Задачи и системы адаптивного управления

Содержание

ВВЕДЕНИЕ.. 6

1.      Общая характеристика задач и систем адаптивного управления. 8

2.      Постановка задачи адаптивного управления уровнем пароводяной среды в барабане котла  15

3.      Разработка математической модели САУ.. 18

3.1.    Исходные данные. 18

3.2.    Априорная модель процесса изменения уровня в барабане котла. 20

3.3.    Математическое описание возмущающих воздействий.. 24

4.       Модель объекта управления в пространстве состояний.. 25

4.2. Анализ управляемости и наблюдаемости модели объекта управления. 32

4.3.    Идентификация постоянных параметров модели объекта           управления. 33

4.4.    Алгоритм обучения модели объекта управления. 35

5. Разработка алгоритма управления технологическим процессом.. 41

5.1. Модель разомкнутой системы управления в пространстве состояний.. 41

5.2. Алгоритм формирования управляющего воздействия. 44

5.      Моделирование переходных процессов в цифровой системе          адаптивного управления уровнем пароводяной смеси в барабане котла. 48

Литература. 50

ВВЕДЕНИЕ

Любая целенаправленная деятельность человека связана с понятием управления. Под управлением понимается такая организация того или иного процесса, которая направлена на достижение в самой элементарной производственной системе, состоящей из трех компонент: человека, орудия и предмета труда. Прежде чем воздействовать с помощью орудия на предмет труда, человек мысленно определяет для себя цель и программу действий, т. е. принимает решение, а затем организует свои действия, используя в продуманной последовательности имеющийся инструмент. В процессе работы он постоянно следит за тем, соответствуют ли его действия выбранной программе, а их результаты - поставленной цели. В случае необходимости программа действий изменяется, т. е.  принимается новое решение и т. д.

Как видно из этого простого примера, процессы управления включают две ярко выраженные функции:

I) определение цели и программы действий - выработку и принятие решений (в автоматических системах вместо термина "решение" используют термин "управляющие воздействия");

2) целенаправленное воздействие на предмет труда (объект управления) - реализацию принятых решений.

Данные функции неразрывно связаны с постоянным информационным сопровождением совершаемых процессов - сбором и использованием информации для выработки, принятия реализации текущего и последующих решений.

В функции выработки и принятия решений можно выделить, в свою очередь, следующие более мелкие функции управления: оценку обстановки, прогнозирование, планирование, выбор решений.

Данные функции в системе управления реализуются устройством управления (управляющей системой). Реализация решений направлена на объект управления и осуществляется исполнительным устройством. В качестве объекта управления может выступать как сама система (внутреннее управление самоуправление), так и другая система (внешнее управление).

В процессе сбора информации происходит получение данных о результатах управления (состоянии объекта управления) и основных элементах, необходимых для выработки и принятия решения (цели управления, внешней среде, различного рода ограничениях и т.п.).

Для обеспечения своевременной и качественной реализации принимаемых решений путем проверки хода выполнения планов и информирования в случае возможного их невыполнения в системе управления создается подсистема контроля.

Оценка обстановки заключается в распознавании и анализе цели, текущего состояния объекта управления, внешней среды и ограничений рассматриваемой задачи. Прогнозирование представляет собой формирование суждений (детерминированных или вероятностных) о будущем состоянии тех или иных объектов и альтернативных путях достижения заданной цели. Подчеркнем, что именно на этапе прогнозирования вырабатывается множество допустимых решений, ведущих к достижению цели. Выбор решений заключается в определении приемлемых либо наилучших в некотором смысле решений.

Потребности практики в сознании автоматических и автоматизированных систем анализа и обработки информации в интересах управления, естественно, потребовали создания теоретической базы. Математическим аппаратом постановки и решения задач принятия решений с момента их возникновения являются методы оптимизации и теория адаптивного управления.

1.  Общая характеристика задач и систем адаптивного управления

Выигрыш от совершенствования систем управления в промышленности может быть огромным. В частности, он включает улучшение качества продукции, уменьшение потребления энергии, минимизацию материальных затрат, повышение уровней безопасности и сокращение выбросов, загрязняющих окружающую среду. Однако трудность создания систем управления заключается в том, что ряд наиболее передовых идей в области управления базируется на сложный математический аппарат. Математическая теория систем управления используется в качестве средства моделирования процессов для анализа их свойств под действием обратных связей, для синтеза регуляторов с требуемыми свойствами и достижения цели управления с учетом внутренних компромиссов и ограничения, присущих задаче.