9:00 — 19:00
Каталог

Самонастраивающиеся системы в судовой автоматике

Артикул: 00204385
В наличии
Автор: Суевалов Л.Ф.
Издательство: Судостроение (все книги издательства)
Место издания: Ленинград
Год: 1966
Формат: 60x90/16 (~145х215 мм)
Переплет: Твердый переплет
Страниц: 236
Вес: 315 г
185 v
-
+

В книге излагаются общие принципы построения самонастраивающихся систем и приводится их классификация. Отражены некоторые новые вопросы теории: рассмотрены критерии оптимизации автоматических систем, методы формирования алгоритмов самонастройки, способы получения информации о внешних воздействиях и о параметрах объекта управления, методы расчета контуров самонастройки.
Подробно освещены вопросы построения регуляторов самонастройки для двух классов судовых автоматических систем: систем стабилизации судов на курсе и систем . управления , успокоителями качки. Анализируются различные возможные варианты самонастройки этих систем и методы их расчета. Определенное внимание уделено оптимизации с помощью самонастройки некоторых других судовых систем.
Книга предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся проектированием и расчетом с автоматических систем, и может быть полезной студентам высших учебных заведений,' изучающим эти вопросы.

Введение
Автоматизация производственных процессов достигла в настоящее время высокого уровня во всех областях техники. Однако особенно важное значение приобретает задача совершенствования систем для обеспечения оптимальных режимов работы управляемых объектов. Оптимизация процессов управления приводит к непосредственному повышению производительности труда вследствие увеличения точности и быстродействия систем управления и улучшения таких качественных показателей автоматизированных установок, как их надежность, компактность и стоимость.
Таким образом, функции управления и контроля,, которые автоматические системы берут на себя, заменяя человека, должны выполняться этими системами наилучшим образом. Пути оптимизации автоматических систем различны. Одним из них, получившим интенсивное развитие за последние годы, является применение так называемых самонастраивающихся автоматических систем СНС. В определенном смысле самонастройку автоматических систем можно рассматривать как еще один шаг вперед на пути их усовершенствования и придания им способностей, свойственных человеку. При ручном управлении человек не только выполняет функции обратной связи, но и производит перестройку управления, выбирая в соответствии с внешними условиями тот или иной оптимальный режим работы управляемого объекта. В самонастраивающихся автоматических системах также происходит непрерывное изменение их структуры или параметров для достижения наилучших режимов работы управляемого объекта. Этот путь автоматического приспособления систем управления к изменяющимся внешним условиям представляется весьма перспективным и к изучению его возможностей за последние годы проявляется исключительный интерес.
Специфика функций. и структуры самонастраивающихся автоматических систем станет особенно наглядной, если кратко проследить основные этапы развития систем управления.
Первый этап в развитии систем автоматики составили системы с разомкнутым циклом или разомкнутые автоматические системы,
Структурная схема системы с разомкнутым циклом показана на рис. 1. На этом рисунке: р - регулятор, Об - объект управления, § - управляющее воздействие, ( - возмущающее воздействие (нагрузка), и - регулирующее воздействие, х - регулируемая (выходная) величина. В таких системах регулирующее воздействие не зависит ни от выходной величины х, ни от нагрузки /. Режим работы регулятора
настраивается заранее. Примером разомкнутой автоматической системы может служить система управления скоростью вращения электродвигателя постоянного" тока, изображенная на рис. 2. Перемещая движок 2 потенциометра 1, добиваются изменения величины тока в обмотке возбуждения 3 генератора 4. Вследствие этого изменяется напряжение на зажимах якоря двигателя 5 (которое является регулирующим воздействием и). При постоянном возбуждении двигателя таким способом изменяется его скорость вращения. Изменения скорости вращения могут быть зафиксированы измерительным прибором (вольтметром ) 7, питающемся оттахогенератора 6, насаженного на вал электродвигателя. Внешними воздействиями являются перемещение движка § и изменение нагрузки двигателя /. Подобные системы обладают весьма существенными недостатками:
- регулируемая величина х фактически не оказывает влияния на процесс регулирования;
- регулирующее воздействие и в процессе работы при изменении нагрузки не корректируется;
- при заблаговременной настройке системы нельзя предусмотреть все возможные изменения нагрузки и других условий работы.
По этим причинам заранее рассчитанный процесс может весьма сильно отличаться от реального. Тем не менее ввиду простоты и того, что во многих случаях условия работы автоматизируемых объектов изменяются мало, разомкнутые системы широко применяются в технике.
Второй этап в развитии систем автоматики составили системы с замкнутым циклом, которые являются более совершенными системами автоматического управления. Типовая структурная схема замкнутой автоматической системы показана на рис. 3. Новым элементом на этой схеме является обратная связь Ос.
Примером одной из простейших замкнутых систем может служить система автоматической стабилизации скорости вращения электродвигателя постоянного тока (рис. 4). Эта схема отличается от предыдущей тем, что напряжение от тахогенератора 6, пропорциональное угловой скорости вращения электродвигателя 5, непрерывно сравнивается с некоторым эталонным напряжением, снимаемым движком 2 с потенциометра /, а разность этих двух сигналов через усилитель 7 поступает на обмотку возбуждения 3 генератора 4. Эта разность напряжений по существу и является регулирующим воздействием. Как видно, регулируемая величина участвует в формировании этого сигнала. Вообще в замкнутых системах, в отличие от разомкнутых систем, регулирующее воздействие является функцией управляющего и возмущающего воздействий, а также регулируемой величины. Таким образом, в процессе регулирования величина регулирующего воздействия изменяется и корректируется в зависимости от того, насколько точно выполняется задание.
Несмотря на большее совершенство по сравнению с разомкнутыми системами рассмотренные, замкнутые автоматические системы с неизменными параметрами и структурой все" же обладают существенными недостатками. Они не могут обеспечить оптимальности работы системы, если изменяется характер внешних воздействий (управляющих или возмущающих) или если изменяются параметры объекта управления. Оптимальность может оцениваться различными критериями (подробно о критериях оптимальности речь будет идти ниже), для простоты можно принять за критерий оптимальности точность. В таком случае нужно констатировать, что системы с неизменными структурой и параметрами не обеспечивают наивысшей возможной точности в условиях изменяющихся внешних воздействий и при переменных параметрах объекта управления.
Новым, третьим этапом, следует считать развитие самонастраивающихся систем, которые могут приспосабливаться к изменениям внешних условий. На рис. 5 изображена структурная схема самонастраивающейся автоматической системы. По сравнению со структурной схемой замкнутой системы новым элементом является управляющее устройство УУ. Функции управляющего устройства сводятся к тому, чтобы, получив информацию о внешних воздействиях и параметрах объекта управления, методом поиска или по заранее рассчитанной программе изменить структуру и параметры регулятора для обеспечения оптимального режима работы управляемого объекта. По существу управляющее устройство является "регулятором к регулятору". Однако в отличие от регуляторов, работающих по отклонению или по отклонению и возмущению, этот регулятор должен выполнять более сложные логические функции. Специфика самонастраивающихся систем в отношении их функций состоит в том, что наряду с выполнением поставленной перед системой задачи (стабилизация, слежение, программное управление) они одновременно решают и задачу оптимизации режима управления, автоматически изменяя свою структуру и параметры. Специфика самонастраивающихся систем в отношении структуры состоит в том, что в отличие от систем самонастраивающихся они имеют, кроме регулятора, еще дополнительное логическое устройство и дополнительный контур - контур самонастройки, назначение которых состоит в логической переработке информации об изменяющихся внешних условиях и в последующем воздействии на основной контур системы управления. Эффект от применения самонастройки в разных случаях различен, но он будет тем большим, чем шире диапазон изменения характеристик внешних воздействий и параметров объектов управления.
Практическое применение принципов самонастройки, а также развитие теории самонастраивающихся систем началось лишь за последние десятилетия. Новые возможности появились, с одной стороны, в связи с тем, что развитие вычислительной техники и элементов логического действия дает возможность реализовать достаточно сложные алгоритмы, позволяющие решать задачи оптимизации. С другой стороны, развитие теории автоматического управления позволило вплотную подойти к решению весьма сложных задач анализа и синтеза самонастраивающихся систем.
Большая работа в области автоматической оптимизации проводилась и проводится в СССР. В 1940 г. Ю. С. Хлебцевич разработал схему электрического регулятора экономичности для поддержания максимального значения коэффициента полезного действия [43]. В 1945 г. В. В. Казакевич в своей диссертации предложил, а также теоретически и экспериментально исследовал несколько вариантов автоматических оптимизаторов. В 1946 г. в работе А. П. Юркевича [50] решена задача оптимизации числа оборотов авиационного двигателя.
Начиная с 50-х годов исследования в области самонастраивающихся систем начинают проводиться с еще большей интенсивностью. Из работ советских авторов необходимо отметить работы А. Г. Ивахненко [16], [17], А. А. Красовского [20], А. А. Фельд-баума [42], В. М. Кунцевича [22], И. С. Моросанова [25], П. И. Чинаева [47] и других. Многие самонастраивающиеся системы уже внедрены в практику. В ряде областей техники, в том числе в судовой автоматике, применение принципов самонастройки ожидает своего решения.
Многие судовые автоматические системы работают в условиях, которые требуют "приспособления регуляторов, если ставится задача их оптимизации. Так все системы автоматического управления движением судна, в которых объектом является судно (системы управления судном по курсу, системы управления успокоителями качки, системы управления поступательным движением), должны иметь регуляторы, приспосабливающиеся к характеристикам объекта. Последние изменяются по ряду причин, важнейшей из которых является переменная скорость движения судна. Изменяются в этих системах и характеристики внешних воздействий (волнение, ветер, сопротивление воды и т. п.). Для обеспечения оптимальной работы объекта регуляторы должны учитывать такие изменения внешних воздействий. Отсюда возникает важная и сложная задача разработки самонастраивающихся регуляторов для систем автоматического управления движением судов.
Другой областью возможного применений принципов самонастройки в судовой автоматике являются системы управления различными энергетическими установками. В этом случае оптимизация должна преследовать цель - поддерживать такой режим работы энергетических установок, при котором (наряду со стабилизацией таких параметров, как давление, температура, скорость вращения и т. п.) установки работали бы наиболее экономично (с наиболее высоким коэффициентом полезного действия). Ввиду того, что экономичность работы энергетических установок зависит от большого числа факторов, учесть которые довольно трудно, решение этой задачи должно быть автоматизировано.
Использование принципов самонастройки может оказаться плодотворным в автоматических системах, служащих для сбора информации (в радиолокационных и других установках). В этом случае одна из важнейших задач состоит в достижении высокой точности работы в условиях различных по характеру и по уровню полезных сигналов и помех. Автоматическая настройка регуляторов, обеспечивающих оптимальные режимы работы, может быть осуществлена с помощью самонастраивающихся систем.
На судах различных классов, кроме указанных выше автоматических систем, существует ряд других, выполняющих разнообразные функции. Во всех случаях, когда условия работы этих систем изменяются в широких пределах, может потребоваться автоматическая настройка на оптимальные режимы"
Задача настоящей книги состоит в том, чтобы на основе систематизации сведений по теории самонастраивающихся систем исследовать некоторые возможности применения принципов самонастройки в судовой автоматике.

Купили "Самонастраивающиеся системы в судовой автоматике"? Поделитесь отзывами с другими покупателями.

Отправить
Оставьте Ваш телефон, и мы Вам перезвоним.


Позвоните мне