Синергетический синтез адаптивного управления турбиной

Известия ЮФУ. Технические науки

Специальный выпуск

гося угла хода. Иначе говоря, когда происходит выход за границы устойчивости, демпфер стремится удержать ГС на угле хода соответствующем неустойчивому движению. В этом случае сама логика работы демпфера будет находиться в противоречии с возложенными на него функциями. В данной работе рассматривается движение ГС по воде в режиме глиссирования при условии волнения.

Нелинейность модели объекта управления обусловлена сложным характером зависимости гидродинамических сил от переменных состояния и условий внешней среды. Для определения гидродинамических сил и момента используются численные методы: метод конечных элементов и метод плоских сечений. А для синтеза законов управления продольным движением ГС необходимо использовать метод аналитического конструирования агрегированных регуляторов, основанный на принципах синергетической теории управления.

В данной работе были приведены компьютерные моделирования движения ГС по воде при условии волнения при различных фиксированных скоростях. В результате моделирования показалось, что с синтезированным законом управления улучшаются характеристики движения: уменьшаются колебания угла тангажа, колебания угловой скорости, а также колебания центра тяжести ГС. Таким образом, использование принципов и подходов синергетической теории управления для синтеза законов управления продольным движением ГС на волне приведет к перспективности синергетического подхода для конструирования новых классов систем управления движением ГС.

УДК 681.51

А.А. Кузьменко

СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ

ТУРБИНОЙ*

Неотъемлемой частью судовой энергосистемы является паровая турбина. Традиционные регуляторы турбины судовой энергоустановки (ТСЭ), как правило, не выходят за рамки ПИД-регуляторов [1]. При этом необходимо иметь в виду, что ТСЭ является взаимосвязанным, многоконтурным, нелинейным объектом управления, нагрузка которого изменяется в широких пределах.

В результате изменения нагрузки турбины судовой энергоустановки, связанной с подключением или отключением потребителей электроэнергии, возникновения аварийных ситуаций, момент нагрузки турбины Мп (/) изменяется непредсказуемым образом. Следовательно, возникает необходимость построения системы управления, реализующей адаптивность к изменению нагрузки, т.е. ставится задача оценивания неизмеряемых внешних возмущений по измерениям переменных состояния турбины.

Предлагается подход к построению адаптивного регулятора для турбины судовой энергоустановки, базирующийся на методах и принципах синергетической концепции современной теории управления [2]. Процедура синтеза адаптивного регулятора для турбины состоит из трех этапов:

* Работа выполнена при поддержке Рособразования РФ, грант РНП.2.1.2.4137 134

Секция синергетических технологий управления и моделирования

1) синтез законов управления U1,U2 , обеспечивающих выполнение требуемой технологической задачи (при этом предполагают, что все переменные состояния объекта и модели возмущений наблюдаемы);

2) синтез наблюдателя для неизмеряемых возмущений;

3) замена в законах управления U1,U2 , синтезированными на первом этапе, переменных состояния модели возмущения их оценками, полученными на втором этапе.

Результаты моделирования показывают, что синтезированный адаптивный регулятор обеспечивает выполнение требуемых целей управления - стабилизацию частоты вращения и давления пара во внешнем паровом объеме, асимптотическую устойчивость движения, а также быструю и безошибочную оценку внешнего кусочно-постоянного возмущения M' (t) = const и его компенсацию.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Душин С.Е., Красов А.В., Кузьмин Н.Н., Яковлев В.Б. Синтез структурно-сложных нелинейных систем управления: системы с полиномиальными нелинейностями. - СПб.: Изд-во СПбГЭТУ, «ЛЭТИ», 2004.

2. Современная прикладная теория управления: Синергетический подход в теории управления / Под ред. А.А. Колесникова. - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2000. Ч. II. - 559 с.

УДК 681.51

А.И. Никитин

СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ НЕЛИНЕЙНЫХ ЗАКОНОВ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ АВТОПИЛОТА ГИДРОСАМОЛЕТА*

По сравнению с управлением обычного самолета к управлению гидросамолета (ГС) предъявляется целый ряд специфических требований, характер которых определяется особенностями ГС, как транспортного средства, предназначенного для эксплуатации в двух средах: воздухе и воде. Особенности эти проявляются, прежде всего, при посадке на воду и при глиссировании на воде. Во-первых, в момент приводнения необходимо выдерживать минимальную горизонтальную скорость, чтобы уменьшить вероятность выброса самолета из воды. Во-вторых, приводнение должно происходить с нулевым креном. Поэтому при посадке на воду, начиная с высоты примерно 5м, компенсацию угла скольжения рекомендуется осуществлять плоским доворотом при помощи руля направления, а элероны использовать для устранения возникающего крена. В-третьих, посадка должна осуществляться с учетом информации о длине, высоте и направлении распространения волн. Дело в том, что посадку ГС на волну с длиной примерно 45м и более рекомендуется выполнять вдоль фронта волны, а при длине волны меньше 2030м - строго перпендикулярно. Следовательно, при посадке на воду необходимо выдерживать некоторый заданный угол рыскания. Кроме параметров движения ГС, пилоту при посадке необходимо еще контролировать выпуск механизации, режимы работы двигателей, а также работу различных бортовых систем. Снизить нагрузку на летчиков при выполнении посадки на воду можно путем автоматизации

Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 06-08-00885