Введение к работе
Актуальность темы. Системы кондиционирования воздуха (СКВ) летательных аппаратов представляют собой комплексы из теплообмэн-ных агрегатов, соединенных сетью трубопроводов. Они выполняют задачу поддержания требуемых величин параметров воздуха, используемого в кабине, салонах и приборішх отсеках. К таким параметрам относятся давление, температура, расход и связанные с ними холо-допроизводитвльность и кратность воздухообмена.
В настоящее время требования к качеству функционирования СКВ значительно повысились. Увеличепио скоростей и рост мановренности самолетов требуют частой смены рвжимов работы двигателей. Данный фактор, вместе с постоянным вводом и отключением различных систем в зависимости от эволюции самолета, является причиной существенных возмущений по давлению, расходу и температуре отбираемого от силовой установки воздуха, тешгопотреблению в приборных отсеках. Это приводит к работе системы в напряженном динамическом режиме.
Количество энергии, отбираемой у силовой установки для нужд СКВ зависит от качества регулирования. В условиях роста цен на энергоносители и общемировой тенденции к их экономии повышенное внимание к вопросам обеспечения высокого качества регулирования параметров СКВ является оправданным. Ужесточение требований к дп-Н8МИК8 работы СКВ находит отражение в технических заданиях на разработку систем управления. Наряду с обычными точностными характеристикам!! установившихся режимов в них появляются обоснованные требования к виду переходных процессов в системе и задаются кон7 кретныо допуски на качество их обеспечения.
Новые требования к качеству СКВ не могут быть удовлетворены с помощью применяющихся в настоящез время релойно-ишулъспых регуляторов, реализующих простейшие законы регулирования. Управление с высоким качеством существенно нелинейными и нестационарными объектами, какими являются узлы СКВ предполагает использование современных подходов к синтезу законов управления нелянвйшмл объектами. Необходимой предпосылкой для этого стал перевод аппаратной части регуляторов на микропроцессорную элементную базу, что позволяет рэализовывать достаточно сложные дискретные алгоритмы управления в реальном времени.
4 '
Всо вышеизложенное требует проведения исследований в области разработки алгоритмов управления, и позволяет считать тему диссертации актуальной.
Цель и практическая направленность исследований. Целью диссертационного исследования является разработка методики синтеза системы автоматического регулирования температуры на выходе узла охлаждения воздуха, выполненного на базе трехколесной турбохоло-дильной установки.
Необходимыми условиями решения поставленной задачи являются создание математической модьли динамики объекта управления, разработка методики синтеза дискретного регулятора. Последний должен обеспечивать требуемое качество процессов в системе при наличии возмущений. К внутренним возмущениям, действующим в объекте управления, приводят нелинейность характеристик турбохолодильной установки и значительная нестабильность охлаждающих свойств теплообменных агрегатов, к внешним - возмущения по температуре охладителя, давлению и температуре продувочного воздуха, а также его влагосодвржанию в трактах узла.
Метода исследования. Поставленные задачи решаются с помощью методов современной теории автоматического управления, теории дифференциальных уравноний, метода разделения движений, цифрового моделирования .
Научная новизна. В данной работе для стабилизации температуры на выходе самолетного холодопроизводящэго узла, представляющего собой существенно нелинейный и нестационарный объект управления, продлоЕвно использовать регулятор, спроектированный на основа принципа локализации (ПЛ). На его базе разработана методика синтеза дискретных алгоритмов управления, позволяющая реализовать в системе процессы требуемого качества.
Новими научными результатами, содержащимися в диссертационной работе являются:
разработанная на осново количественной характеристики темна дискретного процесса процедура разделения движений в системе с ШІ-рэгулятором;
способ декомпозиции дискретной системы с нелинейным объектом управления;
методика расчета ПЛ-регулятора, для нелинейного нестйции-яарного объекта управления.
Реализация результатов работы. Результаты работы использованы при проектировании регулятора температуры СКВ самолета Ту-334 (АНТК им.А.Н.Туполева, г.Москва), а также при разработке регулятора давления АСУ высотно-температурной камеры (НИИ авиационного оборудования, г.Жуковский). Акты о внедрении прилагаются к диссертации.
Апробация работы. Отдельные результаты работы докладывались на Второй всесоюзной научно-технической конференции "Микропроцессорные системы автоматики" (г.Новосибирск, 1990), на Второй научно-технической конференции молодых ученых и специалистов с международным участием "Контроль, управление и автоматизация в современном производстве" (г.Минск, 1990), Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения" (Новосибирск, 1992), на Сибирской научно-технической конференции "Микропроцессорные системы контроля и управления" (Новосибирск, 1992), а также на семипарах "Синтез систем управления" кафедры Автоматики Новосибирского электротехнического института (1988-1992).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 11 научных работ.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, перечня использованной .литературы из 68 наименований и приложения. Объем работы составляет 102 машинописных страницы, 33 рисунка, 3 таблицы.