Синтез алгоритмов автоматического управления технологическими объектами по заданным инженерным показателям Специальность 05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (стр. 1 )

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

Институт физико-технических проблем и материаловедения им. Ж. Жеенбаева

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

Кыргызский государственный технический университет им. И. Раззакова

Кыргызско-Российский Славянский университет им. Б. Ельцина

Диссертационный совет Д. 05.11.034

На правах рукописи

УДК 681.5

Жолдошов Толкунбек Мамытович

Синтез алгоритмов автоматического управления технологическими объектами по заданным инженерным показателям

Специальность 05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Бишкек – 2013

Научный руководитель доктор технических наук,

член-корреспондент НАН КР,

лауреат Государственной премии КР,

Заслуженный деятель науки КР

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

кандидат технических наук, доцент

Ведущая организация: Ошский технологический университет

Защита состоится «25» октября 2013 года в 14-00 часов на заседании Межведомственного диссертационного совета Д.05.11.034 при Институте физико-технических проблем и материаловедения им. Ж. Жеенбаева НАН КР, Кыргызском государственном техническом университете им. И. Раззакова, Кыргызско-Российском Славянском университете им. Б. Ельцина, г. Бишкек, пр. Чуй, 265-а, главный корпус НАН КР.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке Национальной академии наук Кыргызской Республики.

Автореферат разослан «24» сентября 2013 г.

Ученый секретарь Межведомственного

диссертационного совета Д 05.11.034

кандидат физико-математических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Автоматизация технологических процессов в различных отраслях экономики предъявляет достаточно высокие требования к системам автоматического управления (САУ), которые используются как технологии для оптимизации и повышения эффективности производства. При этом, актуальной является проблема совершенствования автоматических систем с учетом сложности объектов управления и повышения требований к качеству выходной продукции, что обуславливает модернизацию существующих и разработку новых принципов и алгоритмов автоматического управления.

Управляемые системы обладают рядом особенностей, в частности, они в большинстве случаев имеют сложные математические модели, являются многомерными нестационарными объектами и функционируют в условиях существенной неопределенности, т. е. в целях проектирования САУ не удается обеспечить полную идентификацию объектов управления и осуществлять контроль внешних возмущающих воздействий.

Как известно, для оценки качества САУ используются прямые (первичные) и косвенные критерии. Наиболее естественным первичным критерием является критерий, основанный на допустимости переходных процессов САУ. При этом, считается, что система обладает допустимым качеством, если процессы, вызванные действием внешних возмущений или начальным отклонением координат системы от требуемых желаемых (эталонных) значений, не выходят за пределы заданных допустимых областей (множеств). Границы этих множеств определяются предельными значениями таких инженерных показателей, как быстродействие и точность системы. Разработанные в рамках этого подхода методы синтеза регуляторов, в основном, являются приближенными, что не позволяет получать эффективные решения задачи проектирования САУ в условиях существенной неопределенности в описании объекта и действий неконтролируемых возмущений.

В отличие от концепции допустимости в теории оптимального управления развиваются подходы, основанные на использовании косвенных критериев. При этом наиболее часто используются интегральные, в частности, квадратические интегральные оценки качества процессов управления, которые не в полной мере учитывают первичные инженерные требования к проектируемой САУ, что связано с отсутствием функциональных соотношений между весовыми коэффициентами и желаемыми параметрами переходных процессов САУ. Для того, чтобы достичь требуемого качества управления, необходимо многократное повторение процедур синтеза методов оптимизации управления таких, как аналитическое конструирование оптимальных регуляторов, теория H∞, принцип максимума, математическое программирование.

В последние годы в рамках концепции допустимости интенсивно разрабатываются методы синтеза САУ многомерными технологическими объектами, использующие формализм принципа гарантируемой динамики. Когда объекты управления имеют высокий порядок математических моделей с неопределенными параметрами и обладают нестационарными свойствами, применение этих методов для проектирования регуляторов САУ также представляет определенные трудности.

С другой стороны, в настоящее время идет активный процесс математизации современной теории управления без учета инженерных особенностей и технических аспектов задач управления. Данное обстоятельство привело, в определенной степени, к некоторому разрыву между теорией и практикой автоматизации процессов управления. В связи с этим, актуальной является проблема разработки и совершенствования конструктивных методов синтеза регуляторов САУ многомерными технологическими объектами, с учетом неполной информации об их функционировании и инженерных требований к проектируемым системам управлениям.

Диссертационная работа выполнена в рамках проектов фундаментальных исследований Национальной академии наук Кыргызской Республики.

Целью диссертационной работы является развитие методов синтеза многомерных САУ, в условиях полной и неполной информации, на основе принципа гарантируемой динамики и их применение при проектировании регуляторов для технологических объектов.

Задачи исследований:

·  математическое описание инженерных требований к проектируемым САУ;

·  разработка методологических основ синтеза регуляторов САУ на основе принципа гарантируемой динамики;

·  разработка новых алгоритмов синтеза систем управления многомерными техническими и технологическими объектами, в условиях полной и неполной информации об объекте и внешних возмущениях;

·  динамический расчет регуляторов САУ для ряда технологических объектов;

·  моделирование и анализ спроектированных САУ.

Научная новизна полученных результатов состоит в развитии теоретических основ динамического проектирования систем автоматического управления за счет разработки новых методов и алгоритмов синтеза регуляторов САУ многомерными техническими объектами.

Практическая ценность результатов работы. Результаты диссертации могут быть использованы при динамическом проектировании автоматических регуляторов систем управления технологическими объектами, а также при разработке алгоритмического и специального программного обеспечения автоматизированных информационных систем управления технологическими процессами в различных отраслях экономики.

На защиту выносятся следующие научные результаты:

·  общая методология синтеза САУ на основе принципа гарантируемой динамики;

·  метод синтеза робастной многомерной управляющей подсистемы, с учетом ограничений на управление, по инженерным показателям качества;

·  алгоритм синтеза регуляторов САУ с переменной структурой для линейных многомерных нестационарных объектов;

·  метод синтеза динамического регулятора для линейной стационарной системы управления;

·  алгоритм построения идентификаторов состояний линейных многомерных САУ;

Реализация результатов работы. Результаты исследований использованы в ОсОО «Деском» и в учебном процессе Кыргызского государственного технического университета им. И. Раззакова.

Личный вклад соискателя. Все основные результаты, изложенные в диссертации, получены автором под руководством научного руководителя.

Апробация результатов диссертации. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на:

·  международной научной конференции “Информационные технологии и управление”, Институт автоматики НАН КР, Бишкек, 2007;

·  международной научной конференции «Информационные технологии и управление». - Бишкек: 2008;

·  XV международной научно-технической конференции «Моделирование, идентификация, синтез систем управления», Москва - Донецк, 2012;

·  VІ міжнародна науково-практична конференція “Сучасні проблеми і досягнення в галузі радіотехніки, телекомунікацій та інформаційних технологій”, Запорожье, 2012;

·  XII международной заочной научно-практической конференции «Технические науки - от теории к практике», Новосибирск, 2012 ;

·  II международной научный конференции «Актуальные проблемы теории управления, топологии и операторных уравнений», Бишкек, 2013

·  научных семинарах лаборатории “Адаптивные и иннтелектуальные системы” Института физико-технических проблем и материаловедения НАН КР.

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 14 научных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 126 страницах, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, который включает 145 наименований, содержит 36 рисунков, 2 таблицы и приложения.

Автор выражает благодарность д. т.н., профессору за консультации по научным проблемам автоматизации процессов управления.

Основное содержание работы

Во введении приведены цель работы, актуальность темы диссертации, краткое описание используемых в работе подходов к построению САУ, научная новизна, практическая ценность полученных результатов и краткое содержание работы.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6