Введение к работе
Актуальность проблемы
Цэль работы
Научная новизна *
В работе получены и выносятся на защиту
Практическая ценность и реализация научно-технических
результатов' ,
Публикация а апробация работы
СИСТЕМ управления нраиилйЕ'И;;,іі объекташ
1.1. Системный парадокс- и концепция взаимосвязанного
- проектирования и реализации систем управлешія
1.2. Базовые математические модели промышленных объектов
Г.З. Критерии быстродействия в задачах управления промыш
ленными объектами
2. СИНТЕЗ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СПТИі/ІАЛЬШХ СПСТЕІ.І УПРАВЛЕНИЯ С
ЗАЯАЗДы'ЗАНИЁМ
-
Оптимизация процесса двухігозицяонного управления ....
-
Синтез быстродействующих регуляторов для объектов с запаздыванием
3. СИНТЕЗ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ П СУЕСІІТ>і?.1АЛЬН1ІХ ПО
БЫСТРОДЕЙСТВИЮ СИСТЕІЛ УПРАВЯШ'Ш HEJtfilEiirltt.K ОБЪЕКТАМ ...
-
Основные задачи синтеза законов управления
-
Граничная задача
3.0. Расчет поверхностей переключения и законы управления
3.4. Метода построения нового класса-опткмалышх регулято
ров ,
4. ОЦЕНКА Д1НАШЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРОГ.ЩЩ/іЕНШХ РЕГУЛЯТОРОВ И
ОПТИМИЗАЦИЯ СХЕМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКО;! СИГНАЛИЗАЦИИ, ЛИШИ ОВЯЖ
К ЩІТОВ УПРАВЛЕНИЯ
4.1. Оценка динамических свойств промышленных регулято;ов
-
Синтез оптималь'ннх схем технологической сигнализация с типовим алгоритмом работы
-
Оптимизация электрических линий связи систем управления промышленными объектами ,
-
Оптимизация проектных решений по щитам управления и размещения в них средств автоматизации
5. ПОВЫШЕНИЕ КВАЛИФИКАЦИИ И ПОДГОТОВКА СПЕЦИАЛИСТОВ 3 ОБЛАС -
-Ц-
ТИ РАЗРАБОТКИ, ШТИШЗАЦИИ И. РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМ ЖРАИИ- -,
НИЯИ АСУШ ; 30
Актуальность проШвмы. Одним из решающих факторов эффективного развития современного общества является автоматизация и рс— Зотйзация производства. Эффективность процессов автоматизации я роботизации производства определяется комплексом сложных научных я технических проблем:
-
Фундаментальными исследованиями, открытиями новых явлений я закономерностей в области теории автоматического управления.
-
Выявлением сферы практического использования' фундаментальных, положений современной прикладной теории систем управления.
-
Структурным и параметрическим синтезом систем управления эбъектами различной природы и технологическими процессами (АСУШ).
-
Разработкой и технической реализацией оптимальных автомати-їєских регуляторов и управляющих устройств.
-
Структурной я параметрической оптимизацией систем управле-шя по характерным для конкретного объекта критериям: быстродействие, первичные показателя качества, аппаратурная минимизация, мгаимум стоимости на реализацию, снижение материалоемкости.и т.д.
-
Подготовкой высококвалифицированных специалистов в области )азработкя, проектирования, монтажа, наладки и эксплуатации сяс-?ем управления промышленными объектами и АСУШ. <=
Решение этих проблем я дальнейшее развитие технических раз-иботок в этих направлениях являются весьма актуальной задачей і представляют большую научную и практическую ценность.
Цель работы. Разработка теоретических и прикладных положений
і области синтеза, структурной и параметрической оптимизация по
інстродействию систем управления объектами с запаздыванием и не-
[янейными объектами, а также теоретическое обоснование и практи-
іеская реализация эффективных автоматических регуляторов, управ
ляющих и корректирующих устройств. . ; -
Разработка прикладных положений теории автоматического управ-.внйя, изложенных в учебвых пособиях по теории и практике автома-'ического управления и регулирования.
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических аук представляется в форме научного доклада в связи с тем, что оискателем выполнен огромный комплекс взаимосвязанных научных и рактпческих разработок, имеющих большое значение для науки я рактики в области автоматики я управления техническими сястема-и, ранее"уже опубликованных в многочисленных научных я производ-
стввннс—технических монографиях, учебниках и официальных изданиях по перечню БАК. Весь комплекс работ выполнен в рамках двух специальностей: 05.13.01 - управление в технических системах, 05.13.05-элементы и устройства вычислительной техники и систем управления.
Раучная новизна. Исследования-и работы в области поставленных проблем были начаты в 1963 г. и продолжаются в настоящее время.
Автором разработаны и теоретически обоснованы новые методы синтеза, структурной я параметрической оптимизации по быстродействию технических систем управления,.в том числе нелинейных объектов я объектов с запаздыванием в управлении, развита прикладная теория двухпозяционного управления объектами с запаздыванием,предложены новые критерии-заданного запаса устойчивости системы. Полученные результаты составили теоретическую я практическую основу создания новых технологий проектирования систем управления, а также производства наладочных работ при реализации современных АСУШ, промышленному освоению производства новых средств автоматизации.
В саботе получены и выносятся на -зашиту следующие основные результаты,обладающие научной новизной:'
решена крупная научная и прикладная проблема оптимизации по быстродействию систем управления промышленными'нелинейными объектами и объектами с запаздыванием, имеющая-важное народнохозяйственное значение;
разработан метод синтеза'законов оптимального и субоптимального по быстродействию управления нелинейными промышленными ОбЪ-" ектами, на основе которого предложены новые способы построения эффективных регуляторов, отличающихся тем, что в режимах малых отклонений они оптимизируются по стандартным показателям качества, а в режимах больших отклонений - по быстродействию;
разработан метод синтеза законов субоптимального по быстродействию управления с упреждением координат для объектов с запаздыванием, на основе которого предложены новые способы построения эффективных .аналоговых и цифровых регуляторов, отличающихся высоким качеством пэре'ходных процессов и достаточно простой технической реализацией;
предложены и теоретически обоснованы критерии степени устойчивости систем управления по модулю, фазе и одновременно по заданным модулю й фазе;
. - на основе предложенных критериев разработаны методы параметрической оптимизации по первичным показателям качества систем уп—
-т-
авлекяя с ЇЇ-, ПИ-.и ПИД-регуляторамя;
разработаны новые метода синтеза, анализа и пптикизйь ,< .-.-вм управления с двухпозидяонными регуляторами для объект-и . -а-аздыванием;
разработаны аналитические, численные и грофо-анадитлчи„і втоды расчета систем управления с двухпозяционннмя регуляторами;
разработаны концепция и метода оптимизации линий (каналов) вязи я комплексов технических средств АСУТП;
разработан учебный курс по теории автоматического управления яя учащихся техникумов я повышения-квалификация специалистов б Зластя автоматязацяя производства.
Практическая ценность и реализация' научно-технических результатов. На основе теоретических разработок предложены я широко вперены научно-технические я технологические решения по промыпленно-у освоению производства я наладки новых средств управления техни-вскими системами, существенно ускоряющие научно—технический прог-всс в области автоматизация п управления технологическими процесами. Полученные научные результаты нашли широкое использование в рганязациях, занимающихся работами по проектированию, монтаау и аладке АС7ТП.
В проектах автоматизация широко используется разработанный . этод реализация быстродействующих систем управления на основе гандартных регулирующих устройств, электронных регуляторов, в эм числе для нелинейных объектов и объектов с запаздыванием.
На основе предложенных принципов объемного размещения аппараты в щитах управления разработан отраслевой стандарт ОСТ 36.13-ЗЕ "Щиты и пульты систем автоматизации технологических процессов. Зщде технические условия". Разработаны инструктивные материалы іія проектировщиков - ИМІЗ-7-9І "Разработка чартеяей расположения рдборов, аппаратуры и проводок в щитах я пультах", ШІЗ-8-9І Разработка чертежей общих видов-щитов и пультов, таблиц соэдяне-їй-и подключения проводок". Ьа заводах НПО "Монтазавтоматика" ззоен промышленный выпуск щитов с каркасом и перфорированными эртякалышмя стойками для установки поперечных связей, ободпача-зщих объемное размещение аппаратуры и проводок в щитах. В 1991 . изготовлено около 32 тыс.шт. щитов.
На основа разработанного метода испульсной коррекции процес-з двухпезпционного регулирования синтезированы корректирующие згулирующие устройства, разработана технология его изготовления освоен промышленный выпуск ролейно-ямпульсных прерывателей
ШІ-2 и РШІ-4. Промышленный выпуск РШ-2 освоен Ростовским опытным заводом "Монтажавтоматика". В 1Э90 г. заводом изготовлено 13,5 тыс.шт. РИП-2, а в 1991 г. -около 15 тыс.шт. РИП-2 и опытная партия РШ-4.
На основе синтезированной типовой схемы технологической сигнализации с минимизацией необходимых элементов для реализации переключательных функций, разработана технология и освоен промышленный выпуск блоков технологической сигнализации на Свердловском опытном заводе "Монтажавтоматика". Блоки унифицированы и выпускаются трех типов: блоки аварийной сигнализации БАС .блоки производствен ной сигнализации БПС и блоки общих цепей БОЦ. При проектировании систем управления комбинацией из этих блоков можно реализовать для конкретного объекта систему технологической сигнализции любой емкости и конфигурации. В 1990 г. Свердловским опытным заводом' "Ыон-тажазтоматика" изготовлено блоков БАС - 7500 шт., БЯС - 2000 шт., БОЦ - 3000 шт, такое же количество блоков изготовлено в 1991г.
На основе предложенной автором концепции оптимизации электри
ческих линий связи АСУШ. Государственным цроектно-конструкторским
институтом "Проектмонтажавтоматика" разработан для проектировщиков
руководящий материал FM4-I62-79 "Проектирование и монтаж электриче
ских проводок систем автоматизации технологических процессов с
применением многожильных магистральных кабелей", а ростовское кон
структорское бюро "Монтажавтоматика" разработало систему автомати
зированного проектирования, оптимаданых линий свя-зи АСУШ-САПР-ТРАС-
СА. . '
Оптимизация электрических линий связи в проектах автолатязаци дает эконоют) до 30$ проводниковой продукции.
Полученные автором результаты в области структурной~ оптимизация систем управления, построения оптимальных и .субоптимальных пр быстродействии регуляторов широко используются проектными организациями, а в области параметрической- оптимизации"- "наладочными -организациями и эксплуатационным персоналом автдааіизирсвашшх объектов. ,
Теоретические исследования.и разработки, систематизированные
и методически переработанные, использованы при написании учебников
производственно-технических монографий, справочных пособий и науч
но-технических публикаций, которые непосредственно используются
при, подготовке - повышении квалификации специалистов в области
автоматизации. '
Публикация и апробация работы. Научные и практические результаты _работы опубликованы в 91 печатных трудах, в том числе: 23-научных и прозводственно-техняческих монографиях, 3 учебниках, 9 авторских свидетельствах.