Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время все более расширяется круг задач, решаемых системами автоматического управления (САУ), что связано с общим научно-техническим прогрессом, приводящим как к увеличению разнообразия объектов и условий функционирования САУ, так и к значительному их усложнению. Такая ситуация приводит к повышению требований к быстродействию и точности САУ техническими объектами, к ужесточению требований к их работоспособности в критических режимах, надежности, универсальности, т.е. к качеству управления вообще.
Одним из основных факторов, негативно влияющих на качество управления, является действие на систему неконтролируемых возмущений. Они могут быть обусловлены как внешними воздействиями на САУ со стороны окружающей среды, так и внутренними, связанными с дрейфом ее параметров. Результат, аналогичный действию возмущений, может быть связан также с неточностью математического описания ее неизменяемой части, погрешностью реализации управляющих устройств и т.п. Поэтому задача оценки и компенсации неконтролируемых возмущений является одной из важнейших задач в практике высокоэффективного управления техническими системами, а ее идея отражена в одном из фундаментальных теоретических принципов управления по возмущению.
Однако, несмотря на интенсивное исследование этой проблемы и разработанный для ее решения математический аппарат (теория инвариантности, задачи оптимальном фильтрации, теория динамической точности и др.) практические успехи в этой области невелики. Неизмсряемость большинства действующих возмущений, физически не реализуемый характер законов точной компенсации, сложности компенсации в многомерном случае, - зсе эти факторы обусловили использование приближенных (квазяинвариантиых) методоз решения задачи. При этом практически lie исследованы вопросы влияния на точность компенсации, как
- ? -
приближений, так и ограничений на управляющие воздействия, всегда присутствующих в реальных системах.
В связи с этим исследуемая в диссертационной работе задача исследования и теоретического обоснования возможности и эффективности оценки и компенсации неизмеряемых возмущений (НВ) является весьма актуальной для современного этапа теории и практики автоматического управления.
Целью диссертации является разработка, обоснование и реализация методологии построения качественно эффективных и технически реализуемых законов коррекции управляющих воздействий в технических системах на основе косвенной оценки и компенсации НВ. Реализация этой цели потребовало решения ряда задач, определяющих основные результаты исследований:
-
теоретическое исследование возможностей и разработка алгоритмов непрерывной оценки и компенсации НВ;
-
теоретическое исследование возможностей и разработка алгоритмов дискретно-непрерывной оценки и компенсации НВ;
-
разработка методов синтеза реализуемых алгоритмов компенсации НВ и исследование возможностей их оптимизации на конечном интервале времени.
Методами исследований при решении поставленных задач явились теория функций и функциональный анализ, теория интегральных, дифференциальных и разностных уравнений, теория устойчивости, прикладные методы математического анализа и моделирования динамических систем.
В представленной диссертационной работе получены и защищаются следующие основные результаты:
1. универсальный алгоритм последовательного итерационного обращения одномерных стационарных минимально фазовых математических моделей для задач непрерывной оценки и компенсации НВ;
-
итерационный параметрически настраиваемый алгоритм приближенного дифференцирования сигналов для задач непрерывной оценки НВ;
-
понятие и алгоритм получения интервально накопленной оценки НВ;
-
алгоритмы эффективной, в том числе,- оптимальной по быстродействию интервальной компенсации НВ ограниченными управляющими воздействиями;
-
алгоритм компенсации возмущений в частично управляемых системах;
-
методика коррекции управления нелинейными объектами с линейно действующими входами на основе компенсации нелинейных составляющих движения как псевдоНВ.
Научная новизна выносимых на защиту результатов исследований характеризуется следующими положениями:
-
разработанный алгоритм последовательного итерационного обращения одномерных стационарных минимально фазовых математических моделей (ММ) отличается от известного универсальностью, структурно обеспечивая сходимость обращения при любом порядке ММ;
-
новизна алгоритма приближенного дифференцирования для задач непрерывной оценки НВ состоит и в итерационном способе реализации, и в заложенной в нем возможности задавать и одновременно контролировать такие важные параметры преобразования сигнала, как скорость схождения оценок, их статическую и динамическую точность, уровень усиления шумов;
-
подход к оценке неизмеряемых возмущений как к интервально накопленному возмущению предложен впервые;
-
новизна алгоритмов интервальной компенсации НВ состоит в интервальном учете временного фактора и ограниченности компенсирующих воздействий, а также в использовании критерия оптимального быстродействия;
-
исследование задачи компенсации возмущений в частично управляемых системах проведено впервые;
6. оригинальность методики коррекции законов управления нелинейными объектами состоит в рассмотрении и компенсации нелинейных динамических отклонений как неизмеряемых внутренних возмущений системы.
Основная практическая ценность работы состоит в том, что ее результаты открывают возможность универсального решения задач компенсации НВ независимо от их природы. Предложенные в работе алгоритмы интервально накопленной оценки и интервальной компенсации возмущений могут служить теоретической основой синтеза высокоэффективных универсальных систем комбинированного управления (СКУ), обладающих свойствами адаптации к НВ. Это открывает новые возможности повышения качества управления современными сложными, нелинейными и нестационарными техническими объектами.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационных исследований использованы при выполнении двух проектов, разработанных на государственном и ведомственном уровне. В рамках научного проекта конкурса фантов 1995 г. в области автоматики и телемеханики, вычислительной техники, информатики, кибернетики, метрологии, связи "Структурный синтез динамических систем на основе модульной декомпозиции математических моделей" (1996-97 гг.) решалась задача декомпозиции обратных ММ динамических звеньев и систем. При выполнении научного проекта конкурса ДГТУ 1999 г., финансируемого по ЕЗН, на тему "Изучение закономерностей и возможностей динамической самоорганизации в интервально-аппроксимационных системах автоматического управления'"' (1999-2000 гг.) изучались возможности и разрабатывались алгоритмы интервальной оценки и компенсации неизмеряемых возмущений в дискретно-непрерывных системах. Результаты диссертационного исследования использованы также в проектах, реализуемых по ЕЗН в НИЛ "Процессы обработки информации и управления в технических системах" Донского государственного технического университета. Кроме того, они нашли применение при создании про-
граммного и учебно-методического обеспечения специальности 210100 "Управление и информатика в технических системах" кафедры "Автоматизация производственных процессов" в виде методических указаний по курсу "Синтез законов управления в технических системах", а также при выполнения курсового и дипломного проектирования на уровне НИРС. Внедрения подтверждены соответствующими актами, представленными в приложении диссертации.
Публикации и апробация работы. Материалы диссертации опубликованы в 10 научных работах и докладывались на 3 международных конференциях: V международной научно-технической конференции по динамике технологических систем (ДПГУ, 1997 г.), "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления" (МГИЭМ, 1998 г.), "Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики" (ЮРГТУ, 2000 г.). Кроме того, результаты работы апробировались на всероссийских конференциях студентов и аспирантов в г. Таганроге (1996, 1997 гг.), и на ежегодных научно-технических конференциях преподавателей и студентов ДГТУ. В 1996 г. публикация по основному содержанию диссертации заняла призовое место в конкурсе молодых ученых Ростовской области, проводимом Северо:Кавказским научным центром высшей школы.
Структурно диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложений и библиографического списка из 118 наименований.
![Рациональное управление системой психологической помощи на основе медицинского мониторинга и организации психопрофилактического процесса [Электронный ресурс]](/i/i/4409/168295.png "Рациональное управление системой психологической помощи на основе медицинского мониторинга и организации психопрофилактического процесса [Электронный ресурс] Склярова Татьяна Петровна")
