Введение к работе
Актуальность проблемы. Дискретные автоматические системы регулирования (АСР) представляют свой класс по отношению к непрерывным системам, и если исходить из их многообразия, то дискретные АСР образуют несравнимо больший класс автомл-тических систем.
С помощью дискретных законов регулирования можно достаточно успешно решать выдвигаемые современной практикой автоматического регулирования задачи, решение которых а классе непрерывных АСР затруднительно и в подавляющем числе случаев приводит к необходимости создания неоправданно сложных устройств.
Дискретные системы по распространенности в практике автоматического регулирования уступают непрерывным системам в силу ряда причин, среди которых основными следует считать:
1.многообразие дискретных систем и как следствие, необходимость для каждого класса дискретных систем иметь свои методы анализа и синтеза, что приводит к большим затратам времени как на их разработку, так и на их освоение;
2.применяемый при описании дискретных систем математический аппарат достаточно сложен и требует от разработчиков, наладчиков, эксплуатационников соответствующей подготовки; при этом необходимо указать на малое внимание, уделяемое изучению такого математического аппарата в технических вузах;
3.наличие дискретности в автоматических системах наряду с нелинейностями, запаздываниями в их элементах создает существенные трудности на пути примененияаналитических методов синтеза и анализа дискретных АСР.
Тем самым приобретает актуальность выполненная в настоящей работе разработка методик анализа и синтеза дискретных систем регулирования, достаточно универсальных и доступных для решения инженерных задач; для проведения различного рода исследований, необходимость в которых возникает в процессе проектирования, наладки, эксплуатации дискретных АСР; при этом основной упор сделан на разработку методик и алгоритмов определения оптимальных, исходя из принятого критерия, настраиваемых параметров устройств, формирующих регулирующее воздействие в дискретных АСР.
Целью диссертационной работы является повышение качества процессов регулирования в промышленных АСР за счет разработки и исследования методик и алгоритмов автоматической параметрической оптимизации (АПО) дискретных систем регулирования .
Достижение указанной цели предполагает решение следующих задач:
- анализ литературных источников, тематика которых пе
ресекается с параметрической оптимизацией дискретных сис
тем;
синтез законов формирования импульсов управляющих устройств;
улучшение характеристик алгоритмов параметрической оптимизации;
- исследование работоспособности алгоритмов параметри
ческой оптимизации при неполной информации об условиях ра
боты системы регулирования;
автоматическая параметрическая оптимизация сложные дискретных систем: систем с комбинированной импульсной модуляцией; многоконтурных дискретных систем; систем с переменной структурой;
осуществление практической апробации разработанные методик и алгоритмов параметрической оптимизации при автоматизации процессов обогащения.
Научная новизна и значимость работы. Проведенный в работе комплекс исследований позволяет предоставить разработчикам, наладчикам, эксплуатационникам автоматических систем средства, с помощью которых можно расширить области применения дискретных АСР в практике автоматического регулирования, что в конечном итоге и приводит к повышению качественных характеристик процессов регулирования.
Научная ценность реферируемой работы заключается в разработке единой методологии автоматической параметрическої оптимизации различных классов дискретных систем регулирования . Введение понятия обобщенной модуляционной характеристики позволило формализовать постановку и решение задачі по формированию модуляционных характеристик в линейных і нелинейных импульсных системах, таких как системы с амплитудно-импульсной (АИМ), широтно-импульсной (ШИМ), комбинированной импульсной (КИМ) модуляцией.
Предложенная методика синтеза законов формирования регулирующего воздействия обеспечивает повышение качеств; протекания переходных процессов в импульсных системах регулирования.
Сформированная методика исследования работоспособное!] алгоритмов АПО при параметрическом или структурном несоот ветствии объекта регулирования и его модели и результат] проведенных исследований позволили модифицировать алгоритм АПО с целью обеспечения их работоспособности при неполно: информации о промышленной дискретной АСР.
Постановка проблемы взаимосвязанности настраиваемых параметров и ее решение значительно расширили возможности методик и алгоритмов АПО в направлении параметрической оптимизации сложных дискретных систем регулирования: систем с переменной структурой, многоконтурных дискретных АСР, систем с комбинированной импульсной модуляцией.
Полученные в работе новые научные результаты служат основой для разработки, настройки и эксплуатации автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) .
Практическая значимость состоит в создании методик, методов, алгоритмического обеспечения структурного и параметрического синтеза дискретных промышленных систем регулирования.
Исследования выполнялись в процессе проведения научно-исследовательских работ по госбюджетной тематике "Методы и модели оптимального управления и имитации сложных систем" (1985-1995гг.), выполняемой для различных отраслей промышленности, в частности горнообогатительной; по хоздоговорным тематикам: "Компьютерные базы методов и моделей анализа функционирования систем жизнеобеспечения" {1995-1998гг.); в рамках Координационного плана фундаментальных исследований ло обогащению полезных ископаемых 1990-1995гг. (Проблема 3.2.2 "Разработка и совершенствование теории и методов обогащения полезных ископаемых").
Научные и практические рекомендации, полученные в дис-:ертационной работе, предоставляют разработчикам, наладчи-<ам, эксплуатационникам промышленных автоматических систем гредства, с помощью которых расширена область применения дискретных АСР в практике автоматического управления, что в сонечном итоге приводит к улучшению качественных характери-;тик технологических процессов.
Научные положения, выводы и рекомендации, изложенные в диссертационной работе, статьях автора использованы при по-;тановке и чтении курсов "Теория оптимального управления", 'Теория автоматического управления", "Системный анализ", 'Системы автоматизированного проектирования", "Диагностика, жсплуатация и наладка систем управления", "Автоматизи-юванные системы обработки информации и управления", в кур-:овом и дипломном проектировании в Московском государствен-:ом индустриальном университете, в Иркутском государствен-:ом техническом университете.
Реализация результатов работы. Разработанные методики и лгоритмы были реализованы в виде программного продукта, с омощью которого проведены исследования ряда технологиче-ких процессов, в том числе для алюминиевых заводов.
Результаты исследований использовались в научной дея тельности при выполнении работ в рамках научной тематики в учебной работе при подготовке специалистов-системотехни ков по специальности 22.02 "Автоматизированные системы об работки информации и управления" в Иркутском государствен ном техническом университете.
Внедрение предлагаемых методик, алгоритмов АПО осущест вляется в Сибирском научно-исследовательском, конструктор ском и проектном институте алюминиевой и электродной про мышленности для проведения исследований и проектировани автоматизированных систем управления технологическими про цессами.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на конференции "Опыт и основные направления использования вычислительной техники і экономико-математических методов в управлении производством" (г. Иркутск, 1986г.); на республиканской научно-технической конференции "Проблемы развития АСУ и информационных услуг в новых условиях хозяйствования" (г.Душанбе, 1989г.); на семинаре "Использование современных средств вычислительной техники в учебном процессе" (г. Иркутск, 1988г.); на Четвертом Ленинградском симпозиуме "Теори; адаптивных систем" (г. Ленинград, 1979г.); на VI-ом Всесоюзном совещании "Теория инвариантности, теория чувствительности и их применения" (г. Москва, 1982г.); на Всесоюзної конференции "Теория адаптивных систем и её применения' (Москва-Ленинград, 1983г.); на VII-om Всесоюзном совещаню "Теория инвариантности, теория чувствительности и их применения (г. Баку, 1987г.); на международном постоянно действующем семинаре при Всемирной ассоциации систем и кибернетики "Гомеостатика живых, природных, технических и социальных систем" (г. Иркутск, 1995г.); на ежегодных научно-технических конференциях Иркутского государственного технического университета.
Результаты работы опубликованы в 30 печатных трудах.
Структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключение, списка использованной литературы (142 названия). Объем работы - 382 страниц машинописного текста, включающего 108 рисунков и 2 таблиц.
