Введение к работе
Актуальность работы. Одним из основных путей повышения качества продукции и, соответственно, эффективности производства являэ-тсл увеличение качества фуіпщиониропаїшл установок, устройств ц эксплуатации промышленных изделий, что ігри современном' у ровне развития техники и технологии невозможно без применения автоматических систем. Такие систем управления долдаш обеспечивать тради-ционпно показатели качества (быстродействие, перерегулирование, глубина подавления возмущений или диапазон изменения этих параметров). Это важная задача теории автоматического управления. Появление нових и развитие уже существующих методов анализа и синтеза систем управления не снимает актуальности этой проблемы ввиду ее многообразия и все возрастающих областей применения. Этот факт подтверждает наличие многочисленных публикаций как в Российской научной печати, так я за рубежом, причем количество публикаций не уменьшается.
Наименее изученный п настоящее время является управление объектами с нестационарншщ параметрами, в которых проявляют себя характеристики ограничения при больших сигналах управления. Расчет таких систем усложняется тем фактом, что при построении их моделей не учитывают малые инерционности (постоянные времени), кото pie могут оказывать существенное влияние на характер и параметры пере-' ходннх процессов на начальном этапе и, в частности, приводить к неустойчивости. Кроме того, системы с малими параметрами в устройстве управления, охваченные обратной связью, могут терять устойчивость и приводите к необходимости исследования свойств систем в асимптотике.
Эту задачу и близкие к ней задачи решает посредством создания в системе управления скользящих режимов (Уткин В.И.), введеїшя больших коэффициентов в. каналы управления (Моеров И.В.) и создания систем, построенных по принципу локализации (Востриков А.і ).
Что касается последних систем, то теория их интонсшзнс ізвгі~ валаоь последние дна десятилетия и можно сказать» что теория нэи-' болов подготовлена для разработки инженерных методик.
В работе рассматривались линейные системы, в которых веста-ционзрности кешттсн довольно медленно, а именно от процесса к промессу. Кроме того, учитывались нелишйниэ характеристики
цсікшмт&шш органов. .
Данное исследование проводилось но утвержденной министерством тема: "Автоматическое управлений динамическими объектами с перо мэшшмл характеристиками (тема № 01.9.100(71886, 1991-1994гг.}, грант но Фуздаменталвннм исследованиям и технологическим проблемам авиастроении и космической 'паники (тема & 01.9.4иО0ОЭТЗ, 1992-1993гг.).
Цель диссертационного исследования. В настоящие время при управлении нелинейными нестащюнаргшми объектами получил большое распространение щмнцин локализации. Процедура расчета устройства управлении довольно сложная, что, по видимому, визвано предноложе-ви; м о нестационарных параметрах. Однако следует ожидать, что приминание расчета к линейным системам управления с учетом характеристик ограничения (насцщсчшяГиснолл.-.телышх механизмов, приведет к упрощению процедуры синтеза за счет ограничения класса рассматриваемых объектов. Используются асимптотические соотношения и метод гармонической .линеаризации. При атом предполагается использование описаний в вадо операторных уравнении (преобразование Лапласа) как наиболее удобных и приппчннх для ишхлшрс п - проектировщиков.
Цель исследовании заключается в разработке методики синтеза линейных систем управления, с.грої гтиро.чанннх нь основе метода локализации и д.'.Лсгнукшнх при сигнаньнш и параметрических возку-щенилх, теми нзиешння которых \\w.\-:- щу.л:--л\\ ік.'рех'-лпмх процессов в системи, с уч'-ллу.л характеристик И('аоа"нител!,!!,о/'о механизма и малих динамических параметров. Для достшг.епля отой пои т; .диссертации решаются специальные задачи:
- разработка модн$.'л:;іфоваіиог..- --5"f'0]nr;.u. убавлення, основан-
гшгс па принципе локализации, пэзводмыцт-о сохранять устой-
чпвосі'ь в асимптотике (разработка то'шо'Л дчкоміг ...о:і!і сио-
гпми на биструй я медленную подсистемы, который- сохраняют
.устойчивость и качество в асимптотике}-
разработка методики учета ішшшя динамических неучтенных
і іорам^троп объекта.
разработка методики учета малих параметров диМорспцирУЭДИХ
іііилї/грш. исследованию влияния интервальных параметров объекта на
качество бистрих днн.кеаил и разработка мотоіьїки синтеза.
гшггоз алгоритма управления д.дя системи пшт'.п-руп'енпи на
осново предлагаемой методики.
УЬі9Ж^?хіьдогіі»шіи Поставлешлге задачи решаются с помощью мо то дон современно;! теории автоматического управления, теории диф-ферешталыпк уравнении, метода гармонической линеаризации, метода разделения движений, цифрового моделирования, гноиюй алгебри. Проверка лдакнатноотн и афіективности предложенных алгоритмов производилась путем моделирования на ЭВМ. Моделирование исследуемых систем производилось с использованием язика структурного моделирования ."КОМПАС" v5.0 и пакета MATL/S.
Основные научіте результаты и их новизна. В работе предложена и исследована новая методика синтеза алгоритма управления для одноканальних систем с учетом характеристики насыщения исполнительт ного механизма и медлешшх параметрических возмущений объекта. Парирование возмущений достигается путей их локализации в быстродействующем контуре управления. Впервые исследовано влияние малых, неучтенных в модели объекта, иперциошюстей на параметры бистрих двнжчши. Синтез основан на методике разделения движений и гармонической линеаризации. Разработано методическое обеспечение для исследования синтезируемых систем уігравлоімя. Предложенный алгоритм исследован посредством цифрового моделирования и апробирован при расчете упрашіения гидроцилиндром в система нагружепия конструкция.
Практическая ценность и внедрение результатов. Полученные в диссертации результаты дают возможность расширить область применяемости принципа локализации и значительно упростить вычислительную процедуру синтеза регуляторов. Методика ориентирована на пригодность пптешірпого использования принципа разделения двиганий. Предлоге шіая методика, разработанная на осново модификации алгоритма управления, основанного на принципа локализации, позволяет повысить качество функционирования технологического оборудоваїгал за счет обеспечения требуемых переходим процессов.
Шедроние ];езультлтов в промышленности подтверждено соответствующим актом о внедрении. Научные результаты и практические рекомендации, диссертации используются в системе управление моицшм гвд-ропроведом. Экономический яффзкт от внедрения достигается благодаря риченнв задач суічествешісго улучшения качества фушсщтоннро-
ЕЗНИН О НОВИМ УСТРОЙСТВОМ управления. Гезу.ІіЬТа'Ш пр'ПМГіНЯ.ПЙСЬ в /2/
і'осбачтеті'их работах и в "Д'іо'Л хоздоговорной" работе по тематике
- б -
"Системы автоматизации стендовых испытаний авиационного оборудования" (JS 01.930000525). Результаты, полученные в диссертации, использовались в учебном процессе (курсовое проектирование систем управленім).
Апробация работы. Отдельные результаты работы докладывались на семинаре с международным участием "Control System Synthesis, theory and application", (Новосибирск., 1991), на Сибирской научно-технической конференции "Микропроцессорные системы контроля и управления" (Новосибирск, 1992), на научной конференции с международным участием "Проблемы электротехники" (Новосибирск, 1993). Кроме того, материалы диссертации неоднократно докладывались на городском семинаре "Синтез систем управления" (Новосибирск, 1990-1994).
Публикации. По результатам исследований автором, лично и в соавторстве опубликовано 9 работ. Опубликованные материалы полностью отражай содержание диссертаціш.
Личный вклад автора. D работах, онубликовышмх в соавторстве, автором и соавторами выполнено следующее. В работе [7] осуіцоствле-но совместное аналитическое исследование системы. Численное моделирование выполнено полностью автором. В работах [S, 9І вместо с соавтором поставлена задача, а ее решение выполнено автором.
Структура и обгем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Она изложена на 149 страницах основного машинописного текста, проиллюстрирована 55 рисунками, 6 таблицагл, имеет список литературы из 64 наименовании на 7 страницах и приложения на б страницах. В приложение вынесен акт внедрения, подтверждающие использование результатов работы. Принятая структура и порядок изложения материала' диссертации определен стремлением избежать повторений при рассмотрении данного метода синтеза и более ясного изложения материала.
H^^aujMT^_jMHocj^n_^^2W^!liEJl^^i'1^ полою нии: - МодифидаровашшЛ алгоритм управления, основании!! на принципе локализации и нозволяві'їиЯ сохранять устойчивость в асимптотике (разработка точной декомпозиция снсташ на биструю н медленную подсистемы, которые сохраняют устойчивость и качество в асимптотике).
Методика учета влиянии динамических неучтенных параметров объекта.
Методика учета малых параметров дифференцирующих фильтров.
- Гзсчетнш соотношения, учитывающие- влияние интервальных
параметров объекта, на качество быстрых движений и разрабо
тка методики синтеза.
Алгоритм синтеза управления для системы силонагруженил на основе предлагаемой методики.
