Сущность метода аналитического конструирования систем управления для нелинейных объектов с параметрическими и функциональными неопределенностями. Характеристика синтезированных электромеханических систем управления методом имитационного моделирования.
Аннотация к работе
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Структурно-параметрический синтез нелинейных систем управления с дифференциальными бинарно-операторными связями Работа выполнена на кафедре “Автоматика и телемеханика” ГОУ ВПО “Южно-Российский государственный технический университет Научный консультант - доктор технических наук, профессор Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессорСинтезированы новые базовые структуры нелинейных систем управления с дифференциальными бинарно-операторными обратными связями, позволяющие обеспечить требуемое качество процессов управления одноканальными и многоканальными нелинейными объектами с параметрическими и функциональными неопределенностями. На основе применения разработанного метода для синтеза законов управления многоканальными электромеханическими объектами получены новые структуры соответствующих САУ, в отличие от известных систем позволяющие повысить качество и эффективность процессов управления. Разработан новый метод структурно-параметрического синтеза нелинейных систем управления, который со всей совокупностью входящих в него алгоритмов представляет собой методологическую основу аналитического конструирования законов управления одноканальными и многоканальными функционально и параметрически неопределенными нелинейными объектами самого различного назначения, в том числе с селективно регулируемыми соотношениями выходных величин. Основные научные положения и результаты диссертационной работы докладывались на 11 Международных и 5 Всероссийских научно-технических и научно-практических конференциях и коллоквиумах, в том числе: X Международной конференции “Проблемы управления в сложных системах” (Самара, 2008), 5-й Российской научной конференции “Управление и информационные технологии (УИТ-2008)” (Санкт-Петербург, 2008), VIII Международной научно-практической конференции “Микропроцессорные, аналоговые и цифровые системы: проектирование и системотехника, теория и вопросы применения” (Новочеркасск, 2008), 53 Internationales Wissenschaftliches Kolloquium (Ilmenau, Germany, 2008), Международной научно-технической конференции “Мехатроника, автоматизация, управление(МАУ-2007)” (Геленджик, 2007), VII Международной научно-практической конференции “Моделирование, теория, методы и средства” (Новочеркасск, 2007), Международной научно-технической конференции “Информационные, измерительные и управляющие системы” (Самара, 2005), V Международной научно-практической конференции “Микропроцессорные, аналоговые и цифровые системы: проектирование и системотехника, теория и вопросы применения” (Новочеркасск, 2005), 2-й Всероссийской научной конференции “Управление и информационные технологии” (Пятигорск, 2004), Всероссийской научно-практической конференции “Транспорт-2004” (Ростов н/Д, 2004), V Международной научно-практической конференции “Интеллектуальные электромеханические устройства, системы и комплексы” (Новочеркасск, 2004), V Международной научно-практической конференции “Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики” (Новочеркасск, 2004), Всероссийской научной конференции “Управление и информационные технологии” (Санкт-Петербург, 2003), Международном научно-практическом коллоквиуме “Проблемы мехатроники-2003” (Новочеркасск, 2003), Юбилейной Всероссийской научно-технической конференции “Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта Сибири и Дальнего Востока”, посвященной 100-летию завершения строительства Транссибирской магистрали и 150-летию движения по магистрали Санкт-Петербург-Москва (Хабаровск-Владивосток, 2001), II Международной конференции “Состояние и перспективы развития электроподвижного состава” (Новочеркасск, 1997). В связи с тем, что требуется регулировать две группы соотношений (9) и (10), выходная величина и управляющее воздействие каждого канала управления объекта будет содержать две составляющие: и , где ?j - составляющая относительного движения j-го канала управления, ; UY - составляющая управления усредненным движением; - составляющая управления относительным движением j-го канала управления объекта.Впервые предложены и использованы в разработанном методе алгоритмы, позволяющие конструировать параметрически оптимальные по точности системы, качество процессов управления которых не зависит от влияния указанных неопределенностей нелинейных объектов управления. Получены новые базовые структуры нелинейных систем для управления одноканальными и многоканальными нелинейными объектами, в том числе с селективно регулируемыми соотношениями между выходными величинами, в отличие от известных аналогов позволяющие повысить динамическую точность управления не менее, чем в два раза.
План
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ
Статьи в журналах, рекомендованных ВАК
1. Елсуков В.С. Синтез астатических систем автоматического управления методом последовательной локализации возмущений //Вестник Самар. гос. техн. ун-та. Сер. Техн. науки.- 2007.- № 1 (19).- С. 179-182.
2. Елсуков В.С., Лачин В.И. Управление нелинейными объектами с функциональными неопределенностями на основе алгоритмов их оценивания в скользящем режиме //Изв. вузов. Электромеханика.- 2007.- № 4.- С. 51-54.
3. Булгаков А.Г., Елсуков В.С. Система селективно-координирующего управления многоканальным подвесом грузостабилизационной платформы строительного подъемного крана //Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.- 2006.- №1.- С. 3-7.
4. Елсуков В.С, Ковалев С.В. Каскадная система согласованного управления многоточечным электромагнитным подвесом //Изв. вузов. Электромеханика.- 2006.- №5. С.- 36-40.
5. Елсуков В.С. Синтез нелинейных нестационарных систем стабилизации со скользящими режимами в контурах локализации возмущений //Вестник Самар. гос. техн. ун-та. Сер. Техн. науки.-2005.- №33. С. 308-312.
6. Елсуков В.С. Синтез систем стабилизации с подчиненным контуром квазирелейной локализации возмущений объекта управления //Изв. вузов. Электромеханика.- 2004.- №5.- С. 31-34.
7. Елсуков В.С., Лачин В.И. Синтез систем управления с дифференциальной компенсирующей и обратной стабилизирующей бинарно-операторными связями //Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Спецвыпуск: Проблемы мехатроники - 2003. Техн. науки. - 2003.- С.94-96.
8. Елсуков В.С. Синтез нелинейных систем с параметрической обратной связью и оптимальным соотношением координат в условиях неопределенности //Изв. вузов. Электромеханика.- 2003.- №2.- С. 54-58.
10. Савин М.М., Пятина О.Н., Елсуков В.С. Уточнение некоторых понятий теории управления для систем с неустойчивыми звеньями //Изв. вузов. Сев.- Кавк. регион. Техн. науки.- 2001.- № 2.- С. 8.
12. Елсуков В.С., Грошев А.Е. Синтез регулятора системы управления положением рабочего органа асфальтоукладчика //Изв. вузов. Сев.- Кавк. регион. Техн. науки.- 1999.- № 1.- С. 25-27.
13. Елсуков В.С., Загороднюк В.Т. Синтез астатических систем комбинированного управления по старшей производной выходной величины //Изв. вузов. Электромеханика.-1998.- №4.- С.95-97.
14. Елсуков В.С., Трофименко В.Г., Загороднюк В.Т. Регулятор напряжения синхронной машины с компенсирующей связью по возмущению вектора состояния //Изв. вузов. Электромеханика.-1998.- №2-3.- С.101.
15. Елсуков В.С., Загороднюк В.Т. О применении логико-динамических устройств управления в тяговом электроприводе //Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.-1996.- №3.- С.76-79.
16. Елсуков В.С., Пятина О.Н., Савин М.М. Синтез регулятора тока для систем подчиненного регулирования электроприводов //Изв. вузов. Электромеханика.-1996. -№5.- С.105-109.
18. Елсуков В.С., Савин М.М. Компенсационно-обратный метод синтеза систем автоматического управления нелинейными объектами одного класса //Изв. вузов. Электромеханика.-1990. -№4.- С.49-52.
19. Бойчук Л.М., Елсуков В.С. Синтез интегральных законов управления нестационарными объектами //Автоматика.-1988.- №5.- С.70-74.
23. А.с. 1424275 СССР, МКИ B 60 L 13/00. Устройство для регулирования зазора комбинированного магнитного подвеса транспортного средства /Г.С. Галикян, О.Н. Пятина, В.С. Елсуков, А.П. Кацупеев, М.Б. Бондаренко. - Заявл. 21.08.88; Опубл.15.05.88.- БИ №9.
24. А.с. 1468790 СССР, МКИ В 60 L 7/22. Устройство для управления электрическим торможением электроподвижного состава переменного тока /О.Р. Калабухов, В.С. Елсуков, В.А. Малютин, А.Л. Лозановский. - Заявл.17.07.87; Опубл.30.03.89.- БИ №12.
25. А.с. 1468792 СССР, МКИ B 60 L 15/20. Устройство для автоматического регулирования тяговыми электродвигателями независимого возбуждения электроподвижного состава /В.С. Елсуков, О.Н. Пятина. -Заявл. 17.07.87; Опубл.30.03.89.- БИ №12.
26. А.с. 1552327 СССР, МКИ Н 02 Р 5/06. Электропривод /В.С. Елсуков, О.Р. Калабухов.- Заявл.24.06.88; Опубл.23.03.90.- БИ №11.
27. А.с. 1561179 СССР, МКИ Н 02 Р 7/48. Устройство для управления многомостовым тиристорным преобразователем /В.С. Елсуков, О.Р. Калабухов, В.А. Малютин. - Заявл.29.12.87; Опубл.30.04.90.- БИ №16.
28. Пат. 1756861 СССР МКИ G 05 В 13/00. Система автоматического управления нестационарным объектом /В.С. Елсуков. -Заявл.07.05.90; Опубл.23.08.92.- БИ №31.
29. Пат. 1765878 СССР МКИ Н 02 Р 5/06. Электропривод /О.Р. Калабухов, В.С. Елсуков, С.Г. Волков, В.М. Турулев, В.А. Малютин. -Заявл. 15.04.91; Опубл.30.09.92.- БИ №36.
30. Пат. 1769744 СССР МКИ В 60 L 15/20. Устройство для селективного управления тяговым электроприводом электроподвижного состава /О.Р. Калабухов, В.С. Елсуков, С.Г. Волков, В.М. Турулев, В.А. Малютин. -Заявл.21.12.90; Опубл.15.10.92.- БИ №38.
31. Пат. 2026209 РФ, МКИ В 60 L 15/00. Устройство для управления тяговым приводом электровоза переменно-постояннго тока /О.Р. Калабухов, В.С. Елсуков, С.А. Крамсков. -Заявл.13.08.90; Опубл.10.01.95.- БИ №1.
32. Пат. 2034721 РФ, МКИ В 60 L 15/20. Устройство для регулирования нагрузки тяговых двигателей электроподвижного состава /О.Р. Калабухов, В.С. Елсуков, В.А. Малютин.-.Заявл.27.09.90; Опубл.10.05.95.- БИ №13.
33. Пат. 2039371 РФ, МКИ G 05 В 13/00. Система автоматического управления нестационарным объектом /В.С. Елсуков. -Заявл.17.12.91; Опубл.9.07.95.- БИ №19.
34. Пат. 2095930 РФ, МКИ H 02 P 5/06. Электропривод с адаптивным регулированием тока /В.С. Елсуков, Б.М. Наумов, С.А. Крамсков, В.А. Малютин.- Заявл.15.07.93; Опубл.10.11.97.- БИ №31.
35. Пат. 2088432 РФ, МКИ B 60 L 15/20. Устройство для регулирования токов якоря и возбуждения тягового электродвигателя /В.С. Елсуков.- Заявл.10.10.95; Опубл.27.08.97.- БИ №24.
36. Пат. 2099210 РФ, МКИ B 60 L 15/20. Устройство для автоматического регулирования скорости и сил тяги и электрического торможения многосекционного электровоза /В.С. Елсуков, В.М. Наумов, Н.А. Режко, В.А. Малютин.- Заявл.20.11.95; Опубл.20.12.97.- БИ №35.
37. Пат. 2150728 РФ, МКИ G 05 B 17/00. Система автоматического управления нестационарным объектом /В.С. Елсуков, В.И. Лачин, О.Н. Пятина, М.М. Савин, В.Г. Трофименко.- Заявл. 21.06.99; Опубл. 10.06.00.- БИ № 16.
38. Пат. 2171489 РФ, МКИ G 05 B 17/00. Двухканальная система автоматического управления нестационарным объектом /В.С. Елсуков, В.Т. Загороднюк, В.И. Лачин, О.Н. Пятина.- Заявл. 05.06.2000; Опубл. 27.07.2001.- БИ № 21.
39. Пат. 2181523 РФ, МКИ H 02 P 5/06. Электропривод с управлением по производной тока /В.С. Елсуков, Н.И. Горбатенко, М.В. Ланкин, А.Я. Шкарупин.- Заявл.8.06.2000; Опубл.20.04.02.- БИ №11.
40. Пат. 2230350 РФ, МКИ G05B 13/00. Система автоматического управления нестационарным объектом /В.С. Елсуков, В.И. Лачин. - Заявл. 19.08.02; Опубл. 10.06.04.- БИ №16.
41. Пат. 2261522 РФ, МКИ H 02 P 5/06. Электропривод с координатно-параметрическим управлением по производной тока /В.С. Елсуков, С.Г. Волков, Б.И. Хоменко.- Заявл. 26.04.04; Опубл. 27.09.05.- БИ №27.
42. Пат. 2279116 РФ, МКИ G 05 B 13/00. Комбинированная система координатно-параметрического управления нестационарным объектом /В.С. Елсуков, В.И. Лачин. - Заявл. 20.07.04; Опубл. 27.06.06.- БИ №18.
43. Пат.2321148 РФ, МКИ H 02 M 7/00. Устройство для регулирования выходного тока импульсного стабилизирующего преобразователя В.С. Елсуков, В.Р. Проус, В.Г. Трофименко, Д.Д. Фугаров.- Заявл.18.10.06; Опубл.27.03.08.- БИ № 9.
44. Пат. на ПМ 50323 МКИ G 05 B 13/00. Комбинированная система координатно-параметрического управления нестационарным нелинейным объектом /В.С. Елсуков. -Заявл. 11.05.05; Опубл. 27.12.05.- БИ №36.
45. Пат. на ПМ 51314 МКИ H 02 P 5/50. Устройство для поддержания заданного соотношения скоростей в многодвигательном электроприводе /В.С. Елсуков.- Заявл. 11.05.05; Опубл. 27.01.06.- БИ №3.
46. Пат. на ПМ 53627 МКИ B 60 L 15/20, 3/10. Устройство для регулирования нагрузок тяговых двигателей электроподвижного состава /В.С. Елсуков.- Заявл. 25.10.05; Опубл. 27.05.06.- БИ №15.
47. Пат. на ПМ 73134 МКИ H 02 P 5/50. Устройство для регулирования сил натяжения канатов многоточечного подвеса грузовой платформы подъемного крана /В.С. Елсуков, В.И. Лачин. - Заявл. 10.09.07; Опубл. 10.05.08.- БИ №13.
Статьи в других журналах и сборниках трудов, материалах конференций
48. Елсуков В.С., Лачин В.И. Синтез агрегированных законов управления нелинейными объектами с функциональными неопределенностями //Проблемы управления в сложных системах: труды Х Международной конференции (Самара, 23-25 июня 2008 г.) /Под ред.: акад. Е.А. Федосова, акад. Н.А. Кузнецова, проф. В.А. Виттиха.- Самара: Самарский научный центр РАН, 2008.- С.87-94.
49. Елсуков В.С., Лачин В.И. Синтез агрегированных регуляторов для электромагнитного подвеса с бинарно-операторными преобразователями переменных //Управление и информационные технологии (УИТ-2008): доклады 5-й научной конференции, Санкт-Петербург, 14-16 окт.2008 г. в 2-х т. /СПБГЭТУ «ЛЭТИ».- СПБ., 2008.- Т.2.- С.156-161.
50. Елсуков В.С., Лачин В.И., Трофименко В.Г. Синтез нелинейных систем управления с дифференциальной знакопеременной обратной связью //Микропроцессорные, аналоговые и цифровые системы: проектирование и системотехника, теория и вопросы применения: материалы VIII Междунар. Науч.-практ. конф., г. Новочеркасск, 20 окт. 2008 г. /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ).- Новочеркасск: ЮРГТУ, 2008.- С. 17-23.
51. Lunin L., Bulgakov A., Elsukov V., Sochadze A. Control system developed for suspension of load stabilizink platform in hoisting crane //53 Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, Germany, 8-12 September, 2008. /Technische Universitat Ilmenau: Prospects in mechanical engineering.- Ilmenau, 2008.- P. 57-58.
52. Елсуков В.С., Лачин В.И. Координирующая система управления многоканальным электромеханическим подвесом стабилизационной платформы //Мехатроника, автоматизация, управление - 2007: материалы Междунар. науч.-техн. конф.- Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2007.- С.381-386.
53. Елсуков В.С., Лачин В.И. Синтез систем управления с компенсирующей селективной и обратной стабилизирующей бинарно-операторными связями //Моделирование, теория, методы и средства: материалы V11 Междунар. науч.-практ. конф., г. Новочеркасск, 6 апр. 2007 г.: В 3-х ч. /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ).- Новочеркасск: ЮРГТУ, 2007.- Ч.2.- С. 42-46.
54. Елсуков В.С, Волков С.Г. Система селективно-согласованного регулирования нагрузок электроподвижного состава //Вестник Всерос. н.-и. и проект.-конструкт. ин-та электровозостроения. /ОАО ВЭЛНИИ.- Новочеркасск, 2006.- №1.- С. 188-194.
55. Елсуков В.С., Проус В.Р., Фугаров Д.Д. Квазиадаптивное широтно-импульсное регулирование в стабилизаторах тока //Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах: материалы VII Междунар. науч.-практ. конф., г. Новочеркасск, 17 нояб. 2006г.: В 3-х ч. /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ).- Новочеркасск: ООО НПО «Темп», 2006.- Ч.1.- С. 17-20.
56. Елсуков В.С. Синтез нелинейных нестационарных систем стабилизации со скользящими режимами в контурах локализации возмущений //Информационные, измерительные и управляющие системы: материалы Междунар. науч.-техн. конф., Самара, 24-28 марта 2005 г. /Самар. гос. техн. ун-т.- Самара: САМГТУ, 2005. С.246-247.
57. Елсуков В.С. Синтез нелинейных нестационарных систем управления на основе квазинепрерывной локализации возмущений //Микропроцессорные, аналоговые и цифровые системы: проектирование и системотехника, теория и вопросы применения: материалы Междунар. науч.-практ. конф., 18 февр. 2005г., Новочеркасск /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ).- Новочеркасск: ЮРГТУ, 2005.- С. 24-27.
58. Елсуков В.С. Синтез двухконтурных следящих систем с обратной знакопеременной связью регулируемой глубины в подчиненном контуре //Управление и информационные технологии: сб. докл. 2-й Всерос. науч. конф., Пятигорск, 21-24 сент. 2004г.- В 2-х т.- Пятигорск: Изд-во Спецпечать, 2004.- Т.1.-С.125-128.
59. Елсуков В.С. Синтез астатических бинарных систем комбинированного управления с последовательной локализацией возмущений //Интеллектуальные электромеханические устройства, системы и комплексы: материалы V Междунар. науч.-практ. конф., 22 окт. 2004 г., Новочеркасск /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ).- Новочеркасск: ЮРГТУ, 2004.- С.28-31.
60. Волков С.Г., Елсуков В.С., Курочка А.А., Кабанов Д.А. Система векторного управления асинхронным тяговым электроприводом //Транспорт-2004: труды Всерос. науч.-практ. конф., Ростов н/Д, 15-16 мая 2004г.- В 3-х ч. /Ростов. гос. ун-т путей сообщения (РГУПС).- Ростов н/Д: РГУПС, 2004.- Ч.1.- С.122.
61. Волков С.Г., Елсуков В.С., Курочка А.А., Кабанов Д.А. Система векторного управления асинхронным электродвигателем с подчиненным контуром квазирелейного регулирования //Вестник Всерос. н.-и. и проект.-конструкт. ин-та электровозостроения.- Новочеркасск: ОАО ВЭЛНИИ, 2004- №2.- С.182-188.
62. Елсуков В.С., Шкарупин А.Я., Трофименко В.Г. Регулятор тока намагничивающего устройства для магнитоизмерительных систем //Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики: материалы V Междунар. науч.-практ. конф., Новочеркасск, 1 окт. 2004г. в 2-х ч. /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ).- Новочеркасск: ЮРГТУ, 2004.-Ч.1.- С.4-6.
63. Елсуков В.С., Трофименко В.Г. Система автоматического управления возбуждением синхронного генератора с подчиненным регулированием его эдс //Кибернетика электрических систем: Материалы XXV сессии семинара. Электроснабжение пром. предприятий, 15-16 окт. 2003 г., Новочеркасск /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ).- Новочеркасск: ЮРГТУ, 2004.- С.41-42.
64. Елсуков В.С. Синтез законов управления линейными по управлению и нелинейными по состоянию объектами с неполной информацией //Управление и информационные технологии: сб. докл. Всерос. науч. конф., СПБ., 3-4 апр. 2003 г.- В 2-х т.- СПБ., 2003.- Т.1.- С. 167-172.
66. Елсуков В.С., Лачин В.И., Пятина О.Н., Савин М.М. Синтез комбинированных систем с тремя составляющими в законе управления //Информационные технологии и управление: юбилейный сб. науч. тр. ФИТИУ /ЮРГТУ (НПИ).- Новочеркасск, 2001.- С. 75-79. Приложение к журн. Изв. вузов. Электромеханика.
67. Логинов И.Я., Волков С.Г., Елсуков В.С. Выбор структуры управления четырехквадратным преобразователем //Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта Сибири и Дальнего Востока: тез. Всерос. науч.-практ. конф. (Хабаровск, Владивосток 18-21 окт. 2001 г.): В 2-х т. /Под ред. С.М. Гончарука.- Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2001.- Т1.- С.28.
68. Елсуков В.С., Лачин В.И., Пятина О.Н. Синтез двухканальных систем управления по старшей производной выходной величины //Теория и принципы построения информационно-измерительных систем и систем управления: сб. тр. 49-й науч.-техн. конф. ЮРГТУ.- Новочеркасск, 2000.- С.9-14.
69. Елсуков В.С., Волков С.Г. Синтез интегральных законов управления по отклонению старшей производной выходной величины тягового электропривода //Электровозостроение: сб. науч. тр. /ОАО ВЭЛНИИ.- Новочеркасск, 2000.- Т.42,- С. 272-277.
70. Савин М.М. Пятина О.Н., Елсуков В.С. Расчет параметров цифровой системы автоматического регулирования в квазинепрерывном режиме //Техника, экономика, культура: юбилейн. сб. науч. тр. проф.-препод. состава НГТУ.- Ростов н/Д: Гефест, 1998.- С.191-194.
71. Елсуков В.С., Режко Н.А. Логико-динамический регулятор режимов электрического тормоза электровоза постоянного тока //Состояние и перспективы развития электроподвижного состава: тезисы докладов II-й Междунар. конф.- Новочеркасск, 1997.- С.67.
72. Елсуков В.С., Режко Н.А., Малютин В.А. О принципах построения устройств управления тяговым электроприводом постоянного тока //Электровозостроение: сб. науч. тр. /ВЭЛНИИ.- Новочеркасск, 1996.- Т.37.- С. 181-186.
73. Елсуков В.С. Синтез малочувствительной системы автоматического регулирования тока якоря с управлением в цепи возбуждения двигателя //Синтез алгоритмов сложных систем: межвед. науч.-техн. сб. /Таганрог. радиотехн. ин-т.-Таганрог, 1992.-Вып.8.-С.46-52.