Разработка методики, алгоритмов и комплекса программ автоматизированного синтеза многосвязных систем цифрового управления тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат наук Козенко, Иван Александрович

• Козенко, Иван Александрович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Козенко, Иван Александрович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ, АЛГОРИТМОВ И СРЕД СИНТЕЗА И МОДЕЛИРОВАНИЯ МНОГОСВЯЗНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

МНОГОМЕРНЫМИ ОБЪЕКТАМИ

1.1 Анализ многосвязных технологических объектов управления

1.2. Подходы к расчету многосвязных ЦСУ

1.3. Алгоритма синтеза автономно-инвариантной системы управления

1.4. Этапы синтеза математической модели многомерного объекта

1.5. Анализ существующих методик и сред синтеза многосвязных систем

управления

1.6 Выводы

Глава 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ СИНТЕЗА И МОДЕЛИРОВАНИЯ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ЧАСТИ МНОГОСВЯЗНЫХ СИСТЕМ

2.1. Синтез структуры передаточных функций автономных компенсаторов

2.1.1. Разработка алгоритма символьного формирования структуры определителя матрицы

2.1.2. Алгоритм синтеза структуры передаточных функций автономных компенсаторов в символьном виде

2.2. Разработка методики численного расчета выхода элементов управляющей части многосвязных цифровых систем управления

2.2.1. Математическое описание методики численного расчета выхода элементов управляющей части

2.2.2. Итерационный алгоритм методики численного расчета выхода элементов управляющей части

2.3. Выводы

Глава 3. КОМПЛЕКС ПРОГРАММ РАСЧЕТА, МОДЕЛИРОВАНИЯ И

РЕАЛИЗАЦИИ АвИнЦСУ

3.1. Подсистема расчета многосвязной системы управления

3.1.1. Синтез математической модели многомерного ОУ

3.1.1.1. Математическое описание многомерного ОУ в дискретной и непрерывной форме, формулы пересчета

3.1.1.2. Формирование базы данных экспериментальных значений

3.1.1.3. Формирование структуры взаимосвязей и моделей каналов ОУ

3.1.2. Синтез управляющей части системы регулирования

3.2. Подсистема моделирования и реализации многосвязных систем управления

3.2.1. Информационная подсистема

3.2.2. Подсистема конфигурирования У СО

3.2.3. Управляющая подсистема

3.3. Выводы

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ, АЛГОРИТМОВ И КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ РАСЧЕТА И МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ЧАСТИ АвИнЦСУ НА ПРИМЕРЕ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА АММИАКА И РЕКТИФИКАЦИИ

4.1. Исследование алгоритма и ПО автоматизированного синтеза структуры передаточных функций автономных компенсаторов двух-, трех- и четырехмерных связных объектов

4.2. Исследование алгоритма проверки реализуемости АвИнЦСУ

4.3. Исследование работоспособности методики расчета выходов автономных компенсаторов

4.4. Анализ расчета автономной цифровой системы управления и эквивалентных объектов

4.5. Моделирование АвИнЦСУ и инвариантных компенсаторов возмущений на основе разработанной методики и алгоритмов

4.6. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЕ. Копии актов об использовании результатов работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методики, алгоритмов и комплекса программ автоматизированного синтеза многосвязных систем цифрового управления»

Введение

Актуальность темы.

Во многих случаях объект управления представляет собой сложную динамическую систему. Это обусловлено наличием нескольких входов и выходов, взаимосвязью между отдельными координатами, а также высоким порядком дифференциальных уравнений, описывающих систему. Внутренняя структура многомерных объектов оказывает существенное влияние на проектирование и реализацию систем управления. Высокое качество управления такими объектами обеспечивается многосвязными системами, в частности автономно-инвариантными, учитывающими влияние перекрестных связей и внешних возмущений. Однако высокая размерность объектов значительно усложняет синтез систем управления данного класса, что обусловлено необходимостью выполнения значительного объема преобразований, связанных с параметрическим и структурным синтезом математической модели объекта, синтезом автономных компенсаторов перекрестных связей, инвариантных компенсаторов возмущений и эквивалентных объектов управления.

Значительное число работ (М.В. Мееров, В.Т. Морозовский, П.И. Чинаев, A.A. Воронов и др.) посвящено синтезу сложных систем, одним из ключевых и наиболее трудоемких этапов которого является расчет автономных и инвариантных компенсаторов, эквивалентных объектов управления.

В работах перечисленных авторов одним из основных теоретических результатов является полученное векторно-матричное выражение расчета передаточных функций (ПФ) автономных компенсаторов, как решение системы линейных уравнений. Для объектов размерности больше двух это приводит к необходимости выполнения значительного объема аналитических преобразований (обращение и перемножение матриц, перемножение полиномов, приведение подобных), к резкому увеличению числа и усложнению структуры ПФ. Это затрудняет или делает

невозможным расчет вручную как автономных компенсаторов и всей системы в целом, так и разработку программного обеспечения, позволяющего автоматизировать процесс синтеза управляющей части системы.

Кроме того, несмотря на высокий уровень развития теоретических работ, современных технических и программных средств, не существует единого специализированного программного обеспечения, позволяющего автоматизировать большинство этапов синтеза (обеспечивая непрерывность расчета от начала и до конца в рамках одного прикладного программного обеспечения), моделирования и реализации многосвязных цифровых систем управления.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка методики, алгоритмов и программных средств для обеспечения автоматизированного синтеза, моделирования и реализации управляющей части автономно-инвариантной цифровой системы регулирования высокой размерности.

Для достижения поставленной цели был сформулирован и решен ряд задач исследования:

1) разработка подхода к расчету выходов элементов автономно-инвариантных цифровых систем управления (автономных и инвариантных компенсаторов, эквивалентных объектов), включающего способ автоматизированного формирования структуры ПФ и методику численного расчета значений выходов;

2) разработка алгоритма моделирования и реализации элементов управляющей части и автономно-инвариантных цифровых систем в целом на основе предложенной методики;

3) разработка прикладного программного обеспечения синтеза, моделирования и реализации многосвязных цифровых систем управления на основе предложенных подхода, методики и алгоритмов;

4) исследование работоспособности, достоверности и точности вычислений предложенной методики, алгоритмического и программного обеспечения.

Методы исследования. При выполнении диссертационной работы применялись системный анализ, теория автоматического управления аналоговых и цифровых систем, методы математического моделирования, структурного синтеза и идентификации. Общей методологической основой является системный подход. Научная новизна.

1. Предложенный на основе системного анализа подход к расчету выходов элементов управляющей части многосвязных цифровых систем управления, заключающийся в представлении их в виде последовательно-параллельного соединения элементарных звеньев, отличающийся отсутствием необходимости получения в явном виде ПФ компенсаторов и выполнения связанных с этим аналитических преобразований, обеспечивающий высокую точность и быстродействие расчета управляющей части системы.

2.Алгоритм формирования структуры ПФ автономных и инвариантных компенсаторов, обеспечивающий их автоматизированный синтез для систем произвольной размерности.

3.Методика расчета выхода автономного компенсатора, исключающая этап получения ПФ в явном виде и обеспечивающая высокую точность численных результатов.

4.Алгоритмы автоматизированного расчета и моделирования автономных и инвариантных компенсаторов, эквивалентных объектов управления, основных регуляторов, многосвязной цифровой системы управления в целом.

5.Математическое и алгоритмическое обеспечение автоматизированного выполнения всех этапов синтеза модели многомерного объекта управления.

6. Комплекс проблемно-ориентированного прикладного программного обеспечения расчета, моделирования и реализации автономно-инвариантных цифровых систем управления высокой размерности.

Практическая значимость. Разработанная методика, а также алгоритмы и созданный на их основе пакет прикладных программ автоматизированного синтеза и реализации автономно-инвариантных цифровых систем управления многомерными объектами внедрен на ООО «Нефтехимпроект КНГ». Использование результатов работы позволило существенно повысить точность расчетов и эффективность синтеза цифровых систем управления, снизить временные затраты и улучшить качество управления. При этом разработанное программное обеспечение позволяет:

- осуществить синтез математической модели многомерного объекта;

- проводить синтез автономных и инвариантных компенсаторов для систем произвольной размерности и произвольных порядков моделей каналов объекта управления;

- проводить оптимизацию основных регуляторов на основании расчета эквивалентных объектов управления;

- проводить расчет (моделирование) управляющей части автономно-инвариантных цифровых систем управления, обеспечивающих более высокое качество управления.

Разработанные методика, алгоритмы и программное обеспечение внедрены в учебный процесс кафедры информационных и управляющих систем Воронежского государственного университета инженерных технологий.

Алгоритмы, методику и комплексы программ можно использовать проектным организациям на этапах синтеза и реализации автономно-инвариантных цифровых многосвязных систем управления технологическими процессами пищевой и химической промышленности.

Апробация работы. Основные результаты по теме диссертационной работы доложены на международных научных конференциях «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-23, 24, 25, 26», в 2010-2013 годах (г. Саратов), «Инновационные технологии и оборудование

для пищевой промышленности» в 2009 (г. Воронеж), «Информационные и управляющие системы в пищевой и химической промышленности» в 2009 году (г. Воронеж), «Проблемы и инновационные решения в химической технологии» в 2010 году (г. Воронеж), «Современные проблемы прикладной математики, теории управления и математического моделирования (ПМТУММ-2011)» в 2011 году (г. Воронеж), на всероссийской научной конференция студентов, аспирантов и молодых ученых в 2009 году (г. Воронеж), I международной научно-практической интернет-конференции «Моделирование энергоинформационных процессов» в 2012 году, а также на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и научных работников ВГУИТ, в 2009-2013 годах.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 33 печатных работы, в том числе 11 статей (из них 3 статьи в периодических изданиях, рекомендуемых ВАК РФ при защите кандидатских и докторских диссертаций) и 6 свидетельств о регистрации программ.

Содержание диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, библиографического списка и приложения. Материал изложен на 151 страницах, содержит 71 рисунок и 21 таблицу. Библиографический список включает 154 наименования.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, перечисляются цели и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе приведен анализ работ по синтезу многомерных автономно-инвариантных цифровых систем управления объектами со связанными параметрами и возмущающими воздействиями. На его базе обоснована необходимость разработки математического, алгоритмического и соответствующего проблемно-ориентированного программного обеспечения (ПО) для автоматизации процессов синтеза автономно-инвариантных

цифровых систем. В результате обзора сформулированы цели и задачи исследования.

Вторая глава посвящена разработке подхода, методики и алгоритмов автоматизированного синтеза и расчета значений выходов автономных и инвариантных компенсаторов, эквивалентных объектов без получения их в явном виде.

В третьей главе на основе предложенного математического и алгоритмического обеспечения разработан комплекс программ автоматизированного выполнения основных и промежуточных этапов расчета, моделирования и реализации многосвязных цифровых систем управлении (МЦСУ), включающий следующие подсистемы: расчета многосвязных систем, информационную, управляющую, конфигурирования устройств связи с объектом (УСО).

Четвертая глава посвящена исследованию работоспособности и эффективности предложенного подхода, методики, алгоритмов и разработанного ПО на основе синтеза и моделирования двух- и трехмерных автономных цифровых систем управления (АвЦСУ) процессом экстрактивной ректификации и четырехмерной автономно-инвариантной цифровой системы управления (АвИнЦСУ) синтеза аммиака.

В приложениях приведены копии актов об апробации результатов работы ООО «Нефтехимпроект КНГ» (г. Воронеж) и о внедрении в учебный процесс в ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий».

Глава 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ, АЛГОРИТМОВ И СРЕД СИНТЕЗА И МОДЕЛИРОВАНИЯ МНОГОСВЯЗНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОМЕРНЫМИ ОБЪЕКТАМИ

1.1 Анализ многосвязных технологических объектов управления

В большинстве случаев объект управления является сложной динамической системой. Эта сложность определяется наличием зависимостей высокого порядка и наличием отдельных взаимосвязей между координатами. Проектирование высокоэффективных систем управления сложными динамическими объектами требует учета многих факторов, таких как усиление и усложнение связей между отдельными звеньями и объектами (многосвязность) [32, 43,105,11], необходимость учета большого числа воздействий (многомерность) [32,53,141], влияющих на объекты управления, увеличение числа управляемых параметров, многоконтурности и т.д., влияние которых ранее не учитывалось (или учитывалось не в полной мере).

Примерами многомерных объектов выступают: процессы сушки различных веществ, процесс расстойки теста [21, 136] процессы добычи [99] и переработки нефти (крекинг), регулирование и управление электроприводами в станах непрерывной прокатки холодного и горячего металла, управление газотурбинными установками, управление тепловыми процессами [141], управление летательными аппаратами [32], процессы ректификации [1,54,36,37,43], управление сложными энергосистемами с несколькими генерирующими эклектическими станциями, связанными сетью и нагрузкой [99], производство полимерных материалов [121].

Примером многосвязного объекта выступает процесс экстрактивной ректификации бутилен-дивинильной фракции, предназначенный для выделения дивинила-сырца из бутилен-дивинильной фракции (БДФ) в присутствии безводного диметил-формамида (ДМФА), используемого в качестве экстрагента (рис. 1.1). Получение дивинила-сырца осуществляется в три стадии. На первой в колонне происходит поглощение дивинила растворителем ДМФА и разделение на бутиленовую фракцию (верхний продукт) и насыщенный дивинилом экстрагент (кубовый продукт), поступающий затем на вторую стадию в колонну десорбции для разделения данных компонентов. На последней стадии, в колонне экстрактивной ректификации, произво-

дится очистка полученного дивинила от ацетиленовых соединений в присутствии ДМФА.

и нижняя контрольные тарелки соответственно.

При проведении ЭР БДФ дивинил является целевым продуктом, качество которого определяется требованиями процесса полимеризации, поэтому основной зада-

1

чей управления является стабилизация состава дивинила-сырца и уменьшение потерь дивинила с бутиленовой фракцией.

На показатели качества - концентрацию дивинила в дистилляте х0 и концентрацию бутиленов в кубовом продукте х0 наиболее существенное влияние из всех параметров оказывают расход флегмы Я, температура куба колонны Тк (расход теплоносителя в куб расход сырья К Наиболее сильно температура куба Тк влияет на концентрацию бутиленов в кубовом продукте х0, а расход флегмы Л-на концентрацию дивинила в дистилляте ха. В качестве управляемых переменных используются составы на верхней хвкпг и нижней хнкт контрольных тарелках (в.к.т., н.к.т.), которые определяют составы куба и верха колонны. Любое возмущение в различной степени вызывает изменение составов обоих продуктов. Улучшение состава одного продукта сопровождается ухудшением другого, что объясняется наличием перекрестных связей. В результате исследований установлены внутренние связи между технологическими параметрами процесса [126, 133].

1 r

R (и[1]) X (v[1]) Л'вкт \У ) ^

' w0m{2]

Fm («W) Wu[2i Ш. X (v[2]) ■^нкт \У ) ^

Рис. 1.2. Структурная схема взаимосвязи параметров процесс экстрактивной ректификации: И^о"[1][1] - расход флегмы (м[1]) - концентрация дивинила на в.к.т. (У[1][11); цг и [2][2] _ расход пара в Куб колонны - концентрация бутиленов на н.к.т. (у"[2][21); Т¥0и [1][2] - расход флегмы (м[1]) - концентрация бутиленов на н.к.т. ¡Уаи [2][1] - рас-

ход пара в куб колонны - концентрация дивинила на в.к.т. (у"[2][1]); - расход

исходной смеси - концентрация дивинила на в.к.т. (у'[11[1]); - расход ис-

ходной смеси - концентрация бутиленов на н.к.т.

Также примером четырехмерного многомерного объекта управления является процесс получения аммиака. Экзотермический синтез аммиака протекает в четырех-слойном полочном реакторе в присутствии катализатора с промежуточным охлаждением между слоями (рис. 1.3):

Рис. 1.3. Четырехполочный реактор синтеза аммиака мощностью 1360 т/сут:

1 - корпус колонны; 2 - внутренний теплообменник; 3 - корпус катализаторной коробки; 4, 5, 6, 7 - I, II, III, IV катализаторные слои соответственно; 8 - пространство между корпусом колонны и катализаторной коробки; 9, 10, 11, 12 - клапаны подачи холодного газа на полки колонны; 13 - основной байпасный поток; 14 - клапан по-

дачи смеси по основному ходу колонны; 15 - основной поток газа (азот+водород); 16 - выход колонны (смесь газообразного аммиака, водорода и азота).

I Г /ч

Рис. 1.4. Структурная схема взаимосвязи параметров: г/'4' - степени открытия заслонок на байпасных потоках (управляющие параметры); у[4] - температура в слоях катализатора (управляемые параметры);/^1, f [2], / концентрация аммиака, инертных газов и соотношение водород/азот (возмущающие воздействия)

Целью процесса является получение целевого продукта с заданной концентрацией на выходе колонны. Достигается это путем поддержания определенной температуры в слоях катализатора. Для стабилизации температуры в регламентных границах предусмотрена подача холодной азотоводородной смеси (ABC) по байпасам. Если основной поток ABC проходит последовательно слои катализатора сверху вниз, то температура в вышележащем слое катализатора будет оказывать влияние на температуру нижележащих слоях. Следовательно, можно предположить, что в реакторе синтеза аммиака наблюдается одностороннее (несимметричное) влияние температуры вышележащих слоев на температуру в нижележащих. При этом доказано дополнительное влияние на температуру в каждом слое различных параметров технологического процесса [48].

Примером двумерного объекта управления является процесс расстойки теста. При делении и формировании тестовой заготовки происходит разрушение структуры звеньев теста (пористости), увеличивается внутреннее напряжение. Для восстановления структуры теста, улучшения реологических свойств и газоудерживающей способности, а также увеличения объема готовых изделий и улучшения структуры и пористости мякиша применяется расстойка тестовых заготовок [21,136].

В спиртовом брожении вокруг дрожжевых клеток образуются пузырьки газа (диоксида углерода), которые со временем увеличиваются в объеме и тем самым

разрыхляют тесто. Длительность процесса расстойки колеблется в широких пределах и зависит от множества факторов, таких как масса тестовой заготовки, рецептуры теста, свойств муки и ряда других факторов, среди которых выделяются условия расстойки.

Окончательная расстойка теста проводится при температуре 35-40 °С и относительной влажности в пределах 75-85 %. Повышение температуры атмосферного воздуха существенно ускоряет процесс брожения тестовых заготовок, но при этом приводит к уменьшению влажности, необходимой для предотвращения образования на поверхности теста высохшей пленки - корочки. А высохшая пленка, которая в процессе расстойки или выпечки разрывается вследствие увеличения объема теста, приводит к образованию на поверхности разрывов и трещин. Как недостаточная, так и избыточная расстойка отрицательно сказывается на качестве продукта: недостаточно расстоенный хлеб (батон) будет иметь сильно округлую верхнюю корку, трещины (или пустые полости) в мякише; избыточно растоенный хлеб (батон) имеет расплывчатую плоскую форму с вогнутой верхней коркой.

Экспериментально в работе [21,136] установлено, что повышение температуры с 30 до 45 °С при относительной влажности 80-85 % сокращает процесс расстойки на 25-30 %. Повышение относительной влажности воздуха с 65% до 85% при температуре 35 °С ускоряет процесс расстойки примерно на 20%. Наибольшее ускорение расстойки наблюдалось при повышении температуры воздуха до 45 °С и относительной влажности до 90 %. Однако избыточная влажность (свыше 85 %) непосредственно влечет прилипание тестовых заготовок к доскам или карманам люлек расстоечных шкафов.

Таким образом, процесс расстойки теста можно рассматривать как многосвязный объект управления с тремя входами и двумя выходами (рис. 1.5).

1 l^) г

F г. в. Wouum W1) ,

F 1 в. в. (4й) ~wui ига wu L2JL1J. , - -v * We(ym) k

Wu[ 2][2]

Рис. 1.5. Структурная схема взаимосвязи параметров процесса расстойки теста:W0U - расход горячего воздуха (z/1]) - температура в расстоечном шкафу (yr'J); W0U [2][2] _ раСход влажного воздуха - влажность воздуха в расстоечном шкафу (у[2]); W0U [1][2] - расход горячего воздуха (м[1]) - влажность воздуха в расстоечном шкафу (y<[i][2]^. ц/и [2][i] _ расход влажного воздуха - температура в расстоечном шкафу (у[2][1]^. j^-ЛШ] _ скорость воздуха (/*[1]) - температура в расстоечном шкафу

wmm

- скорость воздуха - влажность воздуха в расстоечном шкафу (j/[I][2]).

Отсюда вытекает, что чем выше температура воздуха в камере для расстойки, тем ниже должна быть относительная влажность. При этом, как отмечается в работе [21], скорость воздуха в камере не должна быть большой.

Таким образом, многомерные технологические объекты управления представляют собой очень сложные динамические системы, характеризующиеся наличием взаимного влияния между управляемыми координатами и множеством возмущающих воздействий, которые должны учитываться при синтезе системы управления. Отсутствие учета указанных факторов снижает эффективность систем управления многосвязными технологическими объектами, а также в ряде случаев ведет к значительному ухудшению качества управления и, как следствие, снижению качества получаемого продукта, тем самым минимизируя экономический эффект.

1.2. Подходы к расчету многосвязных ЦСУ

В основу классификации многомерных систем управления положены следующие признаки: целевое назначение (стабилизации, следящие и др.), принцип регулирования и управления (регулирование по заданию или возмущению), характер связи между контурами (естественные или искусственные) [141]. Также различают системы с симметричными (число регулируемых величин объекта равно числу

управляющих) и несимметричными (число регулируемых величин объекта меньше числа управляющих) связями [105].

Внутренняя структура многомерных объектов оказывает существенное влияние на проектирование и реализацию систем управления. В работах авторов Красов-ского A.A., Букова В.Н., Смагиной Е.М. и др. отмечается сложность многосвязных систем [26, 152, 129].

На пути синтеза систем управления многомерными объектами возникают количественные и качественные трудности, которые теорией одноконтурных систем не поднимались и в принципе не появлялись, обусловленные [53]:

1) большим числом регулируемых координат (управляемых величин ... , уи), управляющих (м[1], и^2\ ... , г/и) и контролируемых возмущающих

... ,/[и'1) воздействий);

2) высоким порядком уравнения, описывающего систему в целом;

3) сложностью различных преобразований, связанных с необходимостью оперирования большим числом громоздких выражений;

4) ограничениями на физическую реализацию (не возможно точно реализовать звенья опережения и дифференцирования);

5) сложностью анализа. В силу того, что характеристический полином имеет высокий порядок и при этом затрудняется, а иногда вообще не представляется возможным применение известных из теории односвязных систем управления методов исследований [105].

Существует несколько подходов к расчету систем управления сложными объектами со взаимосвязанными параметрами.

Для качественной и количественной характеристики каждого из процессов обычно используются легко наблюдаемые и измеряемые физические величины. В процессе автоматизации из всего многообразия физических процессов выделяли основной и сосредотачивали внимание на поддержании его характеристик на определенном уровне. Для управления этим основным процессом использовали физические величины, непосредственно с ним связанные. Поскольку объектом внимания являлся один процесс, то и техническая реализация управления этим процессом

имела один контур регулирования в силу того, что методы синтеза и анализа одноконтурных систем достаточно широко известны и хорошо изучены [15, 16, 102, 60, 94, 103, 111, 115, 22, 46]. Создавая одноконтурную автоматическую систему для управления многомерным объектом, разработчик не полностью учитывает все связи и тем самым не полностью решает задачу регулирования в целом, что в итоге ухудшает качество управления [141].

С развитием измерительной техники появилась возможность не только измерять, но и по ходу исследования программно вычислять величины, наиболее полно характеризующие физические свойства процесса. Т.е. в качестве главной задачи автоматизировали основной процесс, но при этом не оставляли без внимания второстепенные, от течения которых зависят характеристики основного. Отсюда наблюдается динамика перехода от одноконтурных систем к многомерным со множеством взаимосвязанных параметров [32].

Системы несвязанного управления упрощенно можно принять как самый простейший случай многосвязных систем [43,36]. Их синтез достаточно прост и использует методы синтеза одноконтурных систем [32,15, 16, 102, 60, 94, 103, 111, 115, 22, 46]. Важным достоинством таких систем является их реализуемость даже в тех случаях, когда связанные системы реализовать не представляется возможным. Но в силу отсутствия компенсаторов перекрестных связей они восприимчивы к возмущениям, распространяющимся по основным и перекрестным каналам. При этом в системах с сильными внутренними связями область устойчивого управления резко сокращается [18], поэтому оптимизацию настроек основных регуляторов по основным каналам необходимо проводить на основе расчета эквивалентных объектов [126].

Системы несвязного регулирования в объектах с сильными внутренними связями, не позволяют их учитывать, что в итоге ведет к снижению качества регулирования. Получение высокого качества управления заключается в развязывании внутренних перекрестных каналов между выходными величинами путем создания систем связанного управления, вводя в них дополнительные внешние компенсирующие связи между регуляторами [32, 19, 6, 64, 63, 87, 86]. При этом связи можно накладывать в различных местах: между собой, между выходами регуляторов (либо их вхо-

ды), между регулирующими органами; каскадное включение регуляторов (применяется для регуляторов с различающимися постоянными времени), связи между возмущениями и управлениями и т.д.[32, 50, 153].

Помимо описанных подходов применяются методы, основанные на эквивалентных преобразованиях (переходом к эквивалентной структуре) [105, 130,113], и методы аппроксимации, которые позволяют еще на стадии проектирования уменьшить размерность системы с целью упрощения расчета [105]. Процесс эквиваленти-рования приводит к совокупности сепаратных системе регулирования с одной регулируемой величиной. Однако сложность выражения и высокий порядок ПФ эквивалентных звеньев сопряжен со множеством трудностей, но вместе с тем отражает подробности внутренней динамики объекта управления. Данные нюансы можно опустить, не причинив тем самым ущерб системе. В практических задачах переходный процесс высокого порядка можно заменить решением дифференциального уравнения порядка не выше третьего. Для аппроксимации используют метод приближения функций. Однако данный подход не лишен недостатков:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Козенко, Иван Александрович, 2013 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. A.c. 1237227 СССР, МКИ В Ol D 3/42. Устройство для автоматического регулирования режима сложной ректификационной колонны [Текст] / В. А. Воротынцев, В. С. Кудряшов, А. А. Сыромятников и др. (СССР). - № 3778036/23-26; заявл. 08.08.84; опуб. 15.06.86, Бюл. № 22. -4с.: ил.

2. Автоматизированное проектирование систем управления [Текст] / Под ред. М. Джамшиди, Ч. Дж. Хергета. М.: Машиностроение, 1989, -342с.

3. Автоматическое регулирование паровых турбин и газотурбинных установок [Текст] / Под ред. И.И. Кириллова. — JL: Машиностроение, 1986. - 446с.

4. Александров, A.A. Диалоговый пакет прикладных программ «ГАММА-1М» для синтеза и анализа линейных многомерных систем управления по заданной точности и качеству [Текст] / A.A. Александров, A.A. Марков, М.Ф. Степанов // Межвуз. научн. Сб. «Аналитические методы синтеза регуляторов». СПИ. - Саратов, 1982. -С. 137-143.

5. Александров, A.A. Система ГАММА-3 и ее применение [Текст] / A.A. Александров, J1.C. Михайлова, М.Ф. Степанов // Автоматика и телемеханика. 2011. №10. С. 19-27.

6. Александров, А.Г. Синтез регуляторов многомерных систем [Текст] / А.Г. Александров //-М.: Машиностроение, 1986. -272с.

7. Александров, А.Г. Структура программного обеспечения для автоматизации разработки алгоритмов автоматического управления [Текст] / А.Г. Александров, Р.В. Исаков, JI.C. Михайлов // АиТ. -2005.- № 4. -С. 176184.

8. Александров, А.Г. Математическое обеспечение синтеза и анализа передаточных матриц регуляторов многомерных линейных систем автоматического регулирования (Комплексы программ ГАММА-1, ГАММА-2 для ЭВМ типа М-220) [Текст] / А.Г. Александров, H.A. Небалуев, Л.Я. Асмолова, Л.Я. Крупенина // Уч. пос. СПИ. - Саратов, 1975.

9. Александров, А.Г. Система ГАММА-IPC для синтеза регуляторов многомерных систем [Текст] / А.Г. Александров, С.Ю. Панин // Автоматизация в промышленности. -2003. -№3. -С. 18-22.

10. Александров, А.Г. Синтез многомерных систем заданной точности. Применение процедур LQ-оптимизации [Текст] / А.Г. Александров, В.Н. Честнов // АиТ. -1998. -№> 7. -С.83-95.

11. Александров, А.Г. Синтез многомерных систем заданной точности. Применение процедур я„- оптимизации [Текст] / А.Г. Александров, В.Н. Честнов //АиТ,- 1998. -№ 8. -С.124-138.

12. Битюков, В.К. Моделирование и синтез систем цифрового управления технологическими объектами непрерывного действия [Текст] / В.К. Битюков, B.C. Кудряшов, М.В. Алексеев // ВГТА. -Воронеж, 2002. -143с.

13. Андреев, Ю.Н. Алгебраические методы пространства состояния в теории управления линейными объектами. Обзор зарубежной литературы [Текст] / Ю.Н. Андреев // АиТ. -1977.-№3. -С.5-50.

14. Андриевский, Б.Р. Принципы построения и входной язык САПР адаптивных систем управления [Текст] /Б.Р. Андриевский, Д.Р. Деревицкий, A.A. Спиридонов и др. Вопр. Кибернетики. Актуальные задачи адаптивного управления. М.: Научн. Совет АН СССР по комплексной проблематике «Кибернетика», 1982. - С.31-49.

15. Андриевский, Б.Р. Избранные главы теории автоматического управления [Текст] / Б.Р. Андриевский, A.JI. Фрадков -СПб.: Наука. -2000. -475с., ил. 86.

16. Андриевский, Б.Р. Элементы математического моделирования в программных средах MATLAB 5 и SCILAB [Текст] / Б.Р. Андриевский, A.J1. Фрадков -СПб.: Наука. -2001. -286с.

17. Анзимиров, JI.B. Интегрированная SCADA и Softlogic система Trace Mode 5 в 2002 году [Текст] / JI.B. Анзимиров // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. -2002.-№1.-С. 7-13.

18. Анисимов, И.В. Основы автоматического управления технологическими процессами нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности / И.В. Анисимов -Л.: Химия. -1967. -408с.

19. Ануфриев В.В., Кудряшов B.C., Алексеев М.В. Способ автоматического управления процессом экстрактивной ректификации. Патент РФ № 2146960, кл.7 В 01 D 3/42, G 05 В 21/00. Заявлено 10.01.99; опубл. 27.03.00, бюл. № 9.

20. Артамонов, Д.В. Основы теории линейных систем автоматического управления [Текст]: Учебн. пособие. / Д.В. Артамонов, А.Д. Семёнов -Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та. -2003.-135с.

21. Ауэрман, Л.Я. Технология хлебопекарного производства: Учебник. - 9-е изд.; перераб. и доп. /Под. общ. Ред. Л.И. Пучковой -СПб: Профессия, 2006. - 416с., ил.

22. Бесекерский, В.А. Теория систем автоматического регулирования [Текст] / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов -М.: Наука, -1972. -768с.

23. Битюков, B.C. Моделирование и синтез систем цифрового управления многомерными технологическими объектами непрерывного действия [Текст] / В.К. Битюков, B.C. Кудряшов, М.В. Алексеев // Воронеж, гос. технол. акад. Воронеж. -2002. -143с.

24. Буков, В.Н. Аналитический синтез робастных регуляторов на основе параметризации уравнения Лурье Риккати [Текст] / В.Н. Буков, Н.И. Сельвесюк//АиТ. -2007. -№2. -С.6-16.

25. Буков, В.Н. Условия инвариантности выхода линейных систем [Текст] / В.Н. Буков, A.M. Бронников // Автоматика и телемеханика. -2005. -№2. -С.23-35.

26. Буков, В.Н. Регулирование многосвязных систем [Текст] / В.Н. Буков, И.М. Максименко, В.Н. Рябченко // Автоматика и телемеханика. -1998. -№6. -С.97-110.

27. Вавилов, A.A. Структурный и параметрический синтез сложных систем [Текст ] / A.A. Вавилов -Л., -1979. -94с.

28. Воеводин, В. В. Матрицы и вычисления [Текст] / В. В. Воеводин, Ю. А. Кузнецов -М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы. -1984. - 320с.

29. Вознесенский, И.Н. О регулировании машин с большим числом регулируемых параметров [Текст] / И.Н. Вознесенский //Автоматика и телемеханика. -№4-5. -1938. -с.64.

30. Волгин, JI.H. Оптимальное дискретное управление динамическими системами [Текст] / Под ред. Крутько -М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. -240с.

31. Воронов, A.A. Введение в динамику сложных управляемых систем [Текст] / A.A. Воронов -М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит. -1985. -352с.

32. Воронов, A.A. Основы теории автоматического управления: оптимальные, многосвязные и адаптивные системы [Текст] / A.A. Воронов Спб.: Ленинградское отделение издательства «Энергия». -1970. -328с.

33. Воронов, A.A. Устойчивость, управляемость, наблюдаемость [Текст] / A.A. Воронов -М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1979. -336с.

34. Воротынцев, В.А. Бешимов Р.Н., Гаврилов Т.С., Каплинский А.И., Миронов В.А., Кислицина J1.B. Способ управления процессом экстрактивной ректификации. Патент РФ № 1819153, кл. В 01 D 3/42, G 05 D 27/00. Заявлено 19.03.91; опуб. 30.05.93, бюл. № 20.

35. Воротынцев В.А., Гречуха Г.И., Миронов В.А., Погребцов В.П., Тучинский В.Р., Рязанов Ю.И., Курочкин JI.M. Способ управления процессом разделения изопрен-изоамиленовой фракции. A.c. № 1524907, кл. ВОЮ 3/42, G 05 D 27/00. Заявлено 25.01.88; опуб. 30.11.89, бюл. № 44

36. Голубятников, В. А. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности [Текст] / В. А. Голубятников, В. В. Шувалов. -М.: Химия. -1985.-351с.

37. Голубятников, В. А. Автоматизация производственных процессов и АСУП в химической промышленности [Текст] / В. А. Голубятников, В. В. Шувалов. -М.: Химия. -1978. -376с.

38. Горбатов, В. С. Пакет программ для моделирования сложных динамических объектов [Текст] / В. С. Горбатов, В. А. Илларионов, А. А. Малюк, А. Е. Савин -Микропроцессорные средства и системы. -1990. -№3,4. -С.24-26

39. Гропп, Д. Методы идентификации систем [Текст] / Д. Гропп -М.: Мир. -1979. -304с.

40. Диалоговая система проектирования систем автоматического управления ДИСПАС, версия 2. М.: Изд-во МАИ. -1981.

41. Дональд Кнут Искусство программирования, том 1. Основные алгоритмы The Art of Computer Programming, vol.1. Fundamental Algorithms -3-е изд. [Текст] / Дональд Кнут -М.: «Вильяме».- 2006. -720с.

42. Дрейзин, В.Э. Проблемы создания АСУТП на базе современных программно-технических комплексов [Текст] / В.Э. Дрейзин, П.Н. Ишков // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. -2002. -№12. -С.1-5.

43. Дудников, Е.Г. Автоматическое управление в химической промышленности [Текст] / Е.Г. Дудников -М.: Химия. -1987. -368с.

44. Дьяконов, В. П. Matlab. Анализ, идентификация и моделирование систем : специальный справочник [Текст]/ В. П. Дьяконов -СПб. : Питер, 2002.-370 с.

45. Ерофеев, A.A. Теория автоматического регулирования: Учеб. для вузов [Текст] / A.A. Ерофеев -СПб.: Политехника.- 1998 -295с.

46. Заде, J1. Теория линейных систем [Текст] / JI. Заде, Ч. Дезоер -М., 1970. -704с.

47. Черных, И.В. SIMULINK среда создания инженерных приложений [Текст] / И.В. Черных - М.: «Диалог-МИФИ». -2004. -491с.

48. Иванов, A.B. Разработка и моделирование цифровой системы многосвязного управления процессом синтеза аммиака дис. ... канд. техн. наук : 051301, 051306 : защищена утв. / Иванов Андрей Валентинович. -Воронеж, 2009. -185 с. -Библиогр.

49. Идентификация динамических систем / Под ред. А. Немуры. -Вильнюс: Минтис. -1974. -286с.

50. Изерман, Р. Цифровые системы управления [Текст] / Р. Изерман; Пер. с англ. под ред. чл.-корр. АН СССР И.М. Макарова, -М.: Мир, 1984. -541с.

51. Каминскас, В. Идентификация динамических систем по дискретным наблюдениям [Текст] / В. Каминскас, -Вильнюс: Мокслас. -1982. - 246с.

52. Каминскас, В. Статистические методы в идентификации динамических систем / Под ред. А. Немуры. -Вильнюс: Минтис, 1975. -190с.

53. Катковник, В.Я. Многомерные дискретные системы управления [Текст] / В.Я. Катковник, Р.А. Полуэктов. -М.: Наука. -1966. -416с.

54. Кафаров, В.В. Математическое моделирование основных процессов химических производств [Текст] / В. В. Кафаров, М. В. Глебов. -М.: Высш. шк., 1991. -399с.

55. Ким, Д.П. Теория автоматического управления. Т.2. Многомерные, нелинейные, оптимальные и адаптивные системы: Учеб. Пособие [Текст] / Д.П. Ким. - М.: ФИЗМАТЛИТ. -2004. -464с.

56. Кленов, Б.Б. Расчет настроек регуляторов для многомерных объектов управления. «Успехи в химии и химической технологии» МКХ-Т -2000.РХТУ Д.И.Менделеева» / Б.Б. Кленов, А.Э. Софиев. МКХТ-2000. -т. 14.-№2. -М.: РХТУ.-2000. -с. 101.

57. Козенко, И.А. «Разработка методов и алгоритмов автоматизированного синтеза многосвязных систем цифрового управления» / И.А. Козенко // Материалы L отчетной научной конференции за 2011г. часть 2. -ВГУИТ. -Воронеж,- 2012.-91с.

58. Козенко, И.А. Способ идентификации динамических характеристик на основе распознавания графиков кривых разгона / И.А. Козенко // Материалы XLVIII отчетной научной конференции

преподавателей и научных сотрудников ВГТА за 2009г. часть 2. -ВГТА. -Воронеж. -2010. -135с.

59. Козенко, И.А. «Метод оценки вырожденности матриц» [Текст] / И.А. Козенко // Материалы I международной научно-практической интернет-конференции «Моделирование энергоинформационных процессов», ВГУИТ. -Воронеж. -2013.-244с.

60. Колмогоров, А.Н. Элементы теории функции и функционального анализа [Текст] / А.Н. Колмогоров, C.B. Фомин. М.: Наука. -2006. -572с.

61. Корн, Г. Справочник по математике. Определения, теоремы, формулы. [Текст] / Корн Г., Корн Т. - М.: Наука, главная редакция физико-математической литературы, 1973. - 832с.

62. Кудряшов, B.C. Автоматизированный синтез цифровых компенсаторов многосвязных систем управления на основе принципа автономности [Текст] /B.C. Кудряшов, Н.Р. Бобровников, C.B. Рязанцев, Ю.Н. Гридин // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2003.-№10.

63. Кудряшов B.C., Кузьменко В.В., Туйбарсов Ю.Н., Рязанов Ю.И., Буканов Г.Н., Черкасов Н.Г., Миронов H.A. Способ управления процессом ректификации с боковым отбором. A.c. № 1560256, кл. В 01 D 3/42. Заявлено 13.07.87; опуб. 30.04.90, бюл. № 16.

64. Кудряшов B.C., Румянцев Ю.А., Воротынцев В.А., Сыромятников A.A., Ветохин В.Н., Рязанов Ю.И., Черников JI.A. Устройство для автоматического управления процессом экстрактивной ректификации. A.c. № 1099974, кл. В 01 D 3/42. Заявлено 10.01.83; опуб. 30.06.84, бюл. № 24.

65. Кудряшов, B.C. Алгоритм синтеза адаптивного многосвязного цифрового управления [Текст] / B.C. Кудряшов, C.B. Рязанцев // Автоматизация технологических процессов: управление, моделирование, контроль, диагностика. Приложение к журналу «Мехатроника, автоматизация, управление».-№7. -2006. -С.2-7.

66. Кудряшов, B.C. Разработка программного обеспечения синтеза и реализации многосвязной цифровой системы управления процессом получения аммиака [Текст] / B.C. Кудряшов, C.B. Рязанцев, A.B. Иванов, И.А. Козенко // Международная научно-практическая конференция «Проблемы и инновационные решения в химической технологии», ВГТА, Воронеж. -2010. -С.178-181.

67. Кудряшов, B.C. Способ автоматизированного синтеза структуры передаточных функций автономных компенсаторов многосвязной цифровой системы управления [Текст] / B.C. Кудряшов, C.B. Рязанцев, A.B. Иванов, И.А. Козенко // Вестник Воронежской государственной технологической академии. Серия: информационные технологии, моделирование и управление. -№ 2. г./ВГТА. -Воронеж. -2011. -С. 16-20.

68. Кудряшов, B.C. «Метод моделирования и реализации многосвязных автономно-инвариантных цифровых систем управления» [Текст] / B.C. Кудряшов, C.B. Рязанцев, И.А. Козенко // Вестник Тамбовского государственного технического университета. -Том 18. -№2. -ТГТУ. Тамбов, 2012. -С.350-360.

69. Кудряшов, B.C. Алгоритм синтеза автономных компенсаторов многосвязной системы управления [Текст] / B.C. Кудряшов, C.B. Рязанцев, И.А. Козенко // Материалы XLVII отчетной научной конференции за 2008 год часть 2, ВГТА. -Воронеж. -2009. -С. 122.

70. Кудряшов, B.C. Метод расчета выходов автономных компенсаторов многосвязной цифровой системы управления произвольной размерности [Текст] /B.C. Кудряшов, C.B. Рязанцев, И.А. Козенко // Вестник Воронежской государственной технологической академии. Серия: информационные технологии, моделирование и управление, № 2, г./ВГТА, Воронеж. -2010. -С.21-26.

71. Кудряшов, B.C. Метод расчета численного значения выхода автономного компенсатора [Текст] / B.C. Кудряшов, C.B. Рязанцев, И.А. Козенко // Вестник Воронежской государственной технологической

академии. Серия: информационные технологии, моделирование и управление. -№ 2 (40). ВГТА. -Воронеж.-2009. -С. 14-19.

72. Кудряшов, B.C. Метод синтеза автономных компенсаторов многосвязной цифровой системы управления [Текст] / B.C. Кудряшов, C.B. Рязанцев, И.А. Козенко// XXIII международная научная конференция Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-23). Сборник трудов. Том 10. Сарат. гос. техн. ун-т. -Саратов. -2010. -С.73-75.

73. Кудряшов, B.C. Разработка пакета прикладных программ синтеза и моделирования многосвязных систем цифрового управления непрерывными технологическими процессами [Текст] / B.C. Кудряшов, C.B. Рязанцев, И.А. Козенко // Всероссийская научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых, ВГТА, Воронеж. -2009. -С.125-127.

74. Кудряшов, B.C. Разработка программного обеспечения информационной и управляющей подсистем АСУТП [Текст] / B.C. Кудряшов, C.B. Рязанцев, И.А. Козенко // Материалы III Международной научно-технической конференции за 2009 г. «Инновационные технологии и оборудование для пищевой промышленности» (приоритеты развития) Том 2, ВГТА, Воронеж. -2009. -398с.

75. Кудряшов, B.C. Разработка программного обеспечения АСУТП на базе приборов фирмы ОВЕН [Текст] /B.C. Кудряшов, C.B. Рязанцев, И.А. Козенко// Информационные и управляющие системы в пищевой и химической промышленности. Материалы Международной научно-практической конференции, ВГТА, Воронеж.- 2009. -С.128-131.

76. Кудряшов B.C., Рязанцев C.B., Сорокин C.B., Козенко И.А. «Модуль расчета автономных компенсаторов и эквивалентных объектов управления» // Свидетельство «Центра информационных технологий и систем органов исполнительной власти» №50201250364 от 26.03.2012.

77. Кудряшов B.C., Рязанцев C.B., Сорокин C.B., Козенко И.А. «Программный комплекс получения экспериментальных данных для проведения идентификации математической модели объекта управления» //

Свидетельство «Центра информационных технологий и систем органов исполнительной власти» №50201250365 от 26.03.2012.

78. Кудряшов B.C., Рязанцев C.B., Сорокин C.B., Козенко И.А. «Программное обеспечение реализации цифровых систем регулирования на базе микропроцессорных приборов» // Свидетельство «Центра информационных технологий и систем органов исполнительной власти» №50201250362 от 26.03.2012.

79. Кудряшов B.C., Рязанцев C.B., Сорокин C.B., Козенко И.А. «Синтез математической модели объекта управления» // Свидетельство «Центра информационных технологий и систем органов исполнительной власти» №50201151378 от 03.11.2011.

80. Кудряшов B.C., Рязанцев C.B., Сорокин C.B., Козенко И.А. «Синтез структурны передаточных функций автономных компенсаторов перекрестных связей автономно-инвариантных цифровых систем управления » // Свидетельство «Центра информационных технологий и систем органов исполнительной власти» №50201151377 от 03.11.2011.

81. Кудряшов B.C., Рязанцев C.B., Сорокин C.B., Козенко И.А. «Синтез управляющей части цифровой системы управления» // Свидетельство «Центра информационных технологий и систем органов исполнительной власти» №50201250363 от 26.03.2012.

82. Кудряшов, B.C. «Способ расчета эквивалентных объектов и инвариантных компенсаторов МЦСУ» [Текст] / B.C. Кудряшов, C.B. Рязанцев, Е.А. Хромых, И.А. Козенко // Материалы L отчетной научной конференции за 2011г. часть 2, ВГУИТ. -Воронеж. -2012. -С. 102.

83. Кудряшов, B.C. «Моделирование автономно-инвариантных цифровых систем управления» [Текст] / B.C. Кудряшов, C.B. Рязанцев, Е.А. Хромых, И.А. Козенко // Материалы L отчетной научной конференции за 2011г. часть 2, ВГУИТ. -Воронеж. -2012. -С. 101.

84. Кудряшов, B.C. Метод расчета (моделирования) автономных компенсаторов и систем управления [Текст] / B.C. Кудряшов, C.B. Рязанцев,

Е.А. Хромых, И.А. Козенко // Материалы IV Международной научной конференции Современные проблемы прикладной математики, теории управления и математического моделирования (ПМТУММ-2011), ВГУ. Воронеж. -2011. -С.164-167.

85. Кудряшов, B.C. Разработка алгоритма автоматизированного синтеза структуры автономных компенсаторов [Текст] / B.C. Кудряшов, C.B. Рязанцев, Е.А. Хромых, И.А. Козенко // Материалы XXIV Международной научной конференции Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-24) сборник трудов, том 6, секция 6,7, Саратов. -2011. -С.34-36.

86. Кудряшов B.C., Секретарев А.И., Кафаров В.В., Ветохин В.Н., Подольский Т.С., Румянцев Ю.А., Черников JI.A. Устройство для автоматического управления процессом экстрактивной ректификации. А.с. № 1001954, кл.3 В 01 D 3/42. Заявлено 11.12.81; опуб. 07.03.83, бюл. № 9

87. Кудряшов B.C., Сыромятников А.А., Портнов М.М., Бережецкий С.Е., Лякишев Р.Ю. Устройство для автоматического управления процессом экстрактивной ректификации. А.с. № 1599037, кл. В 01 D 3/42, G 05 D 27/00. Заявлено 18.04.88; опуб. 15.10.90, бюл. № 38.

88. Кудряшов, B.C. «Исследование метода расчета элементов управляющей части многосвязных систем» [Текст] / B.C. Кудряшов, C.B. Рязанцев, Е.А. Хромых, И.А. Козенко // Материалы XXVI Международной научной конференции Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-26 сборник трудов, том 1 секция 1,15, Саратов. -2013. -С.52-55.

89. Кудряшов, B.C. «Метод моделирования автономно-инвариантной цифровой системы управления» [Текст] / B.C. Кудряшов, C.B. Рязанцев, Е.А. Хромых, И.А. Козенко // Материалы XXV Международной научной конференции Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-25 сборник трудов, том 4 секция 6,7,13, Саратов. -2012. -С.137-138.

90. Кудряшов, B.C. «Методика расчета управляющей части многосвязных систем управления» [Текст] / B.C. Кудряшов, C.B. Рязанцев, И.А. Козенко // Материалы I международной научно-практической интернет-

конференции «Моделирование энергоинформационных процессов», ВГУИТ, Воронеж. -2013. -С.240.

91. Кудряшов, B.C. «Подход к анализу реализуемости автономно-инвариантной цифровой системы управления» [Текст] / B.C. Кудряшов, C.B. Рязанцев, Е.А. Хромых, И.А. Козенко // Материалы XXV Международной научной конференции Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-25 сборник трудов, том 4 секция 6,7,13, Саратов. -2012. -С.137.

92. Кудряшов, B.C. Синтез цифровых систем управления технологическими объектами Учеб. пособие / B.C. Кудряшов, В.К. Битюков, М.В. Алексеев, C.B. Рязанцев// Воронеж, гос. технол. акад. Воронеж, 2004. -336с.

93. Кудряшов, B.C. Синтез систем цифрового управления многосвязными нестационарными технологическими объектами: автореферат д. техн. наук : 051301, 051306 : защищена: утв. / Кудряшов Владимир Сергеевич . -Воронеж, 2005. -32с.

94. Курдюков, А.П. Основы робастного управления [Текст] / А.П. Курдюков - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана.-1995. -50с.

95. Курош, А.Г. Курс высшей алгебры. [Текст] / А. Г. Курош С.-Пб.: Лань. -2004. -432с.

96. Кухтенко, А.И. Проблема инвариантности в автоматике [Текст] / А.И. Кухтенко, Киев. -1963. -376с.

97. Льюнг, Л. О точности модели в идентификации систем [Текст] / Л. Льюнг // Техническая кибернетика. -1992. -№ 6. -С 55-64.

98. Мееров. М.В. Исследование и оптимизация многосвязных систем управления [Текст] / М.В. Мееров. -М.: Наука. -1986. -240с.

99. Мееров, М. В. Системы многосвязного регулирования [Текст]. / М.В. Мееров. -М.: Наука, 1965. -384с.

100. Менский, Б.М. Принцип инвариантности в автоматическом регулировании и управлении [Текст] / Б.М. Менский. М., -1972. -248с.

101. Методы анализа и синтеза сложных автоматических систем [Текст] / Под ред. П.И.Чинаева. -М.: Машиностроение. -1992. -404с

102. Методы классической и современной теории автоматического управления [Текст] / Под общ. ред. К.А. Пупкова. Т.З. Синтез регуляторов САУ М.: МГТУ. 2005. -616с.

103. Методы классической и современной теории автоматического управления. Т.4. Теория оптимизации систем автоматического управления [Текст] / Под ред. К.А. Пупкова и Н.Д. Егупова. М.:МГТУ, 2004.- 744с.

104. Мисриханов, М.Ш. Инвариантное управление многомерными системами [Текст] / М.Ш. Мисриханов, М.: Энерготомиздат, 2003. - 263с.

105. Морозовский, В.Т. Многосвязные системы автоматического регулирования [Текст] /В.Т. Морозовский, -М.: Энергия, 1970. -288с.

106. Новиков, Ф.А. Дискретная математика для программистов [Текст] / Новиков Ф.А. - СПб: Питер, 2004. - 304с.: ил.

107. Ордынцев, В.М. Математическое описание объектов автоматизации [Текст] / В.М. Ордынцев, - М: Машиностроение, 1965. -360с.

108. Острем, К. Системы управления с ЭВМ: Пер. с англ. [Текст] / Б. К. Острем, Виттенмарк, -М.: Мир, 1987. -480с.

109. Петров, Б.Н. Теория автоматического управления. Избранные труды [Текст] / Б.Н. Петров, М.: Наука, Т.1. 1983. -432с.

110. Петров, Б.Н. О реализуемости условий инвариантности, Теория инвариантности и ее применение в автоматических устройствах [Текст] / Б.Н. Петров, Изд-во АН УССР, 1959. -

111. Поляк, В.Т. Робастная устойчивость и управление [Текст] / В.Т. Поляк, П.С. Щербаков, М.: Наука, -2002. - 273с.

112. Поляков, А.Ю. Методы и алгоритмы компьютерной графики в примерах на Visual С++, 2-е изд., перераб. и доп [Текст] / А.Ю. Поляков, -СПб.: БВХ-Петербург, 2003. - 560 е.: ил.

113. Попов, Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления [Текст] / Е.П. Попов, - М.: Наука, 1976, -758с.

114. Прангишвили, И.В. Основы построения АСУ сложными технологическими процессами [Текст] / И.В. Прангишвили, A.A. Амбарцумян -М., 1994. -305с.

115. Р. Дорф, Р Бишоп. Современные системы управления [Текст] / Пер. с англ. Б.И. Копылова. М.: Лаборатория Базовых знаний. 2002. - 832с.

116. Райбман, Н.С. Построение моделей процессов производства [Текст] /Н.С. Райбман, В.М. Чадеев -М.: Энергия, 1975. -372с.

117. Растригин, Л.А. Введение в идентификацию объектов управления [Текст] / Л.А. Растригин, Н.Е. Маджаров -М.: Энергия, 1977. -216с.

118. Рей, У.Х. Методы управления технологическими процессами [Текст] / У.Х. Рей, -М.: Мир, 1983, -368с

119. Ротач, В.Я. Расчет динамики промышленных автоматических систем регулирования [Текст] / В.Я. Ротач, -М.: Энергия, 1973. -440с.

120. Ротач, В.Я. Теория автоматического управления теплоэнергетическими процессами [Текст] / В.Я. Ротач, -М.: Энергоатомиздат, -1985. -295с.

121. Рябинин, Д.Д. Смесительные машины для пластических масс и резиновых смесей [Текст] / Д.Д. Рябинин, Ю.Е. Лукач, М.: Машиностроение, 1969. -437с.

122. Рязанцев, C.B. Автоматизированный синтез автономных компенсаторов многосвязной ЦСУ на основе символьного обращения матриц [Текст] / C.B. Рязанцев, И.А. Козенко // Материалы XLVIII отчетной научной конференции преподавателей и научных сотрудников ВГТА за 2009г. часть 2, ВГТА, Воронеж 2010. -134с.

123. Рязанцев, C.B. Разработка структуры программно обеспечения управляющей подсистемы АСУТП на базе приборов фирмы ОВЕН [Текст] / C.B. Рязанцев, И.А. Козенко // Материалы студенческой научной конференции за 2009 год, ВГТА, Воронеж, -2009. -С 165-166.

124. Рязанцев, C.B. Способ численного расчета автономной ЦСУ в среде проектирования программного обеспечения [Текст] / C.B. Рязанцев,

Е.А. Хромых, И.А. Козенко // Материалы XLIX отчетной научной конференции преподавателей и научных сотрудников ВГТА за 2010г. часть 2, ВГТА, Воронеж. -2011., -С.105.

125. Рязанцев, C.B. Реализация алгоритма получения структуры передаточных функций автономных компенсаторов в среде Builder [Текст] / C.B. Рязанцев, Е.А. Хромых, И.А. Козенко // Материалы XLIX отчетной научной конференции преподавателей и научных сотрудников ВГТА за 2010г. часть 2, ВГТА, Воронеж. -2011. -С.104.

126. Рязанцев, C.B. Разработка алгоритмов синтеза адаптивной цифровой системы управления многомерными объектами в условиях нестационарности [Текст]: дис. ... канд. техн. наук : 051301 : защищена 24.12.03 : утв. 09.04.04 / Рязанцев Сергей Васильевич. -Воронеж, 2003. -185 с. -Библиогр.

127. Рязанцев, C.B. «Способ расчета управляющей части автономно-инвариантных цифровых систем управления» [Текст] / C.B. Рязанцев, Е.А. Хромых, A.B. Иванов, И.А. Козенко // Материалы XXV Международной научной конференции Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-25 сборник трудов, том 4 секция 6,7,13, Саратов. 2012. -С.132-134.

128. Сейдж, Э.П. Идентификация систем управления [Текст] / Э.П. Сейдж, Дж. Л. Мелса, -М.: Наука, -1974. -248с.

129. Смагина, Е.М. Вопросы анализа линейных многомерных объектов с использованием понятия нуля системы [Текст] / Е.М. Смагина, Томск: Изд-во Томского ун-та. -1990. -160с.

130. Соболев, О.С. Методы исследования линейных многомерных систем [Текст] / О.С. Соболев, -М.: Энергия, 1985.-121с.

131. Современные методы идентификации систем [Текст] / Под ред. П. М. Эйкхоффа. М. Мир, 1983. - 400с.

132. Справочник по теории автоматического управления [Текст]/ Под ред. A.A. Красовского. М.: Наука, 1987.-712с.

133. Сыромятников, A.A. Регулирование процесса экстрактивной ректификации по показателям качества [Текст] / A.A. Сыромятников, B.C. Кудряшов // Промышленность синтетического каучука. Науч.-техн. реф. сб. №2.-1978. -С.7-11.

134. Уонэм, М. Линейные многомерные системы управления [Текст] / М. Уонэм, -М: Наука, 1980. -376с.

135. Уткин, A.B. Метод расширения пространства состояния в задаче синтеза автономного управления [Текст] / A.B. Уткин //АиТ. 2007. -№6. -С. 25-51.

136. Хромеенков, В.М. Технологическое оборудование хлебозаводов и макаронных фабрик [Текст] / В.М. Хромеенков, - СПб.: ГИОРД, 2004. -496 е.: ил.

137. Цыпкин, Я.3. Основы информационной теории идентификации [Текст] / Я.З. Цыпкин -М.: Наука, -1984. - 320с.

138. Чаки, Ф. Современная теория управления [Текст] / Ф. Чаки, М., 1975.-424с.

139. Честнов, В.Н. Синтез цифровых #„- регуляторов состояния многомерных систем заданной точности [Текст] / В.Н. Честнов // Автоматика и телемеханика, 2005. -№., -С.46-51.

140. Честнов, В.Н. Синтез регуляторов многомерных систем по заданному радиусу запасов устойчивости на базе процедуры Н°°-оптимизации [Текст] / В.Н. Честнов // АиТ. - 1999. - №7. - С. 100-109

141. Чинаев, П.И. Многомерные автоматические системы [Текст] / П.И. Чинаев, Издательство технической литературы УССР, 1963. -278с.

142. Шлихт, Г.Ю. Цифровая обработка цветных изображений [Текст] / Г.Ю. Шлихт. - М.: ЭКОМ, 1997 - 336с.

143. Штейнберг, Ш.Е. Идентификация в системах управления [Текст] / Ш.Е. Штейнберг, -М.: Энергоатомиздат, 1987. -80с.

144. Штейнберг, Ш.Е. Пакет программ ПС-3 для обработки и анализа массивов наблюдений, создания математических моделей, расчета систем

управления и регулирования [Текст] / Ш.Е. Штейнберг// Приборы и системы управления, 1993. -№12. -С.42-45.

145. Щипанов, Г.В. Теория и методы проектирования автоматических регуляторов [Текст] / Г.В. Щипанов // Автоматика и телемеханика. -1939. -№1. -С.49-66.

146. Юсупов, П.М. Элементы теории идентификации технических объектов [Текст] / П.М. Юсупов. - М.: Изд-во МО СССР, -1974. -202с.

147. Янушевский, Р.Т. Теория линейных оптимальных многосвязных систем управления [Текст] / Р.Т. Янушевский,. -М.: Наука, 1972. -464с.

148. Эйкхофф, П. Основы идентификации систем управления [Текст] / П. Эйкхофф, -М., 1975. -686с.

149. Boksenbom A., Hood R. General algebraic method applied to control analysis of complex engine types [Текст] / Boksenbom A., Hood R. // NACA Tech. Rep. 1950. No. 980

150. MATLAB User's Guide [Электронный ресурс], Math Works, 2012.

151. Owens D.H. Feedback and multivariable systems.- London : Peter Peregrines, 1978, -318p

152. Rosenbrock H.H. State-space and multivariable theory. The Nelson and Sons. L.T.D., 1970.

153. Isermann R. Digitale regelsysteme. -Berlin; Heidelberg; New York; London; Paris; Tokyo: Springer, 1987. -580p.

154. Stein Th. Regelung und Ausgleich in Dampfanlagen. -Berlin, 1926. -404p.

ПРИЛОЖЕНИЕ Копии актов об использовании результатов работы

УТВЕРЖДАЮ

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по науке, технике и

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы аспиранта ФГБОУ ВПО ВГУИТ Козенко Ивана Александровича

В рамках научно-технического сотрудничества ООО «Нефтехимпроект КНГ» и кафедры информационных и управляющих систем ФГБОУ ВПО Воронежского государственного университета инженерных технологий при разработке автоматизированной системы управления процессом производства стирола на ОАО «Пластик» г. Узловая Тульской области использовались предложенные методики, алгоритмы и комплекс программ автоматизированного синтеза, моделирования и реализации цифровых многосвязных систем управления, позволивших осуществить:

1) разработку математической модели многомерного объекта управления, включая получение экспериментальных данных, формирование структуры взаимосвязи входов и выходов, определение структуры и расчет параметров моделей каналов, проверку адекватности и выработку рекомендаций по выбору модели;

2) расчет управляющей части цифровой системы управления, включая оптимизацию регуляторов численным методом по эквивалентным объектам, синтез автономных компенсаторов перекрестных связей и инвариантных компенсаторов возмущений;

3) моделирование, реализацию и адаптацию управляющей части систем управления.

Анализ результатов апробации системы показал, что ее использование позволяет улучшить качество управления процессом производства стирола за счет:

1) реализации связного цифрового управления, учитывающего внутренние перекрестные связи в объекте;

2) повышения точности и эффективности синтеза, реализации и адаптации законов управления на основе предложенных методик, алгоритмов и комплекса программ;

3) автоматизации значительного числа этапов синтеза многосвязной системы управления;

4) снижение времени и трудоемкости при разработке, моделировании и реализации системы;

5) высокой скорости адаптации, не требующей пересчета всех элементов управляющей части и выполнения большого объема аналитических преобразований.

От ООО «Нефтехимпроект КНГ»: От ФГБОУ ВПО ВГУИТ:

а проектирования

ШВ. Ромасенко

Ассистент каф. ИУС И.А. Козенко

АКТ

ехнике и производству

2013г.

об использовании результатов диссертационной работы аспиранта ФГБОУ ВПО ВГУИТ Козенко Ивана Александровича «РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ, АЛГОРИТМОВ И КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СИНТЕЗА МНОГОСВЯЗНЫХ СИСТЕМ ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ»

Настоящим актом подтверждается, что в Воронежском государственном университете инженерных технологий кафедры информационных и управляющих систем в процессе обучения инженеров, бакалавров и магистров по курсам «Основы цифрового управления», «Цифровые многосвязные системы», «Автоматизированные системы управления технологическими процессами отрасли» специальностей 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств», 220400 «Управление и информатика в технических системах» и 230400 «Информационные системы и технологии» использованы следующие результаты диссертационной работы Козенко

1. Усовершенствованы следующие разделы курсов лекций по указанным дисциплинам:

а) Синтез математической модели многомерного объекта управления.

б) Синтеза структуры ПФ автономных цифровых компенсаторов многосвязных систем, базирующийся на векторно-матричном описании.

в) На основе системного анализа методика и алгоритмы расчета численных значений выходов элементов управляющей части многосвязных цифровых систем управления, включая автономные и инвариантные компенсаторы, эквивалентные объекты управления.

г) Методика и алгоритм автоматизированной проверки реализуемости автономно-инвариантных цифровых систем управления, характеризующийся отсутствием аналитических преобразований.

2. Под руководством научного руководителя профессора кафедры ФГБОУ ВПО ВГУИТ Кудряшова B.C., научного консультанта доцента кафедры ИУС Рязанцева C.B. и при непосредственном участии аспиранта Козенко И.А в период с 2009г. по 2013г. создан комплекс проблемно-ориентированного прикладного программного обеспечения синтеза, моделирования и реализации многосвязных цифровых систем управления, а также получено 6 свидетельств «Центра информационных технологий и систем органов исполнительной власти» регистрации алгоритмов и программ. Разработанное программное обеспечение использовано при выполнении лабораторных и практических работ по перечисленным выше дисциплинам.

Применение результатов диссертационной работы в учебном процессе повышает качество подготовки студентов по указанным специальностям и позволяет эффективно использовать разработанное Козенко И.А. алгоритмическое и программное обеспечение на базе средств вычислительной и микропроцессорн

И.А.:

Зав. каф. ИУС, д.т.н., доц. Научный руководитель, проф. каф. ИУС Научный консультант, доц. каф. ИУС Аспирант каф. ИУС

Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский государственный технический университет» Воронежский областной центр новых информационных технологий

CNIT

394026, Воронеж, Московский проспект, 14, ОЦ H ИТ тел. [phone] факс [phone] E-mail - yuiasovtëtfvorstu.ru

ÛI/ÛV.JÛ/J, № OZ/y/v - о rz.

На №

Настоящим удостоверяется, что программное средство «Программное обеспечение реализации цифровых систем регулирования на базе микропроцессорных приборов», разработанное в ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (авторы - Кудряшов B.C., Рязанцев C.B., Сорокин C.B., Козенко И.А., научный руководитель - профессор Кудряшов B.C.), зарегистрировано в государственном информационном фонде неопубликованных документов ФГНУ «Центр информационных технологий и систем органов исполнительной власти» (№ 50201250362 от 26.03.2012),

Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский государственный технический университет» Воронежский областной центр новых информационных технологий

CNIT

394026, Воронеж, Московский проспект, 14, ОЦНИТ тел. [phone] факс [phone] E-mail - [e-mail]

()¥. û Y ZO/2^ O/SV/ç - ¿7. ^ С На№ /

Настоящим удостоверяется, что программное средство

«Программный комплекс получения экспериментальных данных для проведения идентификации математической модели объекта управления», разработанное в ФГБОУ ВПО «Воронежский

государственный университет инженерных технологий» (авторы -Кудряшов B.C., Рязанцев C.B., Сорокин C.B., Козенко И.А., научный руководитель - профессор Кудряшов B.C.), зарегистрировано в государственном информационном фонде неопубликованных документов ФГНУ «Центр информационных технологий и систем органов исполнительной власти» (№ 50201250365 от 26.03.2012),

Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский государственный течнический университет» Воронежский областной центр новых информационных технологий

CNIT

394026, Воронеж, Московский проспект, 14, ОЦНИТ тел [phone] факс [phone] Ь-mail - yuiasox ш,\ oisiu iu

№ OrWtfi ^ЛС^Л2

Ha № /

Настоящим удостоверяется, что программное средство «Модуль расчета автономных компенсаторов и эквивалентных объектов»,

разработанное в ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (авторы - Кудряшов B.C., Рязанцев C.B., Сорокин C.B., Козенко И.А., научный руководитель - профессор Кудряшов B.C.), зарегистрировано в государственном информационном фонде

неопубликованных документов ФГНУ «Центр информационных технологий и систем органов исполнительной власти» (№ 50201250364 от 26.03.2012).

Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский государственный технический университет» Воронежский областной центр новых информационных технологий

CNIT

394026, Воронеж, Московский проспект, 14, ОЦНИТ тел [phone] факс [phone] . E-mail - yarasovfovoistu ас.m

M ■//. Jo tf № Û/Yr/O^ÇY

Ha № 7

Настоящим удостоверяется, что программное средство «Синтез структуры передаточных функций автономных компенсаторов перекрестных связей автономно-инвариантных цифровых систем управления», разработанное в ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (авторы -Кудряшов B.C., Рязанцев C.B., Сорокин C.B., Козенко И.А., научный руководитель - профессор Кудряшов B.C.), зарегистрировано в государственном информационном фонде неопубликованных документов ФГНУ «Центр информационных технологий и систем органов исполнительной власти» (№ 50201151377 от 03.11.2011),

Директор ОЦ НИТ ФГБОУ ВПО «ВГТУ» ' МОрасов

Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский государственный технический университет» Воронежский областной центр новых информационных технологий

CNIT

394026, Воронеж, Московский проспект, 14, ОЦНИТ тел [phone] факс [phone]

Настоящим удостоверяется, что программное средство «Синтез математической модели объекта управления», разработанное в ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (авторы - Кудряшов B.C., Рязанцев C.B., Сорокин C.B., Козенко И.А., научный руководитель - профессор Кудряшов B.C.), зарегистрировано в государственном информационном фонде неопубликованных документов ФГНУ «Центр информационных технологий и систем органов исполнительной власти» (№ 50201151378 от 03.11.2011).

Ж*

il - нпаьоуГс/ \ oi sin ас i u

№ ¿ÏY/p/û - Jp

На №

Директор ОЦ НИТ ФГБОУ ВПО «ВГТУ»

Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

[Ь(

высшего профессионального образования «Воронежский государственный технический университет» Воронежский областной центр новых информационных технологий

394026, Воронеж, Московский проспект, 14, ОЦ H ИТ тел. [phone] факс [phone] E-mail - yurasov(fl)vorstii.ru

Настоящим удостоверяется, что программное средство «Синтез управляющей части цифровых систем управления», разработанное в ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (авторы - Кудряшов B.C., Рязанцев C.B., Сорокин C.B., Козенко И.А., научный руководитель - профессор Кудряшов B.C.), зарегистрировано в государственном информационном фонде

неопубликованных документов ФГНУ «Центр информационных технологий и систем органов исполнительной власти» (№ 50201250363 от 26.03.2012).

CNIT

OfeYJÛtâih OS/Y/O- ÛCJ.

LI ~ \ГЛ /

На №

Директор ОЦ НИТ

ФГБОУ ВПО «ВГТУ»