Введение к работе
Актуальность работа. Релейные автоматические системы находят применение в самых различных областях техники. Широкое распространение этих систем объясняется их простотой, а в ряде случаев и лучшими динамическими свойствами по сравнению с другими типами систем управления. Большой вклад в теорию релейных систем управления был сделан отечественными и зарубежными учеными Я. 3. Цыпкиным, Ю. И. Ней-марком, П.В.Бромбергом, Ю. В. Долгоненко, И. Флюгге-Лоц, Б.Гамелеми др. Проблема устойчивости релейных систем на практике в большинстве случаев сводится к задаче исследования автоколебаний. Известные штчные методы исследования автоколебаний релейных систем обладают рядом недостатков, являясь либо трудоемкими, либо имея ограничения на порядок исследуемой системы или требуют введения специальных характеристик для класса релейных систем. Это делает актуальной разработку достаточно простого метода точного исследования автоколебаний в релейных системах, использующего общепринятые характеристики и способы исследования других классов систем управления, что является существенным с точки зрения практичоского применения ЭТОГО МО тода широким кругом специалистов.
Цель работы. Разработка точного метода исследования периодических процессов в автономных релейных системах, использующего подходы и характеристики теории линейных импульсных систем.
Оснорные задачи. Достижение поставленной цели предполагает решение следующих задач:
-
Разработка методики построения эквивалентных линейный моделей релейного элемента при периодическом входном воздействии.
-
Разработка линейных математических моделей релейной системы в режиме простых автоколебаний.
-
Распространение полученных результатов на периодические движения произвольного вида в релейных системах.
-
Разработка методики исследования автоколебаний на основе линейных моделей релейных систем.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использованы методы теории управления, функционального анализа, математического и имитационного моделирования.
Научная новизна состоит в следующем:
І. Предложен и обоснован метод точной периодической линеаризации
нелинейного элемента релейного типа, позволяющий поставить в соответствие релейному элементу при периодическом входном воздействии эквивалентную ему линейную импульсную модель.
-
Разработаны линейные импульсные модели релейной системы в режиме простых (симметричных и несимметричных) автоколебаний и дано обоснование их адекватности исходной системе.
-
Разработаны линейные импульсные модели релейной системы для произвольных периодических движений, справедливые для сложных автоколебаний общего вида и реального скользящего режима в релейной системе.
-
Разработана методика определения автоколебаний релейной системы с заданными параметрами или областей их существования в пространстве параметров системы на базе линейных импульсных моделей, предполагающая решение указанных задач классическими методами теории линейных импульсных систем.
-
В задаче исследования устойчивости автоколебаний предложен способ определения неизвестных параметров структурой схемы Я. 3. Цыпкина с помощью линейной импульсной модели релейной системы, что позволяет проводить исследование устойчивости автоколебаний также на основе типовых характеристик линейных импульсных систем.
-
Показана возможность распространения метода линейных импульсных моделей на исследование периодических режимов в других типах систем с кусочно-постоянными характеристиками нелинейного элемента.
Практическая полезность работы:
полученные результаты доведены до практической методики исследования автоколебаний в релейных системах, использующей классические методы описания и анализа линейных импульсных систем, принятые в инженерной практике;
полученные результаты могут быть применены для более широкого (нежели релейные системы) класса систем, содержащих нелинейные элементы с кусочно-постоянными характеристиками.
Реализация основных результатов. Результаты диссертационной работы получены в ходе выполнения госбюджетных научно-исследовательских работ в 1992-1994 гг. в соответствии с тематическими планами НИР МЭИ.
Основные результаты диссертации были использованы в научно-исследовательской работе "Исследование принципов построения цифровой
автоматической системы управления авиационным газотурбинным двигателем" Научно-исследовательского института приборостроения при определении параметров системы управления ЗСУД-93. Данная система предназначена для всережимного регулирования авиационного винтовен-тиляторного газотурбинного двигателя НК-93 и состоит из нескольких контуров с релейным режимом работы. С помощью разработанной в диссертации методики были определены допустимые значения коэффициентов усиления контуров управления и область устойчивости системы. Результаты диссертации использованы также в учебном процессе кафедры информационно-управляющих систем Московской государственной академии приборостроения и информатики и кафедры управления и информатики Московского энергетического института. Практическое использование результатов диссертации подтверждено соответствующими актами, приведенными в приложении.
Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры информационно-управляющих систем Московской государственной академии приборостроения и информатики, кафедры управления и информатики Московского энергетического института и изложены в четырех опубликованных печатных работах. По материалам диссертации выпущено 3 отчета по НИР.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений, изложенных на 18В страницах машинописного текста, содержащего 28 рисунков и 10 таблиц.
