Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время иироко разрабатываются и успесно применяются системы автоматизированного проектирования (САПР) для анализа и синтеза систем автоматического управления (СЛУ), динамиїса которых описывается нелинейными уравнениями высокого порядка
Эффективность использования ЭВМ зависит от наличия универсальных алгоритмов и программ, позволяющих репать задачи, поставленные проектировщиком, за короткие сроки при повышении качества проектирования. Б связи с этим актуальной задачей является разработка методов автоматизированного синтеза нелинейных систем и соадание на их основе алгоритмического и програмового обеспечения.
Цель работы заключается в разработке ориентированного на применение ЭВМ метода синтеза и оптимизации непрерывных нелинейных САУ высокого порядка различной структуры. Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
-
Разработка ориентированного на применение ЭВМ метода синтеза САУ при полиномиальной аппроксимации нелинейных характеристик, позволяющего определять параметры операторов управления , приближенно обеспечивающих заданные показатели качества нелинейной системы, характеризуемые программным движением.
-
Разработка ориентированного на применение ЭВМ метода синтеза САУ при кусочно-линейной аппроксимации нелинейных характеристик, позволяющего определять параметры операторов управления , приближенно обеспечивающих заданные показатели качества нелинейной системы , характеризуемые программным движением.
-
Применение предлагаемого метода к решению прикладных задач.
Методы исследования. При решении поставленных задач в работе использовались положения теории автоматического управления, мэтод нелинейного программирования , аппарат рядов Фурье и теории обобщенных функций. Теоретические результаты, полученные в работе, подтверждаются иллюстративными примерами и решением приададнчх задач.
Научкая новизна. Основные научные результаты диссертационной работы заюііочаются в следующем:
-
Предложен приближенный метод синтеза нелинейных САУ по заданным показателям качества - метод ортогонального разложения невязки. Предлагаемый метод является развитием метола ортогональных проекций на базе комплексных рядов 4урье и отличается от него наличием непосредственной оценки (по целевой функции) точности воспроизведения системой предписываемых показателей качества В вычислительном плане задача синтеза сводится к решению обратной задачи динамики методом нелинейного программирования, при этом вычисление целевой функции и ограничений полностью алгебраиэировано.
-
Метод распространен на нелинейные системы с полиномиальной и кусочно-линейной аппроксимацией нелинейных характерис-тик, позволяет решать задачи синтеза и оптимизации по периодическим и переходным процессам для систем с несколькими нелинейными звеньями и несколькими входами и выходами. Используемая аппроксимация позволяет рассматривать класс статических нели-нейностей. включающий в себя непрерывные и релейные, однозначные, петлевые гистерезисные ; достоинство метода заключается тагааз в том, что нелинейные свойства синтезируемой системы, ввиду применения полиномиальной и кусочной-линейной аппроксимации нелинейных характеристик , сохраняются более полно по сравнению с методами синтеза . использующими гармоническую или обобщенную линеаризацию.
Практическая ценность результатов работы. Предложенный в работе метод ортогонального разложения невязки является теоретической основой разрабатываемых программ синтеза и оптимизации САУ. Разработанные программы позволяют сократить время и повысить уровень проектирования. Они могут быть использованы в качестве прикладігого программного обеспечения при создании САПР САУ и для решения прикладных научно-технических задач.
Полученные результаты использованы в научно-исследовательских работах, выполненных на кафедре "Автоматики и управления в технических системах" Санкт-Петербургской государственной академии аэрокосмического приборостроения (СПбГААП), таких как "Разработка математических основ построения адаптивных систем
управления подвижными объемами" и "Разработка унифицированной блочной модели процесса торможения, расчет и оптимизация режимов торможения объектами". Метод использован для синтеза структури и параметров нелинейных каналов управления системы торможения колесами тядалых самолетов в научно-исследовательской лабораторіпі СГОГААП.
Положения диссертационной работы, выносимые на зашиту:
-
Приближенный метод синтеза по заданным показателям качества нелинейных САУ - метод ортогонального разложения невяэ-їси при полиномиальной аппроксимации нелинейных звеньев.
-
Приближенный метод синтеза по заданным показателям качества нелинейных САУ - метод ортогонального разложения невязки при кусочно-линейной аппроксимации нелинейных звеньев.
-
Использование разработанного метода для синтеза вариантов нелинейных каналов управления системы тормолээния колесами тяжелых самолетов.
Апробация работы. Отдельные этапы работы докладывались и обсуждались на Всесоюзном научно-техническом совещании "Теоретические и прикладные проблемы создания систем управления технологическими процессами" (Челябинск, 1990 г.); на 4-й Всесоюзной сколе "Проектирование автоматизированных систем контроля и управления сложными объектами" (Туапсе, 1990 г.); на Y школе-семинаре "Дифференциальные преобразования и численно-аналитические методы решения уравнений" (Киев, 1991 г.); на XXXVII и ХХХУШ научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ЛИАП (Ленинград, 1987 г., 1939 г.), а также на Юбилейной научно-технической конференции, посвященной БО-ле-тию ЛИАП в 1991 г.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в трех печатных работах.
Струтаура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников ( 77 наименований) и приложений. Текст работы содержит 129 страниц, из них 113 страниц машинописного текста, 24 рисунка и б таблиц.
