СИСТЕМЫ АНАЛИЗА И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

ISSN (печатн.): 2782-2001          ISSN (онлайн): 2782-215X
English | Русский

Последний выпуск
№1(81) Январь - Март 2021

Синтез регулятора для нелинейных объектов с запаздыванием методом разделения движений с применением критериев устойчивости

Выпуск № 1 (81) Январь - Март 2021
Авторы:

Гринкевич Владимир Анатольевич
DOI: http://dx.doi.org/10.17212/2782-2001-2021-1-39-60
Аннотация

Регуляторы и обратная связь применяются во многих технических задачах (например, поддержание заданной температуры внутри термостата, стабилизация скорости вращения электродвигателя). Для синтеза регуляторов широко применяются различные методы (например, метод разделения движений, частотный метод, процедура Циглера–Никольса). Однако частотный метод применяется для линейных объектов с пренебрежимо малым запаздыванием. При применении процедуры Циглера–Никольса не задается требуемое качество переходного процесса. При управлении объектов с запаздыванием иногда применяют упредитель Смита. Однако при не полностью известной математической модели применение упредителя Смита может быть затруднено. Существует работа, где рассматривается применение метода разделения движений с запаздыванием. Однако предложенный в той работе метод расчета требует решения системы из четырех нелинейных уравнений для объекта второго порядка. Поэтому в настоящей работе исследуется возможность более простого способа расчета регулятора, а именно возможность применения критерия Михайлова при синтезе регулятора по методу разделения движений для нелинейных объектов с запаздыванием. Также в статье рассмотрено применение критерия Найквиста с более простой процедурой расчета, чем предложенная ранее. В статье сравниваются значения коэффициентов регулятора, полученных с применением критерия Найквиста и критерия Михайлова. Критерий Михайлова и критерий Найквиста применяются для оценки устойчивости подсистемы быстрых движений. В статье рассматривается вывод формул расчета параметров регулятора, синтезируемого с помощью метода разделения движений, для нелинейных объектов с запаздыванием первого и второго порядка с применением критерия Михайлова. Исследуются переходные процессы с помощью численного моделирования. Приведены графики процессов. Выяснено, какими параметрами регулятора нужно улучшать качество переходных процессов при наличии запаздывания. Результаты этой работы могут быть применены при проектировании самонастраивающихся регуляторов для объектов с запаздыванием. Нелинейными объектами с запаздыванием являются элемент Пельтье, стенд прочностных испытаний летательных аппаратов, термостат, оборудование для проката металла. Приводятся годографы Михайлова для объектов с запаздыванием.


Ключевые слова: объект с запаздыванием, нелинейный объект, метод разделения движений, критерий Михайлова, годограф Михайлова, критерий Найквиста, регулятор, элемент Пельтье

Список литературы

1. Полупроводниковый термостат для лабораторных исследований «TC-20» / И.П. Егорова, Ю.И. Иванов, С.Н. Колесников, Г.И. Сидоров // Известия ТРТУ. – 2002. – № 6 (29). – С. 121–123.



2. Опыт разработки и применения источников питания для систем автономного энергоснабжения / В.М. Алашкин, Ю.А. Батраков, Б.И. Туманов, А.Н. Кукушкин, П.И. Николенко, С.Д. Севрук, В.Г. Удальцов // Электрохимическая энергетика. – 2006. – T. 6, № 3. – С. 160–161.



3. Аксенов Е.А., Юркевич В.Д. Синтез каскадной системы управления для преобразователя Кука // Сборник научных трудов НГТУ. – 2015. – № 3 (81). – С. 7–20. – DOI: 10.17212/2307-6879-2015-3-7-20.



4. Shtein D.A., Klassen S.V., Klassen T.S., Konyakhin V.S. Multiport push-pull/S3R/S4R DC-DC converter for spacecraft power systems // 2020 21st International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM). – Chemal, Russia, 2020. – P. 400–406. – DOI: 10.1109/EDM49804.2020.9153547.



5. Гринкевич В.А. Синтез регулятора температуры для термостолика на основе элемента Пельтье // Научный вестник НГТУ. – 2020. – № 1 (78). – С. 55–74. – DOI: 10.17212/1814-1196-2020-1-55-74.



6. Парфенов А. Температурный профиль конвекционной пайки. Что это такое? // Технологии в электронной промышленности. – 2009. – № 2 (30). – С. 29–30.



7. Юркевич В.Д. Многоканальные системы управления. Синтез линейных систем управления с разнотемповыми процессами: учебное пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2016. – 183 с.



8. Востриков А.С., Французова Г.А., Гаврилов Е.Б. Основы теории непрерывных и дискретных систем регулирования: учебное пособие. – 5-е изд., перераб. и доп. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008. – 476 с.



9. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория автоматического управления. – 3-е изд., испр. – М.: Наука, 1975. – 768 с.



10. Лускань О.А. Механизация и автоматизация производственных процессов на основе применения импульсных конвейеров с роликовым настилом // Механики XXI веку. – 2010. – № 9. – C. 59–63.



11. Гринкевич В.А. Синтез регулятора тока для термостолика на основе элемента Пельтье // Сборник научных трудов НГТУ. – 2019. – № 3–4 (96). – С. 33–52. – DOI: 10.17212/2307-6879-2019-3-4-33-52.



12. Юркевич В.Д. Расчет типовых регуляторов для нелинейных систем с запаздыванием методом разделения движений // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2012. – № 1 (25). – С. 122–126.



13. Юркевич В.Д. Синтез нелинейных систем с ШИМ в канале управления на основе метода разделения движений // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2012. – № 1 (25). – С. 127–130.



14. Колегов М.А., Юркевич В.Д. Расчет параметров ПИ-регулятора для неаффинной по управлению системы // Сборник научных трудов НГТУ. – 2011. – № 2 (64). – С. 13–18.



15. Жмудь В.А. Численная оптимизация замкнутых систем автоматического управления в программе VisSim: новые структуры и методы: монография. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2016. – 259 с. – ISBN 978-5-7782-3063-7.



16. Оборудование. Технологии. Разработки: web-сайт. – URL: http://mypractic.ru/ (дата обращения: 06.03.2021).



17. Гринкевич В.А. Идентификация устройства на основе элемента Пельтье методом наименьших квадратов // Доклады АН ВШ РФ. – 2020. – № 1–2 (46–47). – С. 17–27. – DOI: 10.17212/1727-2769-2020-1-2-17-27.

Для цитирования:

Гринкевич В.А. Синтез регулятора для нелинейных объектов с запаздыванием методом разделения движений с применением критериев устойчивости // Системы анализа и обработки данных. – 2021. – № 1 (81). – С. 39–60. – DOI: 10.17212/2782-2001-2021-1-39-60.

For citation:

Grinkevich V.A. Sintez regulyatora dlya nelineinykh ob"ektov s zapazdyvaniem metodom razdeleniya dvizhenii s primeneniem kriteriev ustoichivosti [Controller design by the motion separation method with applying stability criterions for non-linear objects with transport delays]. Sistemy analiza i obrabotki dannykh = Analysis and data processing systems, 2021, no. 1 (81), pp. 39–60.
DOI: 10.17212/2782-2001-2021-1-39-60.

Просмотров: 49