как объектов регулирования.
3.3. Системы регулирования, поддерживающие
условия термодинамической согласованности.
3.4. Аналитический расчет систем регулирования
противоточных теплообменных аппаратов.
3.4.1. Расчет пропорционально интегрального регулятора
3.4.2. Расчет пропорционально
интегрально дифференциального регулятора
3.5. Алгоритм коррекции параметров регуляторов
в АСР 1 и АСР 2 для противоточных теплообменников
с изменяющейся динамикой
Глава 4. Исследование качества функционирования 1 систем автоматического регулирования
для объектов с переменной нагрузкой.
4.1. Качество функционирования систем автоматического регулирования для типового
промышленного объекта с переменной нагрузкой
4.2. Качество функционирования систем автоматического регулирования противоточным
теплообменным аппаратом при переменной нагрузке
4.3. Качество функционирования систем автоматического регулирования, поддерживающих условия термодинамической
сог ласованности в противоточном тсплообменном аппарате.
4.4. Общие выводы.
Основные результаты работы
Литература


Гибкость к настоящему времени разработаны как системы стабилизации, обладающими простейшими возможностями к адаптации и рассчитанные на аналоговое исполнение, так и системы, позволяющие решить очередную задачу целого этапа функционирования объекта управления пуск или останов агрегата, оптимальное управление периодическими процессами оптимальным образом в условиях сложившейся, априори не заданной ситуации. Накопленный к настоящему времени значительный опыт применения таких систем в промышленной практике. Трудоемкость проектирования сложных адаптивных систем, которое предполагает высокую квалификацию разработчиков. Для применения САПР требуется владение специальными проблемно ориентированными языками программирования. Необходимость в сложном прикладном программном обеспечении систем автоматического управления, в общем случае решающем задачи идентификации, оценивания, прогноза и оптимизации. Необходимость в дополнительных каналах измерения технологических величин. Поэтому во многих случаях целесообразно проектирование робастных систем управления, которые гарантируют сохранение существенных качественных характеристик замкнутой системы в частности, устойчивости при конечных отклонениях динамических характеристик объекта от номинальных значений или ограниченных внешних возмущениях. Возможностью априорного выбора структуры и параметров ре1уляторов. Гибкостью. Возможно построение робастных АСУ самого различного уровня сложности от сложнейших навигационных систем управления летательными аппаратами и судами и до простейших систем стабилизации при условии неполной информации о поведении объектов. Наличием мощных программных средств синтеза регуляторов в рамках системы x, x, i i x, I x и других пакетов . Минимальное число измерительных каналов технологических величин. В результате упрощается прикладное программное обеспечение и аппаратное обеспечение АСУ, внедрение, отладка и эксплуатация таких систем в промышленной практике по сравнению с адаптивными системами. К недостаткам робастного подхода следует отнести то, что при априорном выборе регулятора качество регулирования снижается сравнению с адаптивными системами и такие регуляторы являются более консервативными. Далее рассмотрим робастный подход к построению систем автоматического управления. С тех пор как в х годах в работах Л. М. Летова , Р. Калмана и др. Тем не менее, в промышленности оптимальные регуляторы практически не нашли применения. Это можно объяснить тем, что применение их на реальных объектах обычно приводило к гораздо худшим показателям эффективности и даже неустойчивости. В е годы была теоретически доказана высокая параметрическая чувствительность таких регуляторов к неточности задания объекта. Эти трудности частично могут быть преодолены, если синтезировать оптимальные системы с учетом требований малой чувствительности. При этом используются методы теории чувствительности. К сожалению, теория чувствительности работает с понятием грубости, введенного А. А. Андроновым в е годы . Грубость свойство системы сохранять качественные характеристики при сколь угодно малых вариациях собственных параметров количественно грубость измеряется так называемой чувствительностью системы. Однако, в реальных условиях наблюдаются всегда конечные отклонения действительных параметров систем от расчетных. Поэтому более правильным является применение робастного подхода. Робастный подход имеет дело не с индивидуальным, точно заданным объектом, а с целым семейством объектов, допускающих значительные отклонения в их описании. В отличие от грубых систем, для робастных систем отклонения параметров и динамических характеристик от расчетных могут быть и большими. Значительный вклад в теорию робастного управления был внесен работами Г. Зеймса , , Дж. Дойла , Б. Л. Фрэнсиса , , Г. Квакернаака , , К. Гловера , , С. П. Бхаттачария , Э. И. Джури , Я. Цыпкина , Б. Т. Поляка , В. Л. Харитонова , А. Е. Барабанова , , Ю. И. Неймарка и др. В своем обзоре некоторых постановок задач синтеза робастных регуляторов мы ограничимся рассмотрением задач, решаемых на основе Н теории, имеющей дело с неструктурированной неопределенностью в частотной области.