Помощь студентам в учебе
Нечеткое псевдолинейное корректирующее устройство систем автоматического управления
|
ВВЕДЕНИЕ 15
1 Анализ корректирующих устройств систем автоматического регулирования 17
1.1 Линейные корректирующие устройства 18
1.2. Нелинейные корректирующие устройства 19
1.3. Псевдолинейные корректирующие устройства 21
1.3.1 Корректирующие устройства с амплитудным подавлением 22
1.3.2 Корректирующее устройство с фазовым опережением 23
1.3.3. Корректирующие устройства с раздельными каналами для амплитуды и фазы 24
1.3.4 Корректирующие устройства с запоминанием экстремума 25
2. Настройка ПИД-регулятора 28
2.1 Метод Зиглера-Никольса 28
2.2 Ручной метод настройки, основанный на знании правил 29
2.3 Корневой метод 30
2.4 Метод затухающих колебаний 31
3 Оценка качества регулирования 32
4. Система автоматического управления с нечетким корректирующим устройством 33
4.1 Основы нечеткой логики 33
4.2 Структура САУ с нечетким КУ 34
5 Разработка и исследование в среде MATLAB свойств систем управления с корректирующим устройством 5.1 Исследование свойств системы автоматического регулирования с псевдолинейным корректирующим устройством с запоминанием экстремума 35
5.2 Система автоматического регулирования псевдолинейного
корректирующего устройства с запоминанием экстремума 38
5.3 Сравнение корректирующего устройства с запоминанием экстремума и корректирующего устройства с фазовым опережением. .. 40
5.4 САР с нечетким псевдолинейным корректирующим устройством
с запомнанием экстремума
6 Программная реализация регуляторов в среде Isagraf для
промышленного контроллера КРОСС 46
6.1. Назначение, состав и технические характеристики контроллера КРОСС 46
6.1.1 Назначение и область применения контроллера 46
6.1.2 Основные возможности контроллера 46
6.1.3 Модули котроллера 48
6.2. Программный пакет Isagraf 48
6.2.1 Описание программного пакета 49
6.2.2 Языки программирования, реализованные в ISaGRAF 49
6.2.3 Основные возможности ISaGRAF 49
6.3 Программа для системы автоматического регулирования с
псевдолинейным корректирующем устройством 50
6.4 Отладка и проверка работоспособности программ 52
6.4.1 Описание лабораторного стенда, используемого для
программирования и проверки работоспособности программ 52
6.4.2. Результат проверки работы 53
7 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 54
7.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности
проведения научных исследований с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения 54
7.1.1 SWOT - анализ 54
7.2. Определение возможных альтернатив проведения научных
исследований 55
7.3 Планирование научно-исследовательских работ 56
7.3.1 Структура работ в рамках научного исследования 56
7.3.2 Определение трудоемкости выполнения работ 57
7.4 Бюджет научно-технического исследования 58
7.4.1 Расчет материальных затрат 59
7.4.2 Расчеты затрат на специальное оборудование для научных работ59
7.4.3 Расчет основной заработной платы исполнителей системы 59
7.4.4 Расчет затрат по дополнительной заработной плате 60
7.4.5 Расчет отчислений во внебюджетные фонды 61
7.4.6 Расчет накладных расходов 62
7.4.7 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 62
4.5 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования 63
5. Социальная ответственность 67
Введение 67
5.1. Производственная безопасность 67
5.1.1. Повышенное Электромагнитное излучение 67
5.1.2 Повышенные показатели микроклимата 68
5.1.3 Недостаточность освещенности рабочей зоны 69
5.1.4 Повышенный уровень шума 70
5.1.5 Психофизические факторы 71
5.1.6 Электробезопасность 72
5.2. Экологическая безопасность 72
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 73
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 74
5.4.1 Организационные мероприятия обеспечения безопасности рабочей зоны 75
Заключение 76
CONCLUSION 77
Список публикаций 78
Список использованных источников 79
Приложения 82
1 Анализ корректирующих устройств систем автоматического регулирования 17
1.1 Линейные корректирующие устройства 18
1.2. Нелинейные корректирующие устройства 19
1.3. Псевдолинейные корректирующие устройства 21
1.3.1 Корректирующие устройства с амплитудным подавлением 22
1.3.2 Корректирующее устройство с фазовым опережением 23
1.3.3. Корректирующие устройства с раздельными каналами для амплитуды и фазы 24
1.3.4 Корректирующие устройства с запоминанием экстремума 25
2. Настройка ПИД-регулятора 28
2.1 Метод Зиглера-Никольса 28
2.2 Ручной метод настройки, основанный на знании правил 29
2.3 Корневой метод 30
2.4 Метод затухающих колебаний 31
3 Оценка качества регулирования 32
4. Система автоматического управления с нечетким корректирующим устройством 33
4.1 Основы нечеткой логики 33
4.2 Структура САУ с нечетким КУ 34
5 Разработка и исследование в среде MATLAB свойств систем управления с корректирующим устройством 5.1 Исследование свойств системы автоматического регулирования с псевдолинейным корректирующим устройством с запоминанием экстремума 35
5.2 Система автоматического регулирования псевдолинейного
корректирующего устройства с запоминанием экстремума 38
5.3 Сравнение корректирующего устройства с запоминанием экстремума и корректирующего устройства с фазовым опережением. .. 40
5.4 САР с нечетким псевдолинейным корректирующим устройством
с запомнанием экстремума
6 Программная реализация регуляторов в среде Isagraf для
промышленного контроллера КРОСС 46
6.1. Назначение, состав и технические характеристики контроллера КРОСС 46
6.1.1 Назначение и область применения контроллера 46
6.1.2 Основные возможности контроллера 46
6.1.3 Модули котроллера 48
6.2. Программный пакет Isagraf 48
6.2.1 Описание программного пакета 49
6.2.2 Языки программирования, реализованные в ISaGRAF 49
6.2.3 Основные возможности ISaGRAF 49
6.3 Программа для системы автоматического регулирования с
псевдолинейным корректирующем устройством 50
6.4 Отладка и проверка работоспособности программ 52
6.4.1 Описание лабораторного стенда, используемого для
программирования и проверки работоспособности программ 52
6.4.2. Результат проверки работы 53
7 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 54
7.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности
проведения научных исследований с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения 54
7.1.1 SWOT - анализ 54
7.2. Определение возможных альтернатив проведения научных
исследований 55
7.3 Планирование научно-исследовательских работ 56
7.3.1 Структура работ в рамках научного исследования 56
7.3.2 Определение трудоемкости выполнения работ 57
7.4 Бюджет научно-технического исследования 58
7.4.1 Расчет материальных затрат 59
7.4.2 Расчеты затрат на специальное оборудование для научных работ59
7.4.3 Расчет основной заработной платы исполнителей системы 59
7.4.4 Расчет затрат по дополнительной заработной плате 60
7.4.5 Расчет отчислений во внебюджетные фонды 61
7.4.6 Расчет накладных расходов 62
7.4.7 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 62
4.5 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования 63
5. Социальная ответственность 67
Введение 67
5.1. Производственная безопасность 67
5.1.1. Повышенное Электромагнитное излучение 67
5.1.2 Повышенные показатели микроклимата 68
5.1.3 Недостаточность освещенности рабочей зоны 69
5.1.4 Повышенный уровень шума 70
5.1.5 Психофизические факторы 71
5.1.6 Электробезопасность 72
5.2. Экологическая безопасность 72
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 73
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 74
5.4.1 Организационные мероприятия обеспечения безопасности рабочей зоны 75
Заключение 76
CONCLUSION 77
Список публикаций 78
Список использованных источников 79
Приложения 82
Широкая распространенность систем автоматического регулирования во всех сферах жизнедеятельности человека требует их постоянного усовершенствования. В связи с этим с каждым годом в области инженерии происходят новые и новые перевороты, так как специалисты пытаются все вокруг автоматизировать, чтобы облегчить работу человеку.
Однако значительное количество ОУ обладает нестационарными (дрейфующими) во времени параметрами. В связи с этим регулятор с первичной настройкой не может обеспечить достижение цели управления в процессе всего функционирования ОУ. Таким образом присутствует необходимость постоянно или периодически подстраивать параметры ПИД- регулятора под изменяющиеся параметры ОУ так, чтобы выполнялась цель управления [1]. Решение этой проблемы достигается с помощью внедрения в систему псевдолинейных корректирующих устройств таких как:
- КУ с фазовым опережением;
- КУ с амплитудным подавлением;
-Двухканальное КУ (объединение свойств двух вышеперечисленных КУ);
- КУ с запоминанием экстремума.
В то же время известна эффективность этих корректирующих устройств (КУ) [2, 3, 4, 5, 6]. Они позволяют изменять характеристики САР в соответствии с предъявляемыми требованиями, такими как получение необходимого запаса устойчивости, улучшение качества переходных процессов, повышение точности системы, оптимизация по определенному критерию. Из этого следует, что имеется возможность применения данных устройств в качестве адаптивных.
В настоящее время широкое распространение получили системы управления с нечеткой логикой. Нечеткое управление основано на практическом применении знаний экспертов наладчиков САР, представленных в виде лингвистических переменных .
Однако значительное количество ОУ обладает нестационарными (дрейфующими) во времени параметрами. В связи с этим регулятор с первичной настройкой не может обеспечить достижение цели управления в процессе всего функционирования ОУ. Таким образом присутствует необходимость постоянно или периодически подстраивать параметры ПИД- регулятора под изменяющиеся параметры ОУ так, чтобы выполнялась цель управления [1]. Решение этой проблемы достигается с помощью внедрения в систему псевдолинейных корректирующих устройств таких как:
- КУ с фазовым опережением;
- КУ с амплитудным подавлением;
-Двухканальное КУ (объединение свойств двух вышеперечисленных КУ);
- КУ с запоминанием экстремума.
В то же время известна эффективность этих корректирующих устройств (КУ) [2, 3, 4, 5, 6]. Они позволяют изменять характеристики САР в соответствии с предъявляемыми требованиями, такими как получение необходимого запаса устойчивости, улучшение качества переходных процессов, повышение точности системы, оптимизация по определенному критерию. Из этого следует, что имеется возможность применения данных устройств в качестве адаптивных.
В настоящее время широкое распространение получили системы управления с нечеткой логикой. Нечеткое управление основано на практическом применении знаний экспертов наладчиков САР, представленных в виде лингвистических переменных .
В результате выполнения выпускной квалификационной работы были исследованы свойства псевдолинейных корректирующих устройств. По результатам исследования, показана возможность реализации адаптивных САР с подстройкой параметра ПКУ с запоминанием экстремума.
Проведено исследование свойств САР с корректирующим устройством с запоминанием для объектов второго порядка с апериодическими и колебательными свойствами. Результаты исследования показали, что применение данных корректирующих устройств позволяет улучшить качество управления как для объектов с неизменными параметрами, так и при их изменении, по сравнению с системами управления без корректирующих устройств.
Разработано и исследовано ПКУ, работающее на основе нечеткой логики. Показана работоспособность и эффективность работы этого устройства.
В работе проведена программная реализация псевдолинейного КУ в программном пакете Isagraf. Работоспособность программы проверена на контроллере КРОСС.
Проведено исследование свойств САР с корректирующим устройством с запоминанием для объектов второго порядка с апериодическими и колебательными свойствами. Результаты исследования показали, что применение данных корректирующих устройств позволяет улучшить качество управления как для объектов с неизменными параметрами, так и при их изменении, по сравнению с системами управления без корректирующих устройств.
Разработано и исследовано ПКУ, работающее на основе нечеткой логики. Показана работоспособность и эффективность работы этого устройства.
В работе проведена программная реализация псевдолинейного КУ в программном пакете Isagraf. Работоспособность программы проверена на контроллере КРОСС.