Содержание к диссертации
Введение
1. Автоматизированный комплекс исследования автоматических регуляторов 17
1.1 Проблемы автоматизации процессов разработки, реализации и исследования САР 17
1.2 Назначение, возможности и структура АКИАР 28
1.3 Программный интерфейс управления для АКИАР и его возможности 34
1.4 Численные методы исследования качества работы САР 39
Заключение по первой главе 46
2. Адаптивные методы регулирования 49
2.1. Сущность адаптивного подхода 49
2.2. Классификация адаптивных систем 52
2.3 Адаптивная система с использованием принципа переменной структуры 53
2.4. Принцип максимума в системах переменной структуры 55
2.5. Метод автоматической стабилизации с эталонной не настраиваемой моделью основного контура 60
2.6. Адаптивные системы с подстраиваемыми моделями ОУ 63
2.7. Оптимальный оператор связи в задаче адаптивного управления с настраиваемой эталонной моделью 64
2.8. Универсальная модель для идентификации динамических объектов управления 67
Заключение по второй главе 71
3. Исследование замкнутых систем регулирования 72
3.1. ПИ-Регулятор 73
3.2. USWO-Метод регулирования 80
3.3. Принцип переменной структуры в комбинированном регуляторе на основе USWO и ПИ методов регулирования 88
3.4. US WO метод в системах с транспортным запаздыванием сигнала управления во времени 93
3.5. Адаптивный регулятор с ненастраиваемой нелинейной эталонной моделью 98
3.6. Адаптивный регулятор с настраиваемой эталонной моделью на основе оптимального оператора связи 107
3.7. Адаптивный нелинейный регулятор с настраиваемой эталонной моделью 112
Заключение по третьей главе 119
4. Проблемы реализации методов регулирования в производство 123
4.1. Применение внешней шины MicroLan или ПС для опроса датчиков физических величин в промышленных регуляторах 123
4.2. Структуры регуляторов на базе целочисленных алгоблоков 126
4.3. Графический редактор для проектирования регуляторов 130
4.4. Программа моделирования работы системы регулирования 133
4.5. Программа диспетчеризации. Организация регулятора поддерживающего метод постадаптации 136
Заключение 139
Литература 143
- Проблемы автоматизации процессов разработки, реализации и исследования САР
- Метод автоматической стабилизации с эталонной не настраиваемой моделью основного контура
- Принцип переменной структуры в комбинированном регуляторе на основе USWO и ПИ методов регулирования
- Применение внешней шины MicroLan или ПС для опроса датчиков физических величин в промышленных регуляторах
Введение к работе
Актуальность работы определяется потребностью в разработке эффективных методов управления динамическими объектами в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУТП) и в локальных системах автоматического регулирования (САР), реализованных на однокристальных микропроцессорах или на персональных компьютерах (ПК). В задачах проектирования АСУТП используются некоторые методы управления динамическими объектами такие, как ПИ, ПИД, ПДД и ПИДЦ. Однако возможности современных микропроцессоров позволяют создавать на их базе более сложные и эффективные методы управления, которые способны работать в условиях шума, изменения параметров объекта управления (ОУ). К таковым можно отнести объекты теплопотребления, парогенераторы, теплообменные аппараты, котлы и реакторы химической промышленности.
Остается актуальной проблема реализации созданных методов регулирования, используя локальные регуляторы. Примером решения этой проблемы может быть система SoftLogic, входящая в состав программного обеспечения (ПО) Trace Mode 5. Данное решение направлено на распределенные АСУТП, где регулятор представляет собой микроконтроллер, работающий совместно с терминалом или ПК, в качестве устройства ввода, вывода и визуального контроля. Очевидно, такой регулятор не может быть локальным. Существует система LabView, которая имеет в своем составе оборудование и ПО, что позволяет выполнять исследование САР как на моделях, так и на технологическом ОУ. В обоих случаях требуется использование контроллера совместно с ПК или терминалом, что существенно удорожает САР. Возможно, но неоправданно использовать такие системы для решения следующих задач:
управление теплопотреблением жилого или производственного помещения;
регулирование технологических параметров на небольших котельных установках;
управление центральными тепловыми пунктами распределения;
управление удаленными нефтеперекачивающими станциями. Учитывая отмеченное выше, можно подчеркнуть две существующие
проблемы в создании САР на базе дешевых однокристальных контроллеров:
потребность в развитии концепции автоматизированного проектирования локальных САР;
создание эффективных методов регулирования, удовлетворяющих предъявляемых к ним требованиям и реализующих имеющиеся возможности современных однокристальных контроллеров.
Цель диссертации заключается в следующем:
Создание автоматизированного комплекса $ffip^ffiJIM$ittHKHifXичссКК! регуляторов (АКИАР), который позволяет пові іс'ить 3^)^ разработки
О»
?т&ш
и модернизации САР путем совершенствования методов автоматизированного проектирования и реализации локальных САР, базирующегося на современных возможностях вычислительной техники и учитывающего ограничения, связанные с применением однокристальных контроллеров.
Задачи исследования. Для реализации указанной выше цели в диссертации сформулированы и решены следующие исследовательские задачи:
исследование и использование известных адаптивных методов регулирования для теплоэнергетических объектов и их реализация в виде функциональных модулей и прикладных программ;
создание и исследование новых методов адаптивного управления на базе целочисленной арифметики;
разработка и реализация новых подходов к созданию адаптивных САР, а именно создание технологии реализации исследуемых методов регулирования на базе однокристальных контроллеров, где предложена и внедрена концепция использования скриптпроцессора;
создание и внедрение промышленного регулятора, с применением технологии, которая реализована в АКИАР.
Для решения поставленных научных задач создан АКИАР, базирующийся на современных средствах вычислительной техники и содержащий в себе полный функциональный набор, необходимый для проектирования и моделирования адаптивных регуляторов теплоэнергетических процессов. При создании АКИАР выполнены следующие технические задачи:
разработка аппаратной части интерфейса связи персонального
компьютера с объектом управления или реальным образцом регулятора;
создание драйвера для управления периферийным оборудованием;
создание объектно-ориентированной программы-оболочки АКИАР,
которая реализует эффективный диалог пользователя с компьютером;
разработка программ для анализа результатов экспериментов и
параметров качества регулирования;
построение программ, реализующих различные методы регулирования;
создание лабораторного комплекса для автоматизации систем научных
исследований методов автоматического регулирования на базе АКИАР,
который позволяет эффективно проектировать и исследовать модели
регуляторов, а также выполнять эксперименты на действующем объекте
управления.
Методы исследования. Для достижения поставленной выше цели и решения сформулированных задач в работе использовались методы математического анализа, теории обыкновенных дифференциальных уравнений, преобразования Фурье и Лапласа, теории вероятностей и математической статистики, а также методов оптимального и адаптивного управления и методов математического моделирования, опирающихся на теорию дискретных систем автоматического регулирования. Вьшолнение
экспериментов по исследованию реализованных методов регулирования на разработанном в диссертации АКИАР.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
Концепция, структура, функциональная схема и программное обеспечение АКИАР, являющееся средством программного и технического обеспечения повышающее эффективность разработки и реализации САР.
Методика применения АКИАР в решении задач проектирования и исследований адаптивных регуляторов теплоэнергетических процессов.
Методики проектирования адаптивных регуляторов, базирующихся на использовании эталонной модели регулируемого теплоэнергетического процесса и USWO-регулятора.
Научная новизна результатов работы заключается в том, что впервые:
Предложена технология реализации методов регулирования, которая основана на использовании виртуального скриптпроцессора. Это позволяет автоматизировать этапы проектирования, связанные с созданием готовых образцов регуляторов, созданных на базе исследуемого метода регулирования.
Предложен и реализован метод адаптивного управления на основе настраиваемой эталонной модели САР.
Предложена универсальная модель динамического ОУ, позволяющая определять: астатизм ОУ, порядок передаточной функции и ее параметры.
Предложен и реализован метод адаптации параметров регулирования USWO-регулятора с моделью.
Практическая ценность. Использование АКИАР в автоматизированном проектировании регуляторов позволяет эффективно создавать модели САР, строить характеристики ОУ в процессе их работы и создавать их математические модели. АКИАР является эффективным инструментом проектировщика регуляторов для создания САР различной степени сложности.
Он удобен для применения как в решении исследовательских задачах, так и в процессе обучения студентов по специальностям: автоматика, автоматизированные системы управления, адаптивные системы регулирования ит.д.
С помощью АКИАР развит подход к созданию микропроцессорных регуляторов на основе целочисленной арифметики, что позволяет существенно сократить требования к объему памяти и быстродействию используемого микроконтроллера.
Реализация результатов.
Создано аппаратное и программное обеспечение АКИАР, позволяющее выполнять научные исследования методов регулирования.
Реализован нелинейный алгоритм работы в процессе регулирования температуры в термокамерах со значительным временем транспортного запаздывания реакции ОУ.
Организованно серийное производство регулятора системой отопления
жилых и производственных помещений на базе адаптивного регулятора
USWO-типа. К настоящему времени изготовлено и установлено на
объектах более 50 регуляторов.
На базе регуляторов РТ-22а и ВЭСТ-01.2 создана система постадаптации, предназначенная для поддержки проведения научных экспериментов на реальных объектах управления.
Публикации. По материалам, представленным в диссертации, опубликовано 11 статей, а также сделано 6 докладов на областных, российских и международных научных конференциях.
. Назащитувыносятсяследующиеположения:
АКИАР, включающий устройства сопряжения с датчиками и
исполнительными устройствами, а также программное обеспечение.
Новые методы проектирования автоматических регуляторов на его базе.
Адаптивные и неадаптивные методы регулирования, полученные путем исследования алгоритмов регулирования;
Использование методов постадаптации для целей проектирования адаптивных регуляторов.
Использование системы диспетчеризации регуляторов, находящихся непосредственно в технологическом процессе, для реализации автоматизированной постадаптации, а также для получения данных о параметрах и переходных процессах.
Проблемы автоматизации процессов разработки, реализации и исследования САР
Как известно [19,; 54], процесс проектирования САР включает в себя несколько этапов, основными из которых являются следующие: 1. Построение математической модели объекта управления; 2. Выбор устройств изменяемой и неизменяемой частей системы. 3. Решение задач анализа и синтеза модели САР, 4. Математическое моделирование системы на ЭВМ. 5. Построение реального образца регулятора. 6. Исследование САР с действующим объектом на производстве. С появлением персональных компьютеров проектировщики имеют возможность выполнять проектные работы первых четырех этапов в системе автоматизированного проектирования (САПР) [9, 29]. С помощью САПР можно выполнять работы, связанные с определением характеристик объекта управления, регулятора и системы управления в целом, а также с моделированием и идентификацией систем управления. Методы моделирования и идентификации объектов управления подробно освещены как в учебной литературе [6, 13, 59, 72], так и в научных изданиях [45, 59]. САПР позволяет решать в автоматизированном режиме следующие задачи: Вычисление параметров и характеристик объекта управления, регулятора и системы управления в целом. Идентификация объекта управления по результатам измерений, параметров технологических процессов Синтез модели объекта управления и регулятора. Моделирование функционирования системы регулирования. Вычисление параметров качества управления, а также других вспомогательных критериев качества. Представление результатов вычислений и моделирования в удобном для восприятия виде: графиков, таблиц, гистограмм и т.д. Создание сопутствующей документации в соответствии с ГОСТ. Рассмотрим структурную схему процесса автоматизированного проектирования. На рис.1.1.1 САПР представлена как процесс с обратной: связью. Моделирование GAP носит итеративный характер. Сначала, исходя из технического задания, синтезируется модель. GAP. Затем полученная модель анализируется на предмет соответствия техническому заданию. В случае: отрицательного исхода модель модифицируется, и так продолжается до тех пор, пока проектировщик не получит модель САР с наилучшими возможными характеристиками, удовлетворяющими техническому заданию. После того, как математическая модель САР с необходимыми характеристиками получена, с помощью САПР по результатам моделирования определяются ожидаемые; характеристики САР, а также формируется техническая: документация,, по которой создается реальный образец регулятора. Следует отметить, что математическая модель, удовлетворяющая, техническому заданию, не является абсолютной гарантией того, что синтезированная по ней реальная САР будет иметь характеристики, соответствующие техническому заданию. Обусловлено это. тем, что математическая модель не может в полной.мере отразить процесс физической реализации САР, который содержит следующие работы: Разводка и изготовление печатных плат. Изготовление корпусов, несущих конструкций, лицевых панелей регулятора и т.д. Монтажно-сборочные работы. Настройка блоков и всего регулятора в целом. В случае несоответствия характеристик, полученных при: исследовании реального объекта, и характеристик математической модели, разработчик вынужден вернуться г к исследованию математической модели и повторить этапы проектирования регулятора уже с реальным ОУ. Данный этап проектирования оказывается дорогостоящим, т.к. требует создания реального образца регулятора. Более того, именно из-за этого работы данного этапа не могут выполнятся с помощью САПР, рассчитанной для; работы только с моделями объектов управления и регуляторов, и с: экспериментальными данными, но не с реальными ОУ. С целью выявления и изучения проблем проектирования САР рассмотрим каждый из перечисленных этапов. Построение математической модели объекта управления выполняется с помощью анализа и методов идентификации ОУ. В настоящее время достаточно хорошо разработаны методы идентификации линейных и линеаризованных объектов управления [13, 53]. Построение математической модели объекта управления осуществляется на основании теоретических представлений о нем и экспериментальных данных, включающих его частотные, импульсные и переходные характеристики ОУ. Получение экспериментальных данных является достаточно трудоемкой задачей, особенно в условиях промышленной эксплуатации объекта управления.,Ниже рассмотрены некоторые пути решения данной проблемы, в частности, с использованием АКИАР. Результаты исследования работы САР на действующем объекте управления представлены в третьей главе. Математическая модель ОУ может быть представлена разными способами: дифференциальным уравнением или, системойї дифференциальных уравнений. Как правило, такая модель создается на основе теоретических исследований ОУ; разностным уравнением или системой разностных уравнений [23]. Их можно получить из дифференциальных уравнений [10] с помощью Z-преобразования; алгоритмами и подпрограммами, реализующими закон регулирования. Использование таких моделей позволяет более точно описать функционирование ОУ, так как алгоритм может включать системы разностных или дифференциальных уравнений, а также нелинейные элементы, алгебру логики и другие элементы, связанные с возможностями программирования.
Метод автоматической стабилизации с эталонной не настраиваемой моделью основного контура
Для получения оценок Сі можно использовать разные алгоритмы, автор пользовался алгоритмом, описанным в [23]. Очевидно, что количество оцениваемых коэффициентов в уравнении (2.8.7) меньше чем у (2.8.6). В результате мы имеем модель объекта управления, представленного разностным уравнением (2.8.7). По оценкам коэффициентов уравнения можно определить порядок передаточной функции, описывающей объект; если #1 1, что соответствует передаточным функциям (2.8.1) и (2.8.2), то у передаточной функции первый порядок, если 0х 1, то второй порядок. Также можно определить астатизм ОУ; если Of2 что соответствует передаточным функциям (2.8.1) и (2.8.4), тогда динамический ОУ имеет астатизм первого порядка, если С%\ w U и Of2 w передаточная функция (2.8.3), тогда динамический объект управления имеет астатизм второго порядка. Таким образом, по оценкам Of можно определить структуру ОУ в рамках рассмотренного класса объектов. Оценки коэффициентов ОС имеют строгий диапазон изменений, — 1,2,3 — Априорные сведения об оценках позволяют правильно определить их начальные значения ОС , а также контролировать их корректность. Оценки коэффициентов ОС в уравнении (2.8.7), занимают меньший объем оперативной памяти, чем оценки в уравнении (2.8.6). Это связано с требуемой точностью задания коэффициентов ОС по сравнению с точностью задавания коэффициентов Р для уравнения (2.8.6). Выражение - С Ї-І — ХІ-2 ) в уравнении (2.8.7) представляет собой оценку производной от выходного сигнала объекта управления по времени. Если вместо этого выражения подставить усредненное значение производной за последние несколько тактов, то алгоритм идентификации ОУ приобретает устойчивость к шумовому воздействию на выходной сигнал X\t) . В аналоговых системах автоматического регулирования известны решения задачи оптимального управления для заданной структуры объекта и регулятора. При этом можно получить уравнения, связывающие параметры А регулирования через известные параметры объекта. Так как оценки ОС тесно связаны с параметрами передаточной функции объекта управления, то можно получить уравнения, связывающие параметры регулирования непосредственно через эти оценки. Автор использовал данную модель для исследования динамического ОУ по его переходным и импульсным характеристикам. Приведено теоретическое определение адаптивных регуляторов и представлена классификация адаптивных регуляторов. Рассмотрены некоторые наиболее популярные методы решения задач адаптивного регулирования. Использование принципа максимума Понтрягина для решения простой задачи оптимального управления позволило сделать некоторые выводы: идея нового универсального USWO-регулятора, предложенного Бажановым В.Л, является обобщением нескольких, решений задач оптимального регулирования в нелинейных системах; нелинейный регулятор, описанный уравнением (2.4.5) включает в себя измерение первой и второй производной от входного сигнала. Использование производных от значений входного сигнала затрудняет применение регулятора в реальных системах, но в следующей главе диссертации рассматривается адаптивный регулятор с не настраиваемой эталонной моделью, который не требует измерения производных от значений входного сигнала. В аналоговых линейных системах автоматического регулирования известны решения задачи оптимального управления для заданной структуры объекта управления и регулятора. При этом можно получить уравнения, связывающие параметры регулирования через известные параметры объекта. Так как. оценки СС функционально связаны с параметрами передаточной функции объекта, то можно получить уравнения, связывающие параметры регулирования непосредственно через эти оценки. Использование оценок ОС в дискретной модели (2.8.7) в качестве вектора h: дает возможность получить оптимальный оператор связи параметров регулятора и оценок коэффициентов уравнения (2.8.7). Для того чтобы провести достаточно І полный анализ качества работы исследуемых САР; определим перечень работ, перед исследованием каждого метода управления. Этот перечень должен включать ряд экспериментов, описывающих качественные характеристики метода. Эксперименты и-моделирование, для каждого метода должны- проводиться в одинаковых условиях, чтобы можно было провести сравнительный анализ работы того или; иного подхода к созданию GAP.
Для исследования.регуляторов выбраны две модели объекта управления, которые наиболее часто встречаются в системах управления динамическими ОУ. Для каждой; модели предварительно определены, два набора параметров ОУ, существенно отличающихся друг от друга.. Благодаря возможностям АКИАР, проведены эксперименты системы автоматического регулирования на действующих объектах управления. В: качестве такого ОУ использована электроуправляемая термокамера; с двумя принципами L организации управляющего-привода. Первый принцип достаточно прост и заключается, в том, что нагревающий ТЭН включается с помощью пускателя-реле, которое. управляется вьрсодньш сигналом регулятора. Второй принцип отличается от предыдущего тем, что вместо управляемого пускателя используется механизм электрический; однооборотный (МЭО), который регулирует дозой . воздействия на ОУ. Таким образом, мы имеем; возможность, исследовать работу регуляторов на двух типах реальных ОУ, достаточно часто встречающихся: в промышленности:
В процессе исследования, работы GAP на основе различных подходов: к управлению использовались программы, реализующие тот или- иной; анализ работы,. расчет параметров, качества и другие исследования. Эти программы созданы применительно к АКИАР и могут быть использованы в качестве инструмента для исследования других систем автоматического регулирования.
Принцип переменной структуры в комбинированном регуляторе на основе USWO и ПИ методов регулирования
Приведены результаты экспериментов, выполненных для различных моделей регуляторов. Для, сравнения получена модель регулятора, который реализует ПИ-закон регулирования. Эта линейная система регулирования не является адаптивной, но широко применяется в системах регулирования динамических объектов. Ее преимуществами являются: простота, устойчивость к шумовым воздействиям, понятен физический смысл параметров регулирования Тряа. Недостатками данной системы регулирования являются: неадаптивность (при. изменении параметров ОУ требуется настройка параметров регулирования), качественные показатели регулирования настроенной системы хуже, чем у регуляторов рассмотренных здесь. Экспериментальным путем получена одна из возможных моделей USWO регулирования. Эта модель описывается уравнением (3.2.1) и является частным случаем обобщенной модели USWO регулирования (3.4.6). Данная модель регулятора включает вычисление первой и второй производных входной измеряемой величины. Как и предполагалось, регулятор на базе такой модели будет работать гораздо хуже на реальном объекте управления, так как при проведении измерений входных сигналов неизбежно воздействие различного рода шумов. Достоинствами регулятора являются: Лучшие качественные показатели регулирования настроенной системы по отношению к ПИ регулированию; Адаптивность системы регулирования к скорости изменения измеряемых значений ОУ; Модель регулятора устойчиво работает при значительных изменениях параметров ОУ; Имеется математическое выражение, связывающее параметр? ОУ и параметр регулирования (3.2.2). Недостатком USWO-регулятора являются следующие факты: Существенное ухудшение качества регулирования при наличии воздействий шумов на измеряемые величины; Для достоверного измерения первой и второй производных требуется, чтобы постоянная времени ОУ была не на много больше времени дискретизации; При малых значениях отклонений система не устанавливается на заданном выходном значении и флуктуирует около него (рис.3.1.1 и рис.3; 1.2). Чтобы избавиться от колебаний вокруг заданного значения, использован принцип регулятора с переменной структурой. Совмещение двух методов регулирования (ПИ и USWO) помогло решить эту проблему, но такая модель регулятора, так же, как и предыдущая, имеет все остальные недостатки USWO-регулятора. Особое внимание заслуживает модель регулятора, где USWO модель описывается уравнением (3.4.1). Эта модель несколько усложнена и выходит за рамки; обобщенной модели (3.4.6). Особенность этой модели заключается наличии слагаемого для предупреждения запаздывания измеряемого сигнала по времени. Результаты экспериментов показали, что эта модель хорошо работает с ОУ с большим транспортным запаздыванием.. Все остальные недостатки и преимущества унаследованы от предыдущей модели регулирования.. В пятом разделе главы представлена следующая: идея. В отличие: от USWO-метода, вместо вычисления производных измеряемых величин, подверженных воздействию шума; использовать модель системы регулирования (3.5.1). Модель получена интуитивно, т.е. не аналитическим путем.. Полученные результаты моделирования: показали, что параметры качества регулирования лучшие из всех рассматриваемых в это главе систем регулирования. Назовем некоторые преимущества такой системы. Как и предполагалось, данная система: регулирования устойчива: к воздействиям шума. Эта; модель обладает свойствами пассивной адаптации, имеет широкий; ранг адаптации- (25 кратное - изменение- постоянной времени), однако меньше, чем у USWO-регулятора.. Параметры регулятора имеют физический смысл и легко настраиваются. Регулятор способен устойчиво: работать с ОУ с большим транспортным запаздыванием (рис.3.5.5), но при- этом качественные показатели регулирования уступают модели регулирования (3.4.1). Модель способна работать в реальных системах автоматического управления, поэтому именно эта , модель реализована в серийно выпускаемом регуляторе РТ-22а (ООО «Конто») для управления системой отопления жилых и производственных помещений. Исследование работы регулятора в,течение года на реальных объектах управления подтвердило результаты моделирования.
Метод адаптации классического ПИ регулятора с настраиваемой моделью основного контура представлен в шестом разделе. Этот метод может обеспечить адаптацию при значительном возмущающем воздействии, поэтому требует задания возмущения. Модель основного контура, представлена разностным уравнением (3.6.4) второго порядка, при этом наследуется требование к большой разрядности численных значений, в три раза превышающей разрядность измеренных значений ОУ.
Метод подстройки модели основного контура основан на вычисленных показателях переходного процесса, представленных в седьмом разделе. Все используемые показатели интегральные, а это значит, что они не подвержены шумам и проблемам очень малой времени дискретизации системы регулирования. Исследования процессов адаптации данного регулятора на реальном экземпляре ОУ подтвердили это предположение.
После выбора модели регулятора остается решить проблему реализации модели на микропроцессоре. Создание программы на языке низкого уровня для процессора с ограниченными ресурсами сопряжено со сложной кропотливой работой и отладкой программы на языке Ассемблера. Также требуется для каждого экземпляра программа, обеспечивающая возможность индикации настройки параметров. Следующая глава посвящена решению этих проблем.
Применение внешней шины MicroLan или ПС для опроса датчиков физических величин в промышленных регуляторах
В процессе работы над диссертацией исследованы различные методы автоматического регулирования, а также адаптивные методы регулирования. Основное внимание уделялось динамическим системам управления І технологических процессов, в; которых возможно использовать однокристальные, дешевые ЭВМ:
При выполнении диссертационной работы получены следующие основные результаты 1. Предложена концепция использования виртуального скршгтпроцессора, реализованного на базе ПК и на базе однокристального микроконтроллера, для целей моделирования. Полученный метод автоматизированного проектирования реализован в АКИАР, что позволило? повысить эффективность разработки регуляторов. 2. Исследованы переходные процессы известных законов регулирования таких как: ПИД-регулятор и USWO-регулятор. Предложены, реализованы и исследованы модифицированные методы регулирования:: USWO-регулятор с предупреждением запаздывания, с переменной структурой, с эталонной моделью, а также ПИД-регулятор с оптимальной настраиваемой моделью. В процессе моделирования найдены; удачные методы: регулирования. Например, USWO-регулятор с предупреждением транспортного запаздывания. Несмотря на плохую устойчивость к шумовым воздействиям на ОУ, регулятор удобно использовать для ОУ с большим транспортным запаздыванием. По результатам исследования настроенных регуляторов выбраны два из них для реализации: идентификационных методов адаптации. Первый -регулятор на основе ПИ-закона регулирования, второй - USWO-регулятор с нелинейной моделью основного контура. Эти регуляторы способны работать при повышенном шумовом воздействии на ОУ, а также при использовании датчиков физических величин с малой дискретностью АЦП. Регулятор на базе нелинейной модели основного контура был реализован и запущен в серийное производство на предприятиях ООО «КОНТО» и ООО НПО «ВЭСТ».. Регуляторы. РТ-22а и ВЭСТ-01.2 используются для систем управления теплопотреблением жилых и производственных помещений. Имеют ряд дополнительных сервисных функций для- сбора, приема и передачи данных, удаленной настройки параметров регулирования. РТ-22а и ВЭСТ-01.2 являются; не только регуляторами с современными возможностями автоматизированной настройки, но: и: с. удобным инструментом для проведения исследований процессов; адаптации. Регулятор ВЭСТ-01.2 стал основой для исследований процессов автоматического регулирования. На базе регулятора ВЭСТ-01.2 . исследованы процессы постадаптации по переходному процессу, описанные в разделе 3/7. Проведены исследования на различных действующих динамических объектах управления и подтверждены актами внедрения (приложение 2). Так, например, регулятор РТ-22а испытан в течение отопительного сезона-на более чем 30 объектах управления теплопотреблением жилых и производственных помещений. Результаты статистики теплопотребления зданий до внедрения системы регулирования и: после внедрения подтвердили факт снижения теплопотребления в среднем на 3 0%. В денежном представлении экономия на теплопотреблении жилого 80 квартирного дома составляет 20 тыс. руб. в месяц зимнего периода. Если пересчитать-экономию от внедрения регулятора на 30 объектах в течение отопительного сезона, то она составит более трех миллионов рублей. Регулятор РТ22а и ВЭСТ-01.2 испытан в системе регулирования температуры горячего водоснабжения. Данный объект характеризуется наличием большого уровня шумового воздействия на систему регулирования. Регуляторы установлены более чем на 5 таких объектах и удовлетворяют техническим требованиям к системам регулирования температуры. Регулятор испытан на объекте управления с большим г временем транспортного запаздывания. Таким объектом; является система управления теплопотреблением «Областного сельскохозяйственного торгового дома» ОГУП г. Томск. Время транспортного запаздывания составляло более 30 минут. В таких условиях невозможно было добиться устойчивости, системы управления при использовании промышленного регулятора АРТ-01. После замены регулятором РТ22а, систему удалось настроить. Также была; исследована работа регулятора РТ22а в системе вентиляции зданий. Система признана работоспособной. Структура программного обеспечения, регулятора ВЭСТ-01.2 стала; основой модернизации АКИАР. Таким образом, появилась новая версия АКИАР. Комплекс представляет собой визуальную систему разработки автоматических регуляторов на базе целочисленной арифметики. В качестве аппаратного обеспечения АКИАР используется тот же регулятор ВЭСТ-01.2 совместно с персональным компьютером. Такая система может стать основой для выполнения лабораторных и научно исследовательских работ в рамках, учебного процесса. Работы, выполненные в рамках данной диссертации, имеют перспективы дальнейшего развития, например следующие. Исследования переходных процессов реальных технологических ОУ. Разработка регуляторов давления, уровня воды в котлах, влажности и других физических величин, а также получение переходных процессов для исследования. Лабораторный комплекс для исследований процессов адаптации в замкнутых системах автоматического регулирования. Разработанное программное обеспечение зарегистрировано - в реестре программ Российской федерации, получено свидетельство о; регистрации. Разработка и внедрение регулятора, а также программа диспетчеризации и управления системами Ї теплопотребления отмечены дипломом конкурса «Сибирские афины». Программа диспетчеризации и управления; системами теплопотребления отмечена золотой медалью отборочного этапа межрегионального конкурса «Лучшие товары и услуги СИБИРИ - ГЕММА 2003» по Томской области (приложение 2). Предложенная структура регулятора ВЭСТ-01.2. может стать основой универсального подхода к проектированию систем управления технологическим процессами. Имеется пакет программ, созданный по заказу НПО «ВЭСТ», который позволяет быстро и эффективно проектировать различные системы регулирования на базе регулятора ВЭСТ-01.2
