Введение к работе
Актуальность проблемы. Футурологические прогнозы на ближайшие десятилетия уверенно предсказывают сохранение преимущественного использования поршневых ДВС в качестве основной энергетической установки для наземных транспортных средств. Наряду с сохраняющимися тенденциями .'дальнейшего совершенствования конструкции и рабочего процесса ДВС в последние годы наблюдается повышение внимания разработчиков к вопросам рациональной организации управления работой транспортного двигателя по всей обширной области его эксплуатационных режимов. Усугубляющиеся энергетические проблемы, с одной стороны, и чрезвычайно ужесточившиеся потребительские и экологические требования к ДВС - с другой, обусловливают буквально скрупулезную аккуратность в решении задач рационального управления ДВС.
Потенциальные возможности современных технических средств, которые могут быть применены в устройствах для управления ДВС, чрезвычайно велики и разнообразны. Здесь возможно использование многих достижений приборной автоматики, телемеханики, гидравлики, микроэлектроники, вычислительной г лики, вплоть до аппаратно-программных средств искусственного интелекта. Вместе,с тем, любые технические средства и возможности могут быть эффективно и достаточно полно реализованы лишь при использовании хорошо обоснованных функциональных алгоритмов управления, что, в свою очередь, предполагает наличие высокоразвитого, физически реализуемого математического и научного обеспечения решений многочисленных задач оптимального управления транспортным ДВС.
Естественным стремлением разработчика и исследователя систем управления является создание в первую очередь математических моделей с наиболее возможной полнотой я достоверностью отражающих поведение и характеристики реальной системы и. ее составляющих подсистем, моделей, позволчющих подойти к вопросам определения эффективности различных стратегий управления объектом - ДЕС прі зг_» взаимодействии с внешней средой. Исключительно сложные явления и процессы, происходящие в системо управления транспортным двигателем (СУТД), не поддаются чисто теоретическому описанию. С другой стороны, яксперементальные и натурные исследования этих явлений обычно связаны с большими материальными затратами. Эти обстоятельства, инициируют привлечение такого универсального инструмента к.-к
Uil^iiLl^iilllLi яіШілось y^fii;;;:j(i,jt! осіюипи тактико-технических >чіч='і,ї"і) їр;іісиор-і«аіх слідить путем оіітііпіізіцил систеи управлений :» ,ігіи<.-ліШіі, Ни ocHObi'su;:- кг.баріїуашесиого подхода к вопросам ьна-.'..і;.*л и сшіїсйи сйвг,ііііа сииїиі уііїзшііііуі цель достигалась росігішси
" обошшь.шци f.auiiCiS'.^is аспектов систеїяюго подхода к проек-<м|Ч)(.-діі.іі; устройств УП|:ЗГ!.йС'іііш двигателей с учатои сзьииодеЙстыш :,ґ.:»ц.сб її сіісїі-ііо "ср,;.дз г нагони.- дкїгбтсль - управляющее усї-і.-айо-і'Гір- ьодгл'сль"}
- noc?poti»i;u, рйционалыых яогико-матеиатичосиих иодеяєіі под-
>чк-'.<,і,і уп|"^РАйіііШі прмгоднлх дел использована; на н->и,тььих ъм.-
!'!:?. up00H'Vii|OCtiHii;s СУ;
~ {'*-iju;doTKa у.'.тодов, иатшйт.даспгх »: тешшчзскнх средств c.j-i'jscvimjQit-jro сцогш*ь?.г..и и сїохасіИчЗСкоК ыппроксшицин хараите-j„(C*xiiK СУ ДЕС|
o6ocjioiii;»lt> саетєіи кртарлев иачистьа фуищ:;;ошїров~п:ш СУ, .(о^аълй&щт i;pj'?ep::sD оігшіе:з«доі и кс^позщий ггрлтерлев для хс-рсь-іОриїзй услоші; ділкємш іаклш;
оиродвлеісіа характерстак (функций, операторов, чііслоьііх (ійсгг.доьаїеяьносїзй) оптішалишх управлении дет характерных ситуації:; дькавшія ікхшш с использованием специфлш форі! цохашх фуїк-Ціііі a ij'opjajiisauoa ошісіиий решшов;
сїшїса функцискадьнах и слгоріткичоских структур подспсті-іі Сі дкїгйтєлбк'і;
синтез технических структур, подсистем СУ, устройств функциональной диагностики н евмотеетаросакш, разработка иатештн-иэского и программного обеспечения СУ и систем диагностики.
Научная новизна работ» состоит б той, что разработан комплексной кибернетический подход к проектированию систем управления т\и\ Газрайоташше теоретические пояснения оптимального управления нь-ьяйїсіі основой научной бази создания еффеккшшх СУ'ГД. Определены хара&теріша категорій режимов и условий функционирования СУТД в еоотьетстцущих ситуациях движения транспортного средства. Впервые установлены необходимые и достаточіше атрибуты оптимального управленая транспортным двигателем. Обоснованы математические модели а структурные модули, фуіпадшшругациє в характерных режимах, определены пршритетныа вадачн, критерии и алгордалл шбора оптимальної і управления для соотеэтетвуюцих ситуаций дваяония маишы. Развиты
п обоб^сни aciopt оцени устоН^тэггп: дгягдїмї, опр'ч'П.П!"'. с;\тз!. ярчтяглгеа устоГ;гп«остл, гк:!,ки!;?!?: по методу Е'гптегрдй^го-Нрутом !! прядяотатону no tf'-7opy опр?дп"с!Ш ст^тлглїги'сг.пх щ",г",г".>лъ ус-тэ;'1г;г5остл. Обословчгп н»^бходг»;сеть нрлмг.-исня.п «Іздтрой Кд'^-^н.-Б?.«ег! длл сцйгедагал тогупэго спстеяіга дг!ігзт;?<гі, Г""зг-Яо*гп-:< ґ-ч--горт-гі і^ільтрад:;?!, усто!ігчп?о ге отіним в иаиорт? «гих np.'t?..
РлзрГбоТЙІП і!Л':ССП]'ї!'ГЦ!Н СїрТГСПтП уЯрЛЙЛП^П, МОІГОЛЯГГТ!» рл.і-.
еитугцііошпго ^гугл?:?, уср.нопзгяя прог^тс-лн.?; цялеоообрэноит:.
Пр:!їДСН6і::Ш 9 о'оЯЬТГШСГГЗ ЄіПуЛЦ-ffl ПОТГЦ'ІЇЇІШП КД?НТИІ'П(Г.Ш!ОН!!ПГО
пагода с псполізос*:г;;о Л-Н pcrornm rmn'v? уп^;лг'?'Г4,,'?я н^к-чассите*. :.ч:і глг:пцло!п:'іа г.уі-одоз t:s tfr-jo прїііщпа тйртаямтоЯ rmrsp;;;»-чі'.заті з стлсі'г,'","", н.тг.спптоглру'Г-гаЯ cry^'^^" f^.rrv.i!'.'! ?п рпг.-7ггл-топ гаду дгігзїєяп.
tux 'Тоорзїнчсссах поло~сїїїГі, яозволяіг;*іх осуцсстплять спт::етвг>л">.. окі::іГі ео«:п.жмгг..й подход к проектирования cncfr"i управленая о уп-р'дал,тс"г:ггя устройета.:!'.::; рззгячиаЯ цеяесообр.г.".»ї?ой степеня сяогносит;. Разрзботатам срадстгл cuc::j состслнял поаголл,~т осуществлять ?е~ кучу» нее.чэ^эниуо оценку координат состошія денготэля, Ф/ішгасш-рудого з усяоглях іійотсцлокйрЕія сяучзШгс: бездействия. Разработами її предложены к применения аппаратшэ средства воспроизведения гмгяслучайгелс реотков двигателей, статистические- параметрі которых адекЕзтш зсарзктерзстикгц натурных реализаций. Првдяокеїіи методи синтеза управлявшего устройства, в полной кера реализующего комплекс задач оптимального управлеігал транспортній* дечгателем. На основа отдельных полояекай разработанной концепцші оптимального управленая двигателем осуществлен ряд макетных я опытно-конструкторских репіений аппаратных средств управления, загущенных авторегашя
Свидетельствами.
Реализация. Результати, получешше в процессе работа над та~ і/атикой дяссертвции, использованы при разработке электронных регу-яятороз частота врщ«шя c:,tw3ctm с НЗТА, ОГК НЗГА принята методика определения кзадстгз лерэяодгшя яроцоссоэ s САУ. ЗММок приняты дай внедрения методяш» расчзта ycTpsBcf» оценка энергетических показателей тракторных ДЕС я техшчбскяе требований на изготовление автоматического работомерз. Б НПО "Автоэлейтрсшка" приняты для использования в работе предприятия* методика определения динамически* параметров регуляторов адстотм щрщття т«& дрягатеяд, технические условия иа изготовление адвятрошях корректоров, -пе~ мента алгоритмического обеспечения их работы, расчета и рекоменда-
ции по проектированию электромагнитных вктюаторов.: Результаты теоретических исследований и устройств управления частотой вращения вала ДВС приняты НИКТВД для разработок перспективных электронных САУ ДВС. Результаты исследований использованы в учебно-методических разработках и учебном процессе более чем в пятидесяти вузах.
Апробация. Основные результаты исследований докладывались не следущих конференциях и семинарах: Всесоюзных научно-техническнл конференциях ВСХИЗО (1977-92гг), Всесоюзной научно-технической конференции по проблемам кибернетики (1979г), Всесоюзных семинар: по комбинированным ДВС в ШТУ им. Н.Э.Баумана (1989,1991гг), Всесоюзных семинарах по автоматическому регулированию теплоенергети чвеких установок в ЙГТУ им.Н.Э.Баумана (1982-1993гг), Всесоюзнвй научно-технической конференции по применению микроэлектроники в сельском хозяйства (1985г), Всесоюзного научно-технического сове цания по автоматизации производственных процессов (1982г), Всесо юэной межвузовской и межотраслевой конференции "Перспективы разе тая комбинированных ДВС и двигателей нових схем и на ноіих топлії вах" - 2 доклада, МГГУ иы.Н.Э.Баумана (1987г). Публикации. По теме диссертации опубликовано 60 работ, среди ниэ авторских свидетельств на изобретения, 8 отчетов по научно-нссл{ довательской тематике и 6 учебно-методических разработок.
Структура и объем. Диссертация состоит из введения, девяти глав, общих выводов, библиографии к придокегош. Основная часть ] боты содержит 364 страниц, 92 рісунка, 7 таблиц.