Основы автоматики и системы автоматического управления. Лабораторный практикум - Барышев Г.А.
ISBN 5-8265-0234-7
Скачать (прямая ссылка):
ЭСУ и нечетким исходным данным перейти к четкой постановке ЗОУ и
структурной модели ЭСУ, при этом обеспечивается решение следующих задач
проектирования:
• дефадзификация нечетких исходных данных;
• идентификация математической модели объекта управления.
3 Создание математического обеспечения (МО) контроллера. Данный этап
включает:
• анализ ЗОУ, многовариантный синтез ОУ, численное и графическое
моделирование ОУ на ЭВМ;
• выбор наилучшей модели ЗОУ, получение алгоритма для совмещенного
синтеза ОУ, получение алгоритма для системы имитационного моделирования.
4 Разработка и реализация программно-технической концепции управляющего
устройства, здесь выполняются следующие работы:
• выбор микропроцессорного устройства управления;
• разработка управляющей программы для устройства управления по
полученному на предыдущем этапе алгоритму синтеза ОУ;
• разработка программы-имитатора объекта управления для ЭВМ по алгоритму,
полученному для системы имитационного моделирования;
• имитационное моделирование функционирования ЭСУ с использованием ЭВМ и
выбранного устройства управления;
• проверка адекватности модели и коррекция прикладной программы;
• запись отлаженной программы в постоянное запоминающее устройство ИВУ
(на современных моделях контроллеров происходит автоматически при
загрузке программы).
5 Проведение имитационных и (или) натурных испытаний на объекте.
После каждого этапа может возникать необходимость в возвращении на
предыдущие этапы с
целью снятия возникающих неопределенностей или перехода к другому
варианту ЭСУ. Данные работы представляют собой дефадзификацию
нечеткостей, имеющих место на всех этапах проектирования.
Методология оперативного проектирования предполагает рассмотрение этапов
совместно с основными потоками информации. Информационно-технологическая
схема автоматизированного проектирования ЭСУ представлена на рис. 2.6. На
схеме используются следующие обозначения: XM , Xf , Xs , Xz - информация,
полученная от пользователя соответственно о модели, функционале,
стратегии и условиях ЗОУ, u*(t) - i-ый вид функций оптимального
управления; V* - множество видов функций оптимального управления для
проектирования ЭСУ; Av,Ap,Af,Az - алгоритмы соответственно определения
видов функции ОУ, расчета ее параметров, минимизируемого функционала и
значения фазовых координат; и*, z*, I* - результаты численного
эксперимента работы алгоритмов Av, Ap, Af, Az; Tc - аппаратные
средства; П - программное обеспечение.
Результаты работ по проектированию ЭСУ можно условно представить
четверкой
Y = (Y Y T Y )
± V-1 з > -1 м> -ic> -1п/5
здесь Yj - набор сведений, характеризующих конкретную ЗОУ; Y,^ -
математическое обеспечение, необходимое для решения ЗОУ и работы ЭСУ,
включая модели, алгоритмы и т.д.; Тс - аппаратные средства; Yп -
программное обеспечение.
На начальных этапах проектирования (блоки 1, 2) создается математическая
модель М и формулируется ЗОУ Z. В случае неопределенности информации о
модели или условий ЗОУ они рассматриваются как нечеткие множества. Для
выполнения работ по "снятию нечеткости" блок дефадзификации вырабатывает
корректирующую информацию W(M), W(Z).
По выходным данным блоков 1, 2 в блоке 3 вырабатывается рабочий
вариант
проектируемой системы в форме модели ЗОУ K0 = < M0, F0, S0, Z0 > из
группы ра-
бочих моделей K0. Аналогично выполняются работы последующих блоков, т.е.
четкая информация поступает на последующий этап проектирования, а
нечеткая - на дефадзификацию. При этом после де-фадзификации
проектирование может начинаться с любого предыдущего этапа.
Проведение натурных экспериментов (блок 9) имеет своей целью проверку
адекватности модели в режимах, близких к оптимальным, работоспособности
выбранной стратегии управления, возможности реализации сформированных
алгоритмов для расчета оптимальных управляющих воздействий, точности
выхода на конечное значение фазовых координат и оценку величины
минимизируемого функционала.
Информационно-технологическая схема проектирования является
концептуальной основой автоматизированной среды для оперативной
разработки ЭСУ.
В заключение раздела выделим основные положения автоматизированного
проектирования ЭСУ.
1 Задача проектирования ЭСУ формулируется как задачи оптимизации. В
качестве критериев оптимальности здесь могут рассматриваться минимум
среднего значения функционала ЗОУ, минимум затрат на разработку ЭСУ и
другие. Важной особенностью задачи является возможность нечеткого задания
исходных данных. Сформулированная задача относится к числу нелинейных
целочисленных задач математического программирования большой размерности.
Единого метода таких задач не существует. Как правило, данная задача в
процессе решения разбивается на ряд подзадач.
2 Наиболее важной подзадачей общей задачи разработки ЭСУ является задача
оптимального управления. Математическая постановка ЗОУ и методы анализа и
синтеза ОУ рассматривается с позиции выделения опорных информационных
