Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Краткая характеристика и технологические особенности оросительных систем Кубы Ю
1.2. Анализ современных систем автоматического водорегулирования 15
1.3. Цель и задачи исследований 31
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕЖХОЗЯЙСТВЕННЫХ КАНАЛОВ КАК ОБЪЕКТОВ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ 32
2.1. Межхозяйственные каналы как объекты автоматического управления 32
2.1.1. Основные особенности межхозяйственных каналов ( 32
2.1.2. Математические модели канала и задачи управления технологическими процессами в межхозяйственной сети 35
2.1.3. Межхозяйственный канал как многомерный объект управления 39
2.2. Экспериментальное определение переходных характеристик канала 49
2.3. Исследование управляемости межхозяйственного канала 59
2.4. Исследование наблюдаемости межхозяйственного канала 67
2.5. Выводы 68
Глава 3. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ УРОВНЕМ ВОДЫ В КАНАЛЕ 70
3.1. Исследование устойчивости широтно-импульсной системы управления уровнем воды 70г
3.1.1. Обоснование целесообразности применения широтно-импульсной модуляции в системе
управления уровнем воды 70
3.1.2. Анализ устойчивости широтно-импульсной системы управления уровнем воды 71
3.2. Оценка методов синтеза оптимальных систем управления 82
3.3. Синтез оптимальной системы управления уровнем воды в межхозяйственном канале
3.3.1. Обоснование выбора критерия оптимальности при синтезе системы автоматического управления уровнем воды 88
3.3.2. Синтез оптимальной широтно-импульсной системы управления уровнем воды 90
3.4 Адаптивная компенсация нелинейных характеристик исполнительных механизмов системы автоматического управления уровнем воды 100
3.5. Выводы
Глава 4. МАТЩШНЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ШИР0ТН0 ИМШЪСНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УРОВНЕМ ВОДЫ В МЕЖХОЗЯШТВЕННОМ КАНАЛЕ И ВОЗМОЖНЫЕ ВАРИАНТЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ 109
4.1. Исследование переходных процессов оптимальной широтно-импульсной системы управления уровнем воды Ю9
4.2. Возможный вариант практической реализации широтно-импульсной системы автоматического управления уровнем воды в канале
4.3. Импульсная система с управляемой структурой для регулирования уровнем воды в участке
канала U7
4.4. Адаптивная система управления уровнем воды в
Выводы 126
Этажность внедрения выполненных исследований 129
Рекомендации по внедрению результатов исследований на оросительных системах Кубы ізі
Предложения по оснащению гидротехнических сооружений на межхозяйственной сети
устройствами автоматики 135
Выводы 137
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 138
Список литературы
Введение к работе
Актуальность работы, директивы П съезда Коммунистической партии Еубы предусматривают сокращение до минимума непроизводительных сбросов пресной воды в оросительных системах. Как показывают результаты исследований, проведенных в СССР и других странах, решение этой проблемы возможно лишь в результате перевода оросительных систем на автоматизированное управление технологическими процессами, обеспечивающее рациональное использование водных ресурсов.
Территория Кубы характеризуется условиями дефицита пресной воды. Поэтому первостепенное значение приобретает необходимость создания технически совершенных мелиоративных систем с автоматизацией протекающих в них процессов. За последние 20 лет Куба в значительной степени увеличила свой гидравлический потенциал. Однако вопросы рационального использования этого потенциала еще далеки от их разрешения, вследствие отсутствия научно-обоснованных рекомендаций по автоматизации расходования водных ресурсов и ручного управления технологическими процессами во всех звеньях оросительных систем.
Существующие оросительные системы в СССР и других развитых странах также еще не в полной мере практически используют автоматическое управление водораспределением, несмотря на актуальность этого вопроса I 54J . Это объясняется тем, что в этом направлении еще имеется много недостаточно изученных и решенных проблем теоретического и практического характера.
В настоящее время в мировой практике накоплен определенный опыт автоматизации и телемеханизации отдельных водорегулирующих сооружений и участков межхозяйственных каналов. Однако системные исследования, направленные на создание автоматических систем управления технологическими процессами в межхозяйственных каналах в целом, находятся в начальной стадии развития _7б J . Это объясняется трудностями принципиального характера, обусловленными сложностью структуры оросительных каналов и другими факторами, такими, как например:
- сложность и недостаточная изученность математических моделей движения воды в оросительных каналах;
- ориентированность при математическом описании процессов в участках оросительной сети на решение задач анализа переходных процессов при стационарности режимов без учета задач синтеза законов управления;
- недостаточная изученность межхозяйственной сети как единого технологического управляемого объекта.
Таким образом, решение задач по разработке и исследованию высококачественных систем автоматического управления технологическими процессами в межхозяйственных каналах в целом является весьма актуальной проблемой.
Цель работы. Целью настоящей работы является разработка и исследование высокоэффективных систем управления технологическими процессами в межхозяйственных каналах оросительных систем.
Для осуществления поставленной цели необходимо решить следующие взаимосвязанные задачи:
1. Провести анализ межхозяйственной сети как многомерного объекта автоматического управления.
2. Разработать методы анализа и синтеза широтно-импульсных систем управления многомерными объектами с запаздыванием в координатах и управлениях.
3. Разработать методику компенсации отрицательного влияния нелинейных характеристик исполнительных механизмов системы автоматического управления уровнем воды в межхозяйственных каналах оросительных систем.
4. Разработать высокоэффективные .устройства управления уровнем воды в межхозяйственной сети.
5. Разработать предложения по автоматизации межхозяйственной сети оросительных систем Кубы.
Методика исследований. При анализе и синтезе систем автоматического управления уровнем воды в межхозяйственных каналах применялись методы теории автоматического управления, теории оптимального управления, теории адаптивных систем управления, теории дифференциальных уравнений с отклоняющимся аргументом.
Проверка теоретических результатов проводилась путем математического эксперимента на вычислительных машинах и эксперимента в натурных условиях на реальном объекте.
Новизна научных положений.
1. Предложена математическая модель межхозяйственного канала оросительной системы как многомерного объекта управления с учетом запаздываний в координатах и управлениях.
2. Разработан метод анализа устойчивости широтно-импульсных систем управления объектами с запаздываниями в координатах и управлениях.
3. Разработан метод синтеза оптимальных широтно-импульсных систем управления объектами с запаздываниями в координатах и управлениях.
4. Разработана методика адаптивной компенсации отрицательного влияния нелинейных характеристик исполнительных механизмов системы автоматического управления уровнем воды в канале.
5. Разработаны широтно-импульсная система управления уровнем воды в канале в целом, комбинированная импульсная система с управляемой структурой и адаптивная система управления уровнем воды в канале (положительные решения ВНИИГПЭ по заявкам 15 3569528, 3384784, 3564433).
Практическая ценность состоит в том, что разработанная оптимальная система управления уровнем воды в межхозяйственных каналах обеспечивает высокую точность поддержания требуемых уровней воды и значительно повышает оперативность водораспределения, что дает возможность снизить непроизводительные сбросы оросительной воды. Кроме того, разработанные методы анализа и синтеза широтно-импульсных систем управления объектами с запаздываниями в координатах и управлениях могут найти применение при разработке и создании систем автоматического управления широкого класса как в сельском хозяйстве, так и в промышленности.
Разработаны предложения по автоматизации межхозяйственной сети оросительных систем Кубы.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на семинарах научного совета АН УССР по комплексной проблеме "Теоретическая электротехника, электроника и моделирование" (г.Одесса, I98I-I983 гг.), на республиканской конференции "Вопросы теории и проектирования преобразователей информации" (г.Винница, 1982), на Юбилейном Международном симпозиуме "Современные технические средства для орошения монокультур на больших площадях" (г.София, 1983), на научно-технических конференциях Одесского политехнического института (1980-1983).
На Республиканском конкурсе научно-технических работ, организованном Союзом молодых коммунистов Кубы в Гаване в 1982 и 1983 гг. работе присуждено первое место с вручением медали "Кузнец Будущего".
Публикации. По материалам диссертации опубликовано и принято для опубликования 15 работ, в том числе I авторское свидетельство, 3 положительных решения ВНИЖ Ш о выдаче авторских свидетельств.
Объем работы» Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемой литературы из 173 наименований и содержит 155 страниц машинописного текста, в том числе 21 страница занимает рисунки, 16 страниц - список литерату ры.
Похожие диссертации на Управление технологическими процессами на межхозяйственной сети оросительных систем (применительно к оросительным системам Кубы)
