Содержание к диссертации
Введение
Глава I. ОСНОВНЫЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АДАПТИВНЫХ СИСТЕМ С ИДЕНТИФИКАТОРОМ II
1.1 . Общие положения 11
1.2, Общие сведения об АСИ 11
1.3, Проблема устойчивости АСИ ІЗ
1.4, Алгоритмы текущей адаптивной идентификации 22 1.4Д. Стационарный одношаговый адаптивный алгоритм 23
1.5, Постановка задачи 26
1.6, Выводы по главе I 27
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АДАПТИВНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ С ИДЕНТИФИКАТОРОМ 29
2.1. Динамические характеристики АСИ для компенсапии возмущений, действующих на процессы производства 32
2.2. Асимптотическая устойчивость адаптивных систем управления с идентификатором . 47
2.3. Контроль корней характеристического уравнения АСИ . 51
2.4. Исследование корней характеристического уравнения линейной части АСИ при условии, что объект в системе устойчив 52
2.4Д. Анализ корней характеристического уравнения модели, параметры которой получены с .
помощью алгоритма текущих наименьших квадратов 55
2.4.2. Анализ корней характеристического уравнения модели, параметры которой получены с помощью стационарного одношагового адаптивного алгоритма 57
2.4.3. Адаптивные алгоритмы уточнения оценок неизвестных параметров объекта, не допускающие нарушения условия 69
2.5. Исследование корней характеристического уравнения линейной части АСИ при неизвестном (в смысле устойчивости) объекте 71
2.6, Выводы по главе 2 80
Глава 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ АДАПТИВНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ 82
3.1. Исследование сходимости алгоритмов адаптивной идентификации, не допускающих нарушения условия 82
3.2. Результаты моделирования адаптивных алгоритмов уточнения неизвестных параметров объекта 93
3.3. Выводы по главе 3 . 95
Глава 4. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ С ИДЕНТИФИКАТОРОМ ПРОЦЕССОМ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НА ЕРЕВАНСКОЙ СТАНЦИИ АЭРАЦИИ 100
4.1. Основные проблемы охраны водных ресурсов 100
4.2. Ереванская станция аэрации (ЕСА) 103
4.3. Корреляционный анализ данных лабораторных исследований ЕСА НО.
4.4, Анализ динамических характеристик модели процесса очистки сточных вод на ЕСА 116
4.5, Система управления процессом очистки сточных вод на ЕСА 121
4.6, Выводы по главе 4 123
ЗАКЛКЯЕНИЕ 124
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 126
ПРИЛОЖЕНИЕ 139
- Общие сведения об АСИ
- Динамические характеристики АСИ для компенсапии возмущений, действующих на процессы производства
- Исследование сходимости алгоритмов адаптивной идентификации, не допускающих нарушения условия
- Основные проблемы охраны водных ресурсов
Общие сведения об АСИ
АСИ - адаптивная система управления с идентификатором в цепи обратной связи. Под идентификатором понимается устройство, строящее модель объекта по известным значениям его входов и выходов. Адаптивные модели - модели, которые уточняются в процессе функционирования объекта. Как правило, параметры объекта изменяются, т.е. объект является нестационарным. Правда из-за простоты алгоритмов уточнения адаптивные модели иногда применяются и для идентификации стационарных объектов, или объектов, приводимых к стационарным.
АСИ основана на достаточно естественной комбинации идентификации и управления. При этом процессы идентификации и управления в одних режимах АСИ могут происходить одновременно, а в других - чередоваться. Общая конфигурация АСИ показана на рис. I, где & - входная переменная, У - выходная переменная, Vs - управление.
Система работает в двух режимах: первый режим - режим обучения, в котором происходит процесс идентификации; второй режим - режим управления, в котором одновременно с управлением продолжается процесс идентификации. В первом режиме процесс обучения считается завершенным, когда точность модели оказывается достаточной, чтобы перейти к режиму управления. Критерии, по которым осуществляется этот переход, могут быть различными. Наиболее часто используется критерий, основанный на дисперсии прогноза выходной переменной по построенной модели. Обратим внимание на то, что АСИ представляет собой такой класс систем, где автоматизирован процесс получения модели. В этом одно из главных преимуществ АСИ /7/, но одновременно и главная трудность анализа динамических характеристик системы управления.
Динамические характеристики АСИ для компенсапии возмущений, действующих на процессы производства
Среди обширного круга задач управления производством большой класс составляют задачи компенсации возмущений, действующих на процесс. Обычно часть этих возмущений представляет собой контролируемые возмущения. По соответствующей модели может быть вычислен прогноз влияния этих возмущений на процесс производства и с соответствующим опережением рассчитано управляющее воздействие, направленное на ликвидацию последствий этих возмущений. Рассмотрим систему компенсации возмущений, действующих на объект, построенную по схеме АСИ.
Схема системы компенсации приведена на рис. 4. Объект содержит две передаточные функции: по каналу возмущения - Ц , и по каналу управления - Wu Идентификатор вычисляет оценки передаточных функций объекта Wx , Wu . Регулятор, используя эти оценки, вырабатывает управляющее воздействие и компенсирующее влияние возмущений. Предположим, что объект и регулятор линейны.
Исследование сходимости алгоритмов адаптивной идентификации, не допускающих нарушения условия
Графики сходимости этих алгоритмов представлены на рис. 12 кривыми П и Ш. Кривая П соответствует алгоритму (2,39), кривая Ш - алгоритму (2.40).
Все три графика рис. 12 соответствуют сходящимся алгоритмам идентификации, т.е. разработанные алгоритмы идентификации, не допускающие нарушения условия I Ul 4 для корней системы, сходятся.
На рис. 13 представлена критвая, соответствующая тому случаю, когда оценки параметров, полученные по алгоритму (2.13) проверяются на устойчивость не по критерию Шура-Кона, а по соблюдению условия (2.33). Кривая рис. 13 идентична кривой I рис. 12, однако на ней нет области неустойчивости, так как проверка оценок на устойчивость (2.33) показывает устойчивость системы на продолжении всех пятидесяти тактов ее функционирования. На самом же деле уже после двенадцатого такта система оказывается неустойчивой (согласно кривой I рис. 12). Это наглядно подтверждает тот факт, что проверка устойчивости системы согласно выражению (2.33) груба. Ввиду того, что условие (2.33) выполняется, мы имеем тот неявный случай, когда внутри параллелепипеда (2.33) оценки неизвестных параметров объекта могут соответствовать как устойчивой, так и неустойчивой модели, и для уточнения требуется более детальная проверка с помощью известных критериев (в частности, Шура-іСона).
В подтверждение тому, что проверка параметров модели на. условие (2.33) более проста, чем проверка по критерию Шура
Кона, заметим, что на получение каждого графика на вычислительной машине ICI-4/70 рис. I уходило от 5 до 15 минут машинного времени, тогда как график рис. 3 был получен за I минуту.
Основные проблемы охраны водных ресурсов
Охрана водных ресурсов представляет собой актуальную, но в то же время сложную проблему, В директивных документах партии и правительства /I/ отмечается, что необходимо "... улучшить охрану водных источников, в том числе малых рек и озер, от истощения и загрязнения. Продолжить работу по охране и рациональному использованию уникальных природных комплексов..."
В канализационную сеть поступают загрязнения минерального, органического и бактериального происхождения. К первым относятся: песок, глинистые частицы, частицы руды, шлака, растворимые в воде соли, кислоты, щелочи и др. Органические загрязнения бывают растительного и животного происхождения, К растительным относятся остатки растений, плодов, бумага, растительные масла и др. Основной химический элемент, входящий в состав этих загрязнений, - углерод.
К загрязнениям животного происхождения относятся физиологические выделения людей и животных, остатки тканей животных, органические кислоты и др. Основной химический элемент этих загрязнений - азот. В бытовых водах - 60% загрязнения органического происхождения, 40% - минерального. В производственных сточных водах состав зависит от вида обрабатываемого сырья и технологического процесса производства.
К бактериальным загрязнениям относятся живые микроорганизмы: дрожжевые и плесневые грибки и различные бактерии. В бытовых сточных водах содержатся возбудители заболеваний брюшного ти&а, дизентерии, яйца глистов и т.д.
Загрязнения в сточных водах по своему физическому состоянию могут быть в нерастворенном и растворенном виде. Установлено, что в бытовых сточных водах количество нерастворенных взвешенных веществ относительно постоянно и равно 65 г/сут на одного человека, пользующегося канализацией.
