Синергетический синтез законов управления продольным движением летательного аппарата

Секция синергетических технологий управления и моделирования

Используемые в этих регуляторах законы управления не могут учесть полную динамику процесса, т.к. основаны на разгонных характеристиках и являются сильно упрощенными. Ввиду этого на электростанции нередко имеют место аварии.

Появившаяся и получившая широкое распространение цифровая техника (компьютеры, микроконтроллеры) обладает большой точностью и быстродействием. Многие электростанции переходят от аналоговых регуляторов к использованию контроллеров, в качестве управляющих устройств.

Законы управления, построенные с использованием синергетической концепции в теории управления, применительно к математической модели, учитывающей динамику процесса, являются перспективной альтернативой промышленным регуляторам.

В статье рассмотрена нелинейная модель пятого порядка, описывающая динамику пароводяного тракта и топки барабанного парового котла.

Синтез законов управления произведен при помощи метода АКАР. В качестве инвариантов выбраны стабилизация давления в барабане и расхода топлива, подаваемого в топку котла.

Моделирование замкнутой системы произведено при помощи пакета МЛТЬЛБ.

Произведен ряд экспериментов. Приведены графики переходных процессов.

При этом во всех случаях отмечена устойчивость процесса управления и обеспечено требуемое время регулирования.

УДК 681.511.4:529.7

А.С. Мушенко

СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ЗАКОНОВ УПРАВЛЕНИЯ ПРОДОЛЬНЫМ ДВИЖЕНИЕМ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

В докладе рассматривается задача синтеза законов управления для случая продольного движения летательного аппарата (ЛА) на основе нелинейной математической модели объекта. Под продольным движением ЛА понимается движение в вертикальной плоскости. Синтез законов управления на основе уравнений продольного движения является частным случаем общей задачи управления траек-торным движением ЛА [1], решаемой на основе анализа полной нелинейной модели 12-го порядка.

Рассмотрение данной задачи вызывает большой интерес с практической точки зрения, несмотря на то, что широко используемое на практике разделение уравнений пространственного движения на уравнения бокового и продольного движения, и, как следствие, их изолированное исследование допустимо только в режиме малых возмущений и управляющих воздействий. Под возмущениями в данном случае понимается, в том числе, и желаемое изменение параметров полета, например высоты.

Целью управления продольным движения ЛА является полет с заданной воздушной скоростью V и высотой Н .

Для применения метода АКАР [2] к синтезу законов управления на основе нелинейной модели объекта необходим выбор инвариантных (притягивающих) многообразий, введение которых позволяло бы реализовать поставленные цели

Известия ТРТУ

Специальный выпуск

управления. Для нелинейной математической модели продольного движения ЛА (система (2.66), [3, С.44]) предложены следующие инвариантные многообразия:

V - V* = 0, V* sin# + H - H *= 0,

где V - линейная скорость движения, в - угол наклона траектории, H - высота полета.

В терминах синергетической теории управления [2] введенные притягивающие многообразия с учетом желаемых целей управления можно назвать технологическими инвариантами для рассматриваемой системы.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Мушенко А.С. Нелинейный синергетический регулятор системы автоматического управления беспилотным летательным аппаратом // Механика твердого тела. 2002. Вып. 32. С.165-171.

2. Колесников А.А. Синергетическая теория управления. М.: Энергоатомиздат, 1994.

3. Буков В.Н. Адаптивные прогнозирующие системы управления полетом. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987.

УДК 62-502.001.5

М.Е. Погорелов

РЕГУЛИРОВАНИЕ ДАВЛЕНИЯ И УРОВНЯ ВОДЫ В БАРАБАННЫХ КОТЛАХ, РАБОТАЮЩИХ ПРИ НИЗКИХ НАГРУЗКАХ

Как правило, при регулировании давления и уровня в барабанных котлах расход пара измеряется. Однако при низких нагрузках котла величина ошибки измерения увеличивается [1], что приводит к ухудшению динамических характеристик замкнутой системы. В данной работе рассмотрены два способа построения регуляторов на базе метода аналитического конструирования агрегированных регуляторов (АКАР) [2] для барабанных котлов, работающих в блоке с турбиной. Расход пара в турбине зависит от числа и мощности подключенных потребителей и при нормальном функционировании ее системы управления равен заданному. С точки зрения системы управления котлом это означает, что на котел действует кусочно-постоянное возмущение, которое необходимо скомпенсировать.

Рассмотрены два способа компенсации возмущения, первый из которых базируется на методике, предложенной в [2], а второй - на введении в структуру системы интегрирующего элемента (обеспечение структурных условий астатизма первого порядка [3]). Проведенное моделирование показывает, что в обоих случаях обеспечивается инвариантность замкнутой системы к кусочно-постоянному возмущению.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. M.G. Na, H.C. No. Design of an adaptive observer-based controller for the water level of steam generators. Nuclear Engineering and Design, 135. Р.379-394.

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

3. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А.А. Красовского. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987.