Добірка наукової літератури з теми "Обмежене керування"

Розглянуто схему системи автоматичного керування з двоканальним нечітким контролером при регулюванні технологічних параметрів в умовах нестаціонарності динамічних характеристик об’єкта керування. Актуальність даного дослідження полягає у використанні більш складних структур керування, коли необхідно добитися малих відхилень показників якості керування за умов зміни параметрів моделі керування. Застосування схем з предикторами і алгоритмами адаптації обмежене на об’єкта теплоенергетики, зокрема прямоточних котлоагрегатах. Як вдосконалення існуючих систем розповсюдженим підходом є реалізація ПІД-алгоритму регулювання за допомогою нечіткого регулятора, а потім за рахунок підбору функцій належності і побудови бази правил відбувається вдосконалення алгоритму регулювання. На відміну від описаної схеми, в основі побудови двоканального нечіткого контролера лежить не ПІД-закон, а знання і досвід оператора при регулюванні технологічного параметра в ручному режимі. Визначені діапазони вхідних і вихідних змінних fuzzy-контролера. На основі експертних знань і аналізу дій оператора укладено базу правил для блоків нечіткої логіки. Виконано математичне моделювання спроектованої системи. Проведено порівняння одноконтурної системи при незмінних налаштуваннях регулятора і двоканального нечіткого контролера для різних режимів роботи об’єкта, що визначаються змінним навантаженням енергоблоку ТЕС. Розраховано показники якості функціонування обох систем. Застосування двоканального нечіткого контролера забезпечує сталість показників якості функціонування системи автоматичного регулювання. При цьому забезпечується робастність системи автоматичного регулювання за стійкістю в умовах параметричної нестаціонарності досліджуваного об’єкта.

Актуальність теми дослідження. Одним із сучасних формалізованих підходів до аналізу і синтезу систем керування, що базуються на математичних методах оптимізації, є теорія управління динамічними об’єктами з використанням прогнозуючих моделей. Постановка проблеми. Існує проблема управляти багатовимірними і багатозв’язними об’єктами зі складною структурою, що включає нелінійність, оптимізувати процеси в режимі реального часу в рамках обмежень на керуючі й керовані змінні, враховувати невизначеності об’ктів і збурень. Аналіз останніх досліджень і публікацій. За останні роки МРС-керуванню була присвячена значна кількість наукових досліджень. Питання робастної стійкості та збіжності алгоритмів керування МРС-систем розглядались у багатьох робітах. Крім того, досліджувались гібридні системи, які складаються як із неперервних, так і дискретних елементів. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Незважаючи на численні дослідження методу керування з прогнозуючою моделлю для різних об’єктів і умов функціонування, існує проблема використання даного методу для об’єктів з розподіленими параметрами, пов’язана із складністю математичного опису таких об’єктів. Постановка завдання. Існує проблема використання даного методу для об’єктів з розподіленими параметрами, пов’язана із складністю математичного опису таких об’єктів. Виклад основного матеріалу. Синтезовано систему керування з прогнозуючою моделлю для об’єктів із розподіленими параметрами на основі спрощеної математичної моделі останніх. Висновки відповідно до статті. МРС – керування показало себе як ефективний інструмент для керування об’єктами з розподіленими параметрами, які математично описуються диференціальними рівняннями в частинних похідних. Застосування МРС – керування виглядає більш пріоритетним і щодо оптимального ЛК – керування у зв’язку з тим, що коригування керування здійснюється на кожному кроці.

Актуальність теми дослідження. З огляду на зростання ролі безпілотних літальних апаратів у народному господарстві й у військовій сфері проблема підвищення їхньої енергоефективності та якості управління є актуальною. Постановка проблеми. Через обмежений енергетичний ресурс безпілотного літального апарата (БПЛА) є необхідність збільшення тривалості його польоту за рахунок якісного управління процесом енергоспоживання від акумулятора обмеженої ємності. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Аналіз останніх публікацій за рішенням поставленої проблеми свідчить про те, що питання підвищення енергоефективності БПЛА практично не обговорюються. Наявні публікації переважно присвячені побудові їх систем управління. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. У роботах, присвячених зазначеній проблемі, питання підвищення енергоефективності систем управління БПЛА за рахунок забезпечення високої якості їхніх динамічних процесів не досліджуються. Постановка завдання. При обмеженій ємності акумулятора необхідно підвищити тривалість польоту БПЛА за рахунок зниження перерегулювання і тривалості перехідних процесів у системах його електроприводів. Виклад основного матеріалу. Для вирішення поставленої проблеми запропоновано систему електроприводів БПЛА виконувати на основі трьох контурів. Внутрішнім контуром є контур струму з оптимальним за швидкодією і без перерегулювання перехідним процесом. Він підпорядкований контуру швидкості, де структура й параметри регулятора синтезовані їх критерієм швидкодії. Головним контуром є контур кута крила БПЛА з оптимальною швидкодією. Висновки відповідно до статті. Запропоноване рішення структури системи електроприводу БПЛА дає змогу значно підвищити автономність його польоту.

Метою даної роботи є дослідження принципів динамічного з’єднання фотоелементів в сонячних панелях. У роботі показано переваги використання таких з’єднань, оскільки розвиток техніки потребує живлення пристроїв з різними напругами та струмами. Відмічено, що динамічні з’єднання можуть формувати довільну топологію ланцюгів генерування електричної енергії шляхом зміни з’єднань з послідовних на паралельні і навпаки. Також відмічено, що є можливість динамічної зміни параметрів безпосередньо при експлуатації системи. Відзначено, що для динамічної коммутації паралельних і послідовних з’єднань потрібно три елементи електричного кола, показно елементарне коло динамічних з’єднань, та коло для динамічної зміни полярності вихідної напруги сонячної панелі. Побудована базова схема динамічної комутації фотоелементів в сонячній панелі з використанням польових транзисторів. Запропоновано шляхи вирішення проблем, які пов’язані з паралельним з’єднанням та паразитними елементами. Розглянуто використання двох, з‘єднаних на зустріч, MOSFET-транзисторів для динамічної комутації. Відмічено, що для керування таким колом доцільно використовувати програмовані логічні контролери, які можуть керувати коммутацією з використанням зазделегідь завантаженої мікропрограми та є гнучкими в оперативному керуванні і мають додаткові функції моніторингу та зв’язку з віддаленими пристроями. На прикладі чотирьох фотоелементів показана конструкція сонячної панелі з динамічними з’єднаннями фотоелементів і використанням SMD-транзисторів та керуванням за допомогою контролера. Відмічено, що в такій конструкції всі елементи можуть бути максимально інтегрованими. Наголошено, що застосування динамічної комутації також є кроком до формування змінного струму різної форми. Відмічено певні обмеження запропонованої системи, зокрема кратність кількості фотоелементів в панелях, та намічено її подальший розвиток. Бібл. 14, рис. 5.

Одним з ключових питань синтезу систем автоматичного регулювання є розробка адекватних математичних моделей об'єктів керування. Розробка моделей фізичних систем - це дуже складна і трудомістка робота, яка займає від 80 до 90 % зусиль, необхідних для аналізу і синтезу систем керування, і включає такі етапи: визначення параметрів процесу, які впливають на об'єкт керування; визначення зв'язків між параметрами; складання матеріальних та енергетичних балансів об'єктів керування; лінеаризація цих балансів; одержання диференціального рівняння. Результатом моделювання майже всіх технологічних об'єктів є складне диференціальне рівняння великого порядку, яке надалі використовується для розрахунку систем автоматичного регулювання. Під математичною моделлю зазвичай розуміють сукупність співвідношень (рівнянь, логічних умов, операторів тощо), що визначають характеристики станів об'єкту моделювання. Сучасні наука й технологія як об'єкти дослідження розглядають матеріальні об'єкти навколишнього світу та їхні фізико-хімічні перетворення. Практична реалізація цих досліджень від лабораторних установок до промислових виробництв використовує моделювання як процес пізнання, а також для оптимальної організації, функціонування й керування виробництвом. Сучасним технологіям притаманна висока складність, яка виявляється у великій кількості й різноманітті параметрів, що визначають хід процесів, внутрішніх зв'язків між параметрами, у їхньому взаємному впливі, причому зміна одного параметра може викликати нелінійну зміну інших параметрів. Ця складність підсилюється при виникненні множинних зворотних зв'язків між параметрами, а також неконтрольованими збуреннями, випадковим чином розподіленими в часі. Інформаційний потенціал, генерований технологічними процесами, надзвичайно великий. При обмежених можливостях його сприйняття необхідно зменшувати цей потенціал, що остаточно призведе до скорочення альтернатив під час прийнятті керуючих рішень. Це досягається пізнанням процесу через моделі - спрощені системи, які відображають окремі, обмежені в потрібному напрямку, сторони процесу, що розглядається. Існує багато способів одержання моделей технологічних процесів. Кожен спосіб дає можливість побудувати модель, адекватну процесу в певному сенсі, що залежить від обраного критерію. Це означає, що існує деяка абстрактна відповідність між безліччю моделей і модельованим об'єктом. Моделювання, власне кажучи, засновано на використанні динамічної аналогії, яка означає нетотожну подобу властивостей або співвідношень

УДК 517.925.51; 681.5.03Дослiджується проблема узагальненого -керування для класу лiнiйних дескрипторних систем. Запропоновано критерiй та достатнi умови iснування законiв керування, при яких замкнена система є регулярною, стiйкою, неiмпульсною i гарантується бажана оцiнка зваженого рiвня гасiння зовнiшнiх i початкових збурень. Основнi обчислювальнi процедури синтезу регуляторiв зводяться до розв’язання лiнiйних i квадратичних матричних нерiвностей без рангових обмежень. Наведено приклад робастної стабiлiзацiї гiдравлiчної системи з трьома резервуарами.

За результатами інженерно-пошукових досліджень розроблено та втілено у вигляді діючого стенда структуру мехатронної системи керування рухами виконавчих механізмів. Отриманий діапазон зміни передатних відношень в приводі головного руху та приводі подач дає можливість забезпечення широкого ряду швидкостей та зусиль взаємних переміщень деталі і інструмента, що визначає можливості продуктивної обробки поверхонь широкого діапазону діаметрів і твердих матеріалів. Для більш оптимального способу отримання діапазону характеристик формоутворюючих рухів реалізована можливість управління характеристиками роботи двигуна привода головного руху. Розроблена система також дає можливість встановлення жорсткого кінематичного зв'язку між обертальними та поступальними формоутворюючими рухами, що необхідно для обробки гвинтових поверхонь. Система керування також забезпечує необхідні елементи захисту обладнання і персоналу та передбачає загальмовування двигуна при вимкненні живлення і можливості встановлення обмежень на переміщення. Запропоновані рішення розширюють можливості взаємодії з іншими підсистемами технологічного обладнання, наприклад, механізмом затиску заготовок та інструментів у шпиндельних вузлах верстатів. Використання персонального комп’ютера як програматора контролера, що формує команди керування, а також доступність та поширеність елементної бази на основі якої розроблено представлену систему розширює можливості її виготовлення для використання у складі технологічного обладнання і навчально-дослідних стендів в умовах необхідності економії коштів. Ключові слова: шпиндельний вузол, система керування, мехатронна система.

УДК 517.925.51; 681.5.03 Для класу лінійних дескрипторних систем встановлено нові критерії існування законів керування, що забезпечують асимптотичну стійкість та задану оцінку зваженого рівня гасіння обмежених збурень. Запропоновано методику узагальненої -оптимізації дескрипторних систем з керованими і спостережуваними виходами. Основні обчислювальні процедури відповідного алгоритму зводяться до розв'язання лінійних та квадратичних матричних нерівностей при додаткових рангових обмеженнях. Наведено приклад дескрипторної системи стабілізації електричного кола.

В доповіді розглядається метод моделювання динамічної системи, що відпрацьовує термінальну задачу в умовах обмежених за рівнем завад. В доповіді пропонується рішення задачі навчання термінальному керуванню динамічної системи з невідомими параметрами у випадку, коли в каналах вимірювання координат діють обмежені за рівнем завади.

Дисертація присвячена питанням розробки методу і алгоритмів оптимального керування роботою багатоцехових компресорних станцій з різними типами приводів. В дисертації комплексно вирішені питання побудови емпіричних моделей нагнітачів природного газу на основі даних, отриманих в процесі їх нормальної роботи, оптимізації роботи КС за вартісним критерієм, який враховує енергетичні затрати на компримування газу і обмеження на технологічні режими та синтезу системи оптимального керування роботою паралельно працюючих груп (цехів) компресорних агрегатів. Основні результати роботи знайшли промислове впровадження на КС УМГ "Прикарпаттрансгаз", а також в навчальному процесі.
Диссертация посвящена вопросам разработки метода и алгоритмов оптимального управления работой многоцеховых компрессорных станций с разными типами приводов. В диссертации комплексно решены вопросы построения эмпирических моделей нагнетателей природною газа на основе данных, полученных в процессе их нормальной работы, оптимизации работы КС по стоимостному критерию, который учитывает энергетические затраты на компромирования газа и ограничения на технологические режимы и синтеза системы оптимального управления работой параллельно работающих групп (цехов) компрессорных агрегатов. Основные результаты работы внедрены на КС УМГ "Прикарпаттрансгаз", а также в учебном процессе.
The thesis is devoted to problems of development of a method and algorithms of optimum control of operation of multishop compressor stations with different types of drives In a thesis the problems of constructing of trial-and-error models of superchargers of gas distillate are completely resolved on the basis of datas obtained during their normal operation, optimization of operation compressor station by cost yardstick, which one allows for power expenditures on contraction of gas and limitation on technological conditions and synthesis of a system of optimum control of operation of in a parallel way working compressor aggregates. The basic outcomes of operation are inserted on KS SF "Prykarpattransgas", and also in the educational process.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню задачі синтезу для одного класу лінійних систем, тобто побудові керування у вигляді функції від фазових координат, і такого, що воно задовольняє наперед заданим обмеженням, і траєкторія системи з цим керуванням, яка починається у довільній початковій точці деякого околу початку координат, закінчується у початку координат у скінченний момент часу. На основі підходу, запропонованого В. І. Коробовим та розвиненого В. І. Коробовим та Г. М. Скляром, в дисертаційній роботі запропоновано розв’язок задачі синтезу для лінійної робастної системи з неперервними обмеженими невідомими збуреннями. Розглядаються випадки як одновимірного, так і багатовимірного керування. Знайдено межі невідомих збурень, при яких керування, яке розв’язує задачу синтезу для лінійної системи без збурень, розв’язує також задачу синтезу і для збуреної системи. Пропонуються різні підходи до визначення границь зміни збурень. Отримані оцінки зверху і знизу на час руху з довільної початкової точки у початок координат. Наведені механічні приклади застосування одержаних результатів: керування рухом матеріальної точки з урахуванням невідомого тертя; задача синтезу для робастної коливальної системи; задача синтезу для зв’язаного осцилятора; зупинка коливань керованого руху системи двох зв'язаних маятників.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.07 – Автоматизація процесів керування. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2011. Дисертацію присвячено питанням створення автоматизованої системи керування з врахуванням обмежень. У дисертаційній роботі висвітлені наступні проблеми: доведена необхідність врахування обмежень на керуючі та керовані сигнали в алгоритмах керування; запропоновані нелінійні структурні рішення, в основі яких типові локальні системи керування з можливістю введення технологічних обмежень; запропонований розрахунок локальних нелінійних систем регулювання з врахуванням обмежень; розроблена методика врахування обмежень при синтезі багатоконтурних систем керування; визначені формули розрахунку додаткових параметрів налаштування в запропонованих алгоритмах керування; досліджені питання абсолютної стійкості запропонованих рішень; розроблена система керування температурою за ходом водопарового тракту прямоточного котлоагрегату з врахуванням технологічних обмежень. Запропоновано в двозв’язній системі керування тепловим навантаженням і температурним режимом використовувати нелінійне структурне рішення з розробленими алгоритмами, що дозволяє змінювати витрату палива відповідно до завдання за тепловим навантаженням таким чином, щоб забезпечити значення температури робочого середовища в ВРЧ в заданому технологічному діапазоні. Результати роботи пройшли дослідно-промислові випробування та прийняті для реалізації на Трипільській ГРЕС, а також розроблені алгоритмічні рішення використовуються в програмному забезпеченні контролера S7586-XX ТОВ «Нейро Сістем».
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.07 – Автоматизация процессов управления. – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2011. Диссертация посвящена повышению эффективности функционирования энергоблоков ТЭС с прямоточными котлоагрегатами путем создания автоматизированной системы управления с учетом ограничений. Научная новизна работы заключается в получении новых научно-обоснованных результатов для решения актуальной проблемы, которая заключается в разработке решений по учету ограничений на регулирующие и регулируемые переменные в алгоритмах локальных систем управления прямоточным котлоагрегатом: впервые исследована возможность расчета нелинейных систем регулирования с учетом технологических ограничений для прямоточного котлоагрегата; впервые предложены структурные решения по усовершенствованию систем регулирования температуры рабочей среды по ходу водопарового тракта котлоагрегата с возможностью введения постоянных и переменных ограничений на температуру; разработана методика учета ограничений в локальных системах управления прямоточным котлоагрегатом; определены формулы расчета дополнительных параметров для алгоритмов управления на базе модифицированных ПИ и ПИД законов, которые отличаются от стандартных формированием пропорциональной и дифференциальной составляющих по регулируемым переменным с реализацией алгоритма компенсации интегрального насыщения. В результате исследований выявлено, что в действующих системах управления прямоточными котлоагрегатами учет технологических ограничений реализуется на уровне защит, которые срабатывают мгновенно или с выдержкой во времени, но в самих алгоритмах управления меры по предотвращению выхода переменных за пределы допустимого диапазона в процессе регулирования не предусмотрены. На основе анализа существующих проблем, обусловленных выходом регулирующих органов на предельные положения, предложено использовать в качестве закона управления модификации ПИ и ПИД алгоритмов. От стандартных они отличаются формированием пропорциональной и дифференциальной составляющих по регулируемым переменным и реализуют компенсацию интегрального насыщения путем изменения постоянной интегрирования, если управляющий сигнал находится на предельном значении рабочего диапазона. В предложенных алгоритмах появился дополнительный параметр настройки, для которого были определены формулы расчета, которые обеспечивают абсолютную устойчивость нелинейных систем управления с учетом технологических ограничений для основных контуров прямоточного котлоагрегата. 19 Разработана методика учета технологических ограничений в процедуре синтеза многоконтурных типовых систем управления основными технологическими переменными прямоточного котлоагрегата, которую можно использовать как в рамках малозатратной модернизации, так и при проектировании автоматизированной системы управления. Определение дополнительных параметров настройки в предложенных алгоритмах проводилось с помощью анализа абсолютной устойчивости нелинейной системы с учетом технологических ограничений по круговому критерию. Предложено нелинейное структурное решение с разработанными алгоритмами для системы управления температурой первичного пара с учетом технологического диапазона на температуру пара после пароохладителя, которая позволяет повысить качество регулирования за счет более плавного и точного изменения температуры в пароперегревателе. Предложено в двухсвязной системе управления тепловой нагрузкой и температурним режимом использовать нелинейное структурное решение с разработанными алгоритмами, которое позволяет изменять расход топлива в соответствии с заданием тепловой нагрузки таким образом, чтобы обеспечить значение температуры рабочей среды в рассечке верхней радиационной части в заданном технологическом диапазоне. Модельные и опытно-промышленные испытания показали, что применение структурных и алгоритмических решений по учету ограничений в алгоритмах управления основными технологическими переменными прямоточного котлоагрегата существенно улучшает качество переходных процессов, уменьшает количество включений исполнительного механизма, повышает надежность и экономичность оборудования и системы управления. Результаты работы прошли опытно-промышленные испытания и приняты для реализации на Трипольской ГРЭС, а также разработанные алгоритмические решения используются в программном обеспечении контроллера S7586-XX «Нейро Систем».
Dissertation for a candidate degree by specialty 05.13.07 - Automation of control processes. National Technical University of Ukraine ―Kyiv Polytechnic Institute‖. In the dissertation was considered the folowing problems: the necessity of taking in account constraints on control and output signals into the control algorithms; it was proposed nonlinear structural solutions, based on typical local control systems, with the possibility of using technological constraints; it was proposed design of local nonlinear control systems with regard to restrictions of the limitations in synthesis of the multiloop control systems with the proposed control algorithms; it was investigated the problems of absolute stability of all nonlinear solutions; it has developed a system of temperature control along the path water-steam boiler direct flow, taking into account technological constraints. It was proposed in MIMO system of heat load and temperature control to use a nonlinear structural solution based on the developed algorithms which are providing a possibility to change the fuel input according to the reference of the heat load to keep the steam temperature in the crosscut in the upper radiation section of a boiler in the given technology range.