Всеукраїнська науково-практична конференція



Сторінка19/60
Дата конвертації11.05.2018
Розмір3.74 Mb.
1   ...   15   16   17   18   19   20   21   22   ...   60

ПАВЛОВ В.В., КОПЫТОВА Е.А.


МНУЦИТиС НАН и МОНУ

(Украина)

УПРАВЛЕНИЕ ВЫСОТОЙ ПОЛЁТА МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ СИСТЕМОЙ

УПРАВЛЯЮЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ



Моделируется воспроизведение заданного воздействия системой управления высотой полёта с помощью синхронизации работы канала управления отклонением руля высоты и канала управления изменением конфигурации крыла с целью повышения качества выдерживания заданной траектории полёта.
Для обеспечения безопасности полёта воздушного судна (ВС) необходимым является условие качественного выдерживания заданной высоты полёта. В эшелоне ВС подвергается действию турбулентности, которую тяжело предсказать. Чтобы снизить действие возмущенной атмосферы на траекторию полёта ВС при его проектировании закладывают технологии активного управления. Активное управление изменением профиля крыла улучшает аэродинамическую эффективность, что позволяет снизить лобовое сопротивление при увеличении подъёмной силы. В работе [1] указывается, что в систему управляющих поверхностей в гражданской авиации включены закрылки и элероны. Распределение управления между всеми компонентами системы управляющих поверхностей позволяет увеличить скорость отработки заданной команды на изменение высоты полёта.

Применение таких компонент механизации крыла как щели позволяет повысить качество выдерживания заданной траектории полёта за счёт изменения ширины щели, которое изменяет величину подъёмной силы без значительного увеличения значения лобового сопротивления. Применение системы непосредственного управления подъёмной силой позволяет компенсировать действие возмущённой атмосферы при изменении положения ВС в пространстве с выдерживанием заданной траектории полёта [2].



Рис.1. Схема управления высотой полёта многокомпонентной системой управляющих поверхностей: отклонением руля высоты и изменением профиля крыла


Внедрение средств автоматизации в управление движением ВС диктуется изменением пилотажных характеристик самолёта, а также возросшей потребностью обеспечения регулярности воздушного сообщения в любое время суток независимо от погодных условий. В настоящее время ботовая система автоматического управления обеспечивает эффективную эксплуатацию ВС, функции управления полётом по заданной траектории, необходимую устойчивость в продольном и боковом движениях. Основным требованием, предъявляемым к системам самолёт-автомат, является требование устойчивости возмущённого движения ВС. В комбинированных системах автоматического управления введение инвариантных связей по возмущению не изменяет характеристического уравнения и, следовательно, соблюдение условия

инвариантности не влияет на устойчивость системы.

Идеальной системой автоматического управления можно считать такую, которая абсолютно точно воспроизводит заданное воздействие и совершенно не реагирует на действие помех и возмущений.

Компьютерное моделирование многокомпонентной системы распределённого управления аэродинамической схемой ВС, которая описана в работе [3], произведено в среде MatLab пакет Simulink (рис.1.). На рис.2. воспроизведено заданное воздействие отклонением руля высоты и изменением конфигурации профиля крыла.



Рис.2. Воспроизведение заданного воздействия 1 отклонением руля высоты 2 и изменением конфигурации



профиля крыла 3
Как видно из рис.2., управление высотой полёта ВС с синхронизацией работы отклонения руля высоты и частей системы многокомпонентного распределённого управления аэродинамической схемой крыла позволяет увеличить скорость воспроизведения заданного воздействия, повысив тем самым качество выдерживания заданной высоты полёта.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Regan, C.D. & Jutte, C.V. (2012). Survey of Active Control Technology for Gust Alleviation and New Challenges for Lighter-weight Aircraft. NASA/TM – 2012 – 216008.

  2. Павлов В.В. Распределенная схема компенсации возмущения динамических систем / В.В. Павлов, Е.А. Копытова // Кибернетика и вычислительная техника. – 2012. – №167. – С.3–14.

  3. Павлов В.В. Технология композиционного управления конфигурацией крыла / В.В. Павлов, Е.А. Копытова // Кибернетика и вычислительная техника. – 2012. – №168. – С.53–60.

УДК 681.513, 621.365

ПАРАНЧУК Я.С., ПАРАНЧУК Р.Я.


НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА” (УКРАЇНА)

СИНТЕЗ НЕЧІТКОГО РЕГУЛЯТОРА ПОТУЖНОСТІ ДУГОВОЇ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЇ ПЕЧІ З ВРАХУВАННЯМ НЕЛІНІЙНОСТІ ТИПУ “ЛЮФТ” ПЕРЕДАВАЛЬНОГО

МЕХАНІЗМУ



Запропоновано структуру системи автоматичного регулювання електричного режиму дугової сталеплавильної печі з нечітким регулятором у прямому каналі. Обґрунтовано вимоги до показників динаміки та сформульовано критеріальні показники якості процесу регулювання. Створено математичну та цифрову моделі САР потужності дуг існуючої та запропонованої системи і виконано порівняльні дослідження показників динаміки та статики. Отримані результати підтвердили ефективність розробленої структури САР з нечітким регулятором.

Вступ. Дугові сталеплавильні печі (ДСП), як об’єкт керування відносяться до класу складних систем. Елементам об’єкта керування (ОК) і системі керування властиві нелінійності різних характерів, зокрема “зона нечутливості”, “люфт”, “пропорційна ланка з обмеженням”, а також наявні елементи з нечітко вираженою нелінійною залежністю між виходом і входом. Нелінійні властивості елементів системи керування електричним режимом (потужністю дуг) значно ускладнюють задачу реалізації компромісно-оптимальної за швидкодією та перерегулюванням динаміки з одного боку та бажаної точності у статичних режимах стратегії. Їх наявність вимагає відповідного налаштування системи регулювання довжин (напруг, струмів та потужності дуг та реактивної потужності дугової печі). Тому у багатьох випадках при синтезі систем регулювання потужності дуг ДСП приймають оптимально-компромісні рішення між бажаними показниками динаміки та статики.

Аналіз відомих рішень. Існуючі системи регулювання потужності дуг на основі серійних електромеханічних регуляторів потужності типу АРДМ, або інші допускають у процесі регулювання значний рівень дисперсії координат електричного режиму (ЕР), що негативно впливає на всі показники електротехнологічної ефективності ДСП та показники електромагнітної сумісності та екології.

Аналіз літературних джерел з проблематики удосконалення динаміки електромеханічних чи електрогідравлічних систем регулювання потужності дуг (регуляторів потужності дуг) на основі методів класичної теорії керування показує, що моделі керування на їх основі вичерпали свої можливості і з їх використанням не вдається суттєво підвищити динамічну та статичну точність стабілізації координат електричного режиму [1]. Основною причиною цього є динамічна нестаціонарність параметричних і координатних збурень, відсутність повної інформації про стан ОК, та неможливість створення точних математичних моделей режимів, що необхідні для оперативної адаптації моделей оптимального керування (моделей синтезу сигналу керування на переміщення електродів) до параметричних та координатних збурень за критерієм мінімуму середньоквадратичної похибки регулювання довжин (напруг, струмів та потужностей) дуг, через що керування проходить за умов невизначеності. Останнє не дає змоги отримати оптимально-компромісне рішення і реалізувати інваріантне (чи близьке до нього) керування до дії вказаних вище факторів впливу. Зрозуміло, що з цієї причини не вдається задовольнити жорсткі сучасні вимоги до інтегральних показників електротехнологічної ефективності та електромагнітної сумісності режимів дугової сталеплавильної печі та електропостачальної мережі (енергосистеми).



Постановка задачі дослідження. Одним з основних негативних впливів на динаміку, що діють в об’єкті керування (плавильному просторі та силовому колі живлення трифазних дуг), є еквівалентна нелінійність типу ”люфт”, що вноситься одно- чи двоступеневими редукторами в механічних передачах і електромеханічним приводом з канатною передачею чи передачею типу ”шестерня-рейка”. Посилює зазначену нелінійність також і наявність мертвого ходу в двигуні переміщення електрода, а також пружні деформації каната, валів редуктора і рухомого телескопічного стояка та рукава електродотримача. Наявність такого характеру нелінійності вимагає для отримання бажаних показників динаміки та статики, зокрема швидкодії, коливності, запасу стійкості, тощо та за інших рівних умов обмежувати максимальну (рейсову) швидкість переміщення електродів. Зокрема, ці нелінійності спричиняють фазні та амплітудні спотворення, знижують, як сказано вище, запас стійкості системи регулювання положення електродів, погіршують показники якості динаміки (швидкодію і показники коливності) і, як наслідок, збільшують час перехідного процесу та погіршують статичну точність регулювання. Приймаючи до уваги реальну зміну градієнта на стовпі дуги упродовж плавки у широких межах , флуктуацію параметрів та дію інтегральної нелінійності типу “люфт”, у системі можуть виникати незагасаючі коливання.

Усунення, чи значне послаблення негативної дії нелінійності типу “люфт” методами класичної теорії автоматичного керування, як зазначено вище, виявляються складною задачею. Одним з дієвих підходів у напрямку вирішення цієї задачі є адаптація коефіцієнта підсилення до зміни градієнта напруги, чи стабілізація його на рівні, при якому усуваються автоколивання і досягається допустима коливність динаміки. Але реалізація цього напрямку наштовхується на значні технічні труднощі оперативного контролю градієнта напруги на стовпі дуги. Тому нами запропоновано покласти в основу моделі оперативного синтезу сигналу на переміщення електрода теоретичні засади нечіткого керування [2]. Для реалізації такого підходу запропоновано включити в прямий канал регулювання довжини дуг нечіткий регулятор Мамдані та опрацювати його структуру і методику параметричного синтезу.



Виклад отриманих результатів. Ще одним фактором, що погіршує показники динаміки і, як наслідок, призводить до значної дисперсії координат ЕР, є нелінійність зовнішньої характеристики дугової сталеплавильної печі в околі малих та середніх відхилень довжин дуг від усталеного значення. Це теж призводить і додатково посилює коливність та перерегулювання системи. Тому, для підвищення динамічних показників якості регулювання довжин дуг бажаною є реакція системи на збурення за довжиною дуги з максимальною швидкодією і без перерегулювання.

а)

б)

Рис.1. Часові залежності напруги та струму дуги при дії різних за знаком та амплітудою збурень за довжиною дуги при роботі регулятора АРДМ-Т а) і запропонованої САР б)

Вхідними сигналами (лінгвістичними змінними) запропонованого для використання у структурі САР нечіткого регулятора (НР) обрано похибку сигналу розузгодження диференційного регулятора потужності дуг та її першу похідну, а вихідною – сигнал керування на переміщення електрода. Кількість термів для кожної лінгвістичної змінної – два, а функції належності – трикутні. Лінгвістичні оцінки для терм-множин є “від’ємний” і “додатний”. Функція належності сигналу керування нечітким множинам “додатний” і “від’ємний” формується як обмеження зверху значення min(), а функція належності сигналу керування формується на основі логічного об’єднання max(); дефазифікація реалізується за методом “центра ваги”. У доповіді подаються структура і моделі САР та нечіткого регулятора.

На рис.1 показано отримані на цифровій моделі часові залежності зміни напруги та струму дуги за дії детермінованих збурень за довжиною дуги при роботі регулятора потужності типу АРДМ-Т та запропонованої САР з нечітким регулятором.



Висновки. Аналіз отриманих часових залежностей показує реалізацію аперіодичного закону регулювання, вищу статичну точність та дещо вищу швидкодію розробленої нечіткої САР потужності дуг дугової печі.
ПЕРЕЛІК ЛІТЕРАТУРИ

  1. Паранчук Я.С. Дослідження законів регулювання довжини дуги у двоконтурній системі керування режимами дугової сталеплавильної печі / Я.С.Паранчук // Вісник Технологічного університету Поділля. Т.1. Науковий журнал. 2002. №3. – С.173-177.

  2. Паранчук Р.Я. Система багатокритеріальної адаптивної оптимізації електротехнологічної ефективності плавлення сталей в дугових печах на основі принципів нечіткого керування / Р.Я.Паранчук // Экология и промышленность. 2010. – №3 (24). – С.79-84.

УДК 004.832.34


Поділіться з Вашими друзьями:
1   ...   15   16   17   18   19   20   21   22   ...   60


База даних захищена авторським правом ©wishenko.org 2017
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка