Разработка и исследование математических моделей объектов с самовыравниванием и алгоритмов управления ими

• Автор: Моисеева, Елена Викторовна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Оглавление

Список сокращений.

Введение
1 Обзор методов получения математических моделей, синтеза алгоритмов управления и постановка задачи диссертационного исследования.
1.1 Обзор и сравнительный анализ существующих математических моделей объектов с самовыравниванием.
1.1.1 Непараметрические методы получения математических моделей объектов с самовыравниванием.
1.1.2 Параметрические методы получения математических моделей объектов с самовыравниванием.

1.2 Обзор и анализ существующих алгоритмов управления объектами с самовыравниванием

1.2.1 Метод аналитического конструирования оптимальных регуляторов АКОР.

1.2.2 Метод аналитического конструирования агрегированных регуляторов АКАР.

1.2.3 Переключающееся управляющее устройство с агрегированного регулятора на интегратор с упреждением изодромное звено
1.2.4 Системы управления с ПИДрегуляторами
1.2.5 Использование нечеткой логики и нейронных сетей для синтеза алгоритмов управления
1.2.6 Модальное управление.
1.3 Постановка задачи на разработку непрерывной математической модели объекта с самовыравниванием и синтеза алгоритма управления подобными объектами
1.4 Основные результаты и выводы.
2 Разработка и исследование непрерывной математической модели объектов с самовыравниванием.
2.1 Получение непрерывной математической модели объекта с самовыравниванием на основе вычислительного эксперимента и имитационного моделирования.
2.2 Имитационное моделирование и рекомендации по вычислению непрерывной математической модели объектов с самовыравниванием предложенным методом
2.2.1. Получение непрерывной математической модели процесса нагрева предложенным методом
2.2.2 Математическая модель процесса нагрева, полученная методом Симою.
2.2.3 Математическая модель процесса нагрева, полученная с использованием ряда Паде
2.2.4 Получение непрерывной математической модели котла ТЭС предложенным методом
2.3 Исследование полноты и устойчивости объектов управления с самовыравниванием.
2.4 Основные результаты и выводы
3 Параметрический метод синтеза алгоритма управления промышленными объектами с самовыравниванием.
3.1 Постановка задачи.
3.2 Влияние звена чистого запаздывания на выбор закона управления
3.3 Параметрический синтез непрерывного алгоритма управления объектами с самовыравниванием.
3.3.1 Расчет параметров управляющего устройства.
3.3.2 Непрерывный алгоритм управления объектом с самовыравниванием
3.4 Численный алгоритм управления непрерывными объектами с самовыравниванием.
3.4.1 Особенности реализации численного алгоритма управления
3.4.2 Численный алгоритм управления.
3.5 Моделирование и исследование систем управления промышленными
объектами с использованием разработанных алгоритмов.
3.5.1 Управление процессом нагрева с ограничением мощности нагревателя
3.5.2 Непрерывный алгоритм управления угловой скоростью вращения приводного двигателя.
3.5.3 Дискретный алгоритм управления угловой скорость приводного двигателя
3.6 Выводы к главе.
4 Программномоделирующий комплекс для определения математической модели объекта и синтеза алгоритма управления по результатам вычислительного эксперимента.
4.1 Разработка программы ПМК.
4.2 Возможности ПМК
4.3 Разработка программы микроконтроллера
4.4 Пользовательский интерфейс ПМК.
Заключение
Список литературы


Применение разработанных в диссертационной работе методов получения математической модели и синтеза алгоритма управления объектами с самовыравниванием позволяет улучшить качество функционирования таких объектов и, следовательно, повысить конкурентоспособность предприятия. Структура работы. Излагаемый в диссертационной работе материал разделен на четыре главы. В первой главе произведн обзор и сравнительный анализ существующих методов получения математических моделей объектов с самовыравниванием, выполнен обзор и сравнительный анализ алгоритмов управления подобными объектами. Во второй главе диссертации представлено решение задачи по разработке математической модели объектов с самовыравниванием при монотонном характере кривой разгона с медленным нарастанием на начальном участке. КОС показала, что наименьшую погрешность обеспечивает параллельнокаскадная реализация. В четвертой главе разработан программномоделирующий комплекс ПМК для проведения вычислительного эксперимента, позволяющий получить разработанным методом математическую модель объекта управления с последующим синтезом алгоритма управления и выработкой рекомендаций операторутехнологу по управлению реальным промышленным объектом. Общее заключение по диссертационной работе содержит перечень основных результатов и следующих из них выводов, а также сведения о регистрации электронного ресурса. Акты внедрения результатов работы приведены в приложении. Реализации и внедрение результатов работы. Результаты диссертационного исследования внедрены и используются в учебном процессе кафедры систем автоматического управления Технологического института ФГАОУ ВПО Южный федеральный университет в г. ЧПУ при проектировании устройств управления конвейерами, производимыми на ОАО ПромТяжМаш при автоматизации производства конвейерного оборудования г. Таганрог. Получено свидетельство о регистрации электронного ресурса, отвечающего требованиям новизны и приоритетности 2 от , Программномодслирующий комплекс автоматизированного проектирования систем управления ПМК АПСУ. Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на X Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления КРЭС, Таганрог ТТИ ЮФУ, . Международной научнотехнической конференции Современные сложные системы управления X. НТС8, Старый Оскол ТНТ, XIII Международном научнопрактическом семинаре Практика и перспективы развития партнерства в сфере высшей школы, Таганрог ТТИ ЮФУ, . Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 9 статьях, среди которых 4 включены в перечень изданий, рекомендованных ВАК, в 2 тезисах докладов в открытой печати и в свидетельстве о регистрации программномоделирующего комплекса. Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ. Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит 6 страницы машинописного текста, включая введение, четыре главы, заключение, список литературы из 9ти наименований, рисунка, 5 таблиц, а также приложение на 3х страницах. Основные результаты работы опубликованы в 5,9,6,6,8
Результаты, изложенные в работе, получены автором лично. Эффективное управление какимлибо процессом объектом невозможно без его исследования и моделирования. Для управления объектом необходимо иметь его модель в виде математического описания, устанавливающего связь между входными и выходными переменными в форме, позволяющей выбрать или синтезировать закон управления, обеспечивающий требуемое функционирование объекта. Построение математической модели объекта может осуществляться различными методами такими, как аналитические, экспериментальные и экспериментальноаналитические , . Аналитический метод предусматривает получение математического описания объекта в виде систем дифференциальных уравнений, описывающих внутреннее состояние объектов и внешние возмущения в соответствии с законами физики, механики, химии и т. Составление и решение балансовых уравнений в малых отклонениях от номинальных режимов, скажем, по теплоте для хлебопекарной печи или барабанной сушилки 8, по массообмену в процессах абсорбции , , по уравнениям материального и теплового балансов в процессах ректификации .