Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕШ. Разработка вероятностных методов, позволяющих эффективно решать задачи анализа и оптимизации качества систем, идентификации и оценивания их состояния, а также синтеза оптимального управления является одним из основных направлений в статистической теории автоматических систем. В настоящее время методы решения перечисленных задач хороио развиты применительно к детерминированным системам, работающим в условиях случайных возму-дений. Что касается более общего класса систем - стохастических систем - то здесь эти методы разработаны еще недостаточно и по этой причине мало применяются в инженерной практике. Под стохасти-' ческими системами понимаются системы управления со случайными параметрами, к которым может быть отнесено большинство реальных систем управления.
Разработка вероятностных методов в упомянутом выше смысле невозможна без получения адекватных математических моделей стохастических систем и решения задачи анализа. Следует также отметить, что характерной чертой методов описания и анализа стохастических систем является их относительная сложность по сравнению с теми же методами для детерминированных систем, что ведет к необходимости применения ЭВМ. Таким образом, актуальной становится задача разработки современных машинных методов анализа стохастических систем, соответствующего алгоритмического и программного обеспечения.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Предлагаемая работа посвящена проблеме математического моделирования, анализа и автоматизированного исследования стохастических систем. Целы) работы является разработка метода автоматизированного исследования стохастических систем управления с доведением его до уровня инженерной методики, реализованной в программном комплексе.
Для достижения сформулированной цели ставятся следующие задачи исследованияі
-
Разработать методику построения математического описания стохастических систем при условии, что все входные сигналы системы являются нестационарными случайными процессами, а сама система содержит как случайные тах и детерминированные переменные параметри-
-
Разработать инженерную методику анализа реальных стохастических систем,управления.
-
Разработать алгоритмическое и программное обеспечение для автоматизированного исследования стохастических систем.
-
Провести теоретическое и экспериментальное исследование реальной стохастической системы, в качестве которой рассматривается электрогидравлический привод вибрационного стенда для испытаний элементов конструкций ядерных энергетических установок (ЯЭУ). Построить математическую модель электрогидравлкческого вибрационного привода (ЭГВП) в классе стохастических систем.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Разработан новый метод описания и анализа стохастических систем, основанный на структурном подходе и использовании разложений временных характеристик сигналов и систем по базису ортогональных функций. Получено математическое описание на основе дискретных спектральных характеристик для типовых моделей стохастических систем и разработаны алгоритмы их статистического анализа.
На основе предлагаемого метода разработан оригинальный программный комплекс, предназначенный для автоматизированного исследования стохастических систем.
Получен ряд математических моделей ЭГВП, учитывающих влияние различных случайных факторов на его работу при имитации случайных вибрационных'нагружений. Проведен статистический анализ серийного вибрационного стенда, построенного на основе ЭГВП.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Разработанные методики моделирования и анализа стохастических систем управления, а также построенный на их основе программный комплекс, использованы при проведении статистического исследования ЭГВП, входящего в состав опытной влект-рогидравлической вибрационной испытательной установки. Эта установка является частью разработанной в Калужском филиале МГТУ им. Н.Э.Баумана многоцелевой системы управления виброиспытаниями изделий машино- и приборостроения. Целью исследования была оценка влияния случайного изменения коэффициента передачи цепи главной электрической обратной связи ЭГВП на статистические характеристики его выходного сигнала. Результаты исследования включены в научно--технический~отчвт~и~прЬектную документацию.
Разработанный программный комплекс для автоматизированного исследования стохастических систем управления внедрен на ряде предприятий г.Калуги.
НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ!
I) методика построения математического описания стохастичес-
ких систем с использованием ортогональных разложений;
-
методика анализа стохастических систем управления;
-
алгоритмическое и программное обеспечение для автоматизированного исследования стохастических систем;
-
математические модели ЭГВП в классе стохастических систем и результата их исследования.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ И ПУБЛИКАЦИИ. Проведенные с помощью разработанного метода статистические исследования конкретных конструкций испытательных стендов на основе ЭГВП включены в конструкторскую документацию и отчеты по НИР.
Результаты работы неоднократно докладывались на научно-технических конференциях по проблемам виброиспытаний изделий машино- и приборостроения.
Основное содержание работы отражено в 3-х статьях и 2-х научно-технических отчетах.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и приложения. Работа изложена на 240 страницах, в том числе основного текста 145 страниц, 42 страницы рисунков, 15 страниц таблиц, библиографический список из 154 наименований на 16 страницах и приложения на 22 страницах.