| Магистры ДонНТУ | ДонНТУ | На главную |
| Биография | Біографія | Biography | Список магистров |
Актуальность проблемыXXV съезд Коммунистической партии Советского Союза с большой силой подчеркнул, что главное условие дальнейшего подъема жизненного уровня народа есть неуклонный рост производства, увеличение выпуска продукции и улучшение ее качества. Решение больших задач десятой пятилетки предполагает дальнейшее повышение интенсификации производственных процессов. Это требует применения самого совершенного оборудования, ведения технологических процессов в оптимальных режимах в результате этого достижения максимальной производительности производственных установок при высоком качестве продукции. В целом ряде производств эти задачи решаются путем применения систем экстремального управления технологическими процессами. Вопросы теории и методы синтеза систем экстремального управления нашли отражение в ряде монографий и в значительном количестве статей.
Последнее время характеризуется широким использованием вычислительной техники в народном хозяйстве, но вопросы синтеза систем экстремального управления с использованием ЦВМ в литературе освещены недостаточно. Применение же цифровых вычислительных машин для исследования и проектирования систем автоматического управления позволяет значительно сокращать сроки разработок, повышает их качество, поэтому создание эффективных методов синтеза систем экстремального управления, опирающихся на вычислительную технику, является одной из актуальных задач в теории и практике управления.
Цель работыЦелью реферируемой диссертационной работы является разработка способов синтеза многомерных систем экстремального управления с использованием ЦВМ, а также алгоритмов, позволяющих определить оптимальные параметры экстремальной системы и производить необходимые расчеты на ЦВМ в процессе ее синтеза и исследования динамики.
Научная новизнаПредложен новый подход к расчету и на его основе синтезу систем экстремального управления с использованием цифровых вычислительных машин, который позволяет учитывать ранее неучитываемые факторы, такие как внешние возмущения, дрейф экстремума, ограничения на управляемые координаты. Разработаны алгоритмы синтеза многомерных систем экстремального управления с помощью ЦВМ, учитывающие логику закона управления, возмущения, дрейф статической характеристики, ограничения. Получено математическое описание двумерной системы экстремального управления, в которой реализован модифицированный метод покоординатного спуска, позволяющий производить поиск экстремума при наличии ограничений, в условиях дрейфа экстремума. Предложенный в диссертации алгоритм экстремальной системы (цифровая модель) позволяет произвести оценку динамических и точностных характеристик системы в режиме симметричных и несимметричных автоколебаний и является составной частью алгоритма синтеза системы. Сформулированы условия выбора скоростей исполнительных устройств с учетом дрейфа экстремума. Предложен способ устранения установившейся ошибки, обусловленной вариациями параметров системы автоматического регулирования.
Практическая ценностьНа основании разработанных в диссертации методов синтеза составлены программы на алгоритмических языках, позволяющие определить оптимальные параметры многомерной экстремальной системы, исследовать ее динамику, производить количественную оценку качества системы. Даны рекомендации по выбору параметров элементов экстремальной системы, получены алгоритм и программа аппроксимации результатов экспериментов по методу наименьших квадратов. Результаты работы использованы при проектировании и наладке системы экстремального управления режимом бурения взрывных скважин, а также в учебном процессе.
Реализация результатов работыВнедрены на Кременчугском комбинате нерудных строительных материалов системы экстремального управления режимом бурения на двух буровых станках. Скорость бурения возросла на 15 - 20%, экономический эффект от внедрения - 6000 руб. в год на один буровой станок.
Апробация работыОсновные результаты работы докладывались на III Всесоюзном совещании по теории инвариантности и ее применению в системах автоматического управления (Киев, 1966), на Республиканской юбилейной межвузовской конференции по вопросам радиоэлектроники и автоматики (Львов, 1967), на II Донецкой областной конференции молодых ученых (Донецк, 1968), на I научно - технической конференции молодых ученых и специалистов Всесоюзного научно - исследовательского института взрывозащищенного оборудования (Донецк, 1974), на ХХ юбилейной научно - технической конференции Фрунзенского политехнического института (Фрунзе, 1974), на семинаре кафедры автоматики и телемеханики Ленинградского электротехнического института им. В.И.Ульянова (Ленина) (Ленинград, 1976), на научно - технических конференциях Донецкого политехнического института, на совещании по вопросу внедрения на Кременчугском комбинате нерудных строительных материалов (Кременчуг, 1972).
Модель системы стабилизации скорости двигателя демонстрировалась на ВДНХ УССР и на выставке научно - исследовательских работ советских студентов на Х Всемирном фестивале молодежи и студентов в Берлине.
ПубликацииПо теме диссертационной работы опубликовано 6 статей.
Задачи диссертационной работы1. Разработать способы анализа и синтеза многомерных систем экстремального управления, пригодные для использования в ЦВМ.
2. Разработать набор алгоритмов и программ, позволяющий производить необходимые расчеты на ЦВМ в процессе синтеза систем.
Указанные задачи решаются на примере довольно общего вида системы экстремального управления, в которой используется двухканальный регулятор, разработанный в Донецком политехническом институте под руководством к.т.н. В.В.Колоколова в реализации и внедрении в промышленность которого принимал непосредственное участие автор реферируемой работы. Экстремальная система с регулятором ДПИ предназначалась для управления процессом бурения взрывных скважин шарошечными буровыми станками 2СБМ-200. Поэтому в данной работе ставятся дополнительные задачи:
1. Дать математическое описание двумерной системы управления режимом бурения.
2. Разработать модель экстремальной системы, реализуемую на ЦВМ.
3. Провести исследование динамики этой системы с помощью разработанной цифровой модели.
Основные результаты работы1. Новым научным фактом можно считать создание подробной математической модели многомерной системы экстремального управления, учитывающей логику закона управления, возмущения, дрейф статических характеристик, ограничения. Математическая модель реализована на цифровой вычислительной машине. Цифровая модель позволяет исследовать динамику и качество экстремальной системы в различных ситуациях.
2. Установлено возникновение несимметричных автоколебаний в многомерной экстремальной системе в результате наличия ограничений, взаимного влияния нелинейностей, а также вследствие дрейфа экстремальной характеристики. В работе предложено вычислять параметры, как симметричных, так и несимметричных автоколебательных циклов с помощью цифровой модели экстремальной системы.
3. Предложен метод синтеза многомерных экстремальных систем на основе цифровой модели и планирования эксперимента. Разработаны алгоритм и программа на алгоритмическом языке синтеза на ЦВМ многомерной экстремальной системы. Даны рекомендации по проведению синтеза. Метод является весьма эффективным и экономичным по трудовым затратам и времени средствам.
4. В работе предложен способ устранения установившейся составляющей ошибки, обусловленной вариациями параметров системы автоматического регулирования. Способ основывается на получении структуры системы, удовлетворяющей требованиям к основному и дополнительному движениям.
5. Сформулированы условия выбора скоростей исполнительных устройств при наличии дрейфа экстремальной статической характеристики объекта управления.
6. Основные положения и эффективность предлагаемых методов иллюстрированы на примере двумерной экстремальной системы управления режимом бурения.
7. Результаты диссертационной работы использованы при проектировании и наладке систем экстремального управления режимом бурения. Автором внедрены на Кременчугском комбинате нерудных строительных материалов системы экстремального управления режимом бурения на двух буровых станках. Системы переданы для эксплуатации. Скорость бурения возросла на 15 - 20%, улучшились и другие эксплуатационные показатели. Экономический эффект по данным опытной эксплуатации составляет 6000 руб. в год на один буровой станок. За счет оптимальной настройки параметров скорость бурения повысилась на 4,5%.
Несмотря на некоторую конкретную направленность работы ее теоретические результаты могут быть обобщены на более широкий класс систем. Так, например, метод синтеза с применением цифровой модели был использован при разработке некоторых устройств аппаратуры для физических экспериментов микроэлектронных объектов твердого тела в физико - техническом институте (г.Донецк). Часть материалов диссертации использованы в учебном процессе.
Литература (неполный перечень)1. Красовский А.А. Универсальные непрерывные системы экстремального управления.-М.:Сб СНС, 1965
2. Kalman R.E. Design of a Self - Optimizing Control Systems.-Trans. ASME, vol. 80 W2, Feb 1958
3. Александровский А.А., Зотов В.В. Экстремальне управление нестационарным динамическим объектом. М.: Труды МЭИ вып. 68, 1969
4. Растригин А.А. Объекты оптимального наблюдения при экстремальном регулировании в обстановке больших помех. АН ЛатССР: Серии физико - технических наук №1, 1965
5. Каган Б.М., Тер - Микаэлян Т.М. Решение инженерных задач на ЦВМ. М.: Энергия, 1964
6. Кюнуп Г.П., Крели В.А. Нелинейное программирование. М., 1965
7. Хедли Дж. Нелинейное и динамическое программирование. М., 1967
8. Ермолов Ю.М. Методы решения нелинейных экстремальных задач. М.:Кибернетика №4, 1966
9. Юдин Д.Б. Методы количественного анализа сложных систем чII. М.: АН СССР, Техническая кибернетика №1, 1966
10. Захаров В.П. Один алгоритм поиска экстремального значения процесса. М.: Труды СФТИ вып.47, 1965
11. Ивахненко А.Г. Проблема беспоискового экстремального регулирования. М.: Автоматика и ВТ №13, 1966
12. Лернер А.Л., Розенман Е.А. Оптимальное управление. М.: Энергия, 1970
13. Фельдбаум А.А., Бутковский А.П. Методы теории автоматического управления. М.: Наука, 1971
14. Бондаревский А.С. Некоторые вопросы разработки систем автоматической оптимизации. М.: МЭИ, 1965
15. Александровский Н.Л., Бондаревский А.С., Кузин А.А. Оптимизации поиска экстремума на многомерных динамических объектах. М.:Автоматизация химических производств №3,4, 1964
|
| Биография | Біографія | Biography | Список магистров |
| Магистры ДонНТУ | ДонНТУ | На главную |