автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Эвристические многокритериальные методы исследования систем автоматизации технологических процессов

На правах рукописи

Г Г 5 ОД 2 5 дп? £303

КОЛОМЫЦЕВ Вячеслав Григорьевич

ЭВРИСТИЧЕСКИЕ МНОГОКРИТЕРИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Специальность 05.13.07 - Автоматизация технологических процессов

и производств (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пермь 2000

Работа выполнена в Пермском государственном техническо университете.

Научный руководитель - кандидат технических наук,

профессор Г.Г. Диркс

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор В.М. Винокур; кандидат технических наук, доцент В.В. Бордюже

Ведущая организация: Государственный научно-исследовательский

институт управляющих машин и систем, г. Пермь

Защита состоится «со/» 2000г. в час, ¿^"мин.

На заседании диссертационного Совета Д063.66.02 в Пермско: государственном техническом университете: 614600, г. Пермь, ГСП-4^ Комсомольский проспект, 29-а, ауд. 423.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермског государственного технического университета.

Автореферат разослан « — 2000г.

Ученый секретарь диссертационного Совета доктор технических наук, профессор

О.Б. Низамутдинов

Ш, -РГ _ пег П

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы обусловлена проблемой повышения качества систем зтоматизации технологических процессов. Технологические критерии ачества разрабатываемых систем:

1. Точность (прецизионность) работы:

1.1. Точность работы системы в стационарном режиме;

1.2. Точность работы в динамическом режиме;

2. Быстродействие системы:

2.1. Производительность;

2.2. Износоустойчивость;

2.3. Энергоэкономичность,

[висят от показателей качества исходного объекта и законов управления ункционированием автоматизированной системы. Существующие методы тределения оптимальных законов управления не позволяют в полной мере :шить эту проблему. Создание высокоточных и быстродействующих систем ановится возможным благодаря разработке эвристических ногокритериалькых и алгоритмизированных методов проектирования с пользованием моделей в информационных компьютерных средах при ¡больших объемах модсльно-зкспериментальных исследований. Создание (ектронных моделей динамических систем управления с наглядным )едставлением имиджей объектов и связей между ними, возможность >статочно быстрого и простого варьирования параметров, изменения связей, мены звеньев систем без знания языков программирования является туальной задачей.

До настоящего времени не существует единого подхода к синтезу гтимальных законов управления сложными технологическими объектами в ту их существенной нелинейности, а также тому обстоятельству, что каждый

вид автоматизированных систем следует синтезировать с учетом все специфических особенностей, присущих данным системам; известные методь: эвристического многокритериального синтеза не полностью удовлетворяют запросам инженерной практики, ибо не разработаны до уровня, необходимогс для выполнения инженерных расчетов. Поэтому проведение исследований I области анализа динамики автоматизированных систем и синтеза оптимальны? законов управления технологическими объектами в многокритериальном V эвристическом аспектах актуально и имеет важное практическое значение.

Цели и задачи работы. Обобщенная цель диссертационной работы ■ разработка эвристических многокритериальных методов проекшрованш систем автоматизации технологических процессов с реализацией предельные динамических возможностей исходных систем путем построения 1 исследования линейных моделей в инструментальных компьютерных среда) при активном использовании интеллектуального потенциала в форме структурь предпочтений конструктора. Разработка точных методов расчета оптимальны? параметров систем управления объектами в инструментальных компьютерны? средах является основой повышения эффективности технологически? процессов обработки изделий путем повышения точности и быстродействие автоматизированных систем.

В соответствии с поставленной целью основными задачами являются:

1. Оптимизация параметров требуемой спектральной характеристик! разомкнутой линейной непрерывной автоматизированной системы;

2. Синтез структуры и расчет параметров стабилизирующей обратно! связи линейной автоматизированной системы модельно экспериментальным методом с определением необходимых ] достаточных условий реализации стабилизирующей обратной связ: минимально-фазовыми звеньями;

3. Проектирование микропроцессорных систем с внутренним аналоговым контуром в инструментальных компьютерных средах;

4. Исследование точностных характеристик информационных компьютерных сред.

Методы исследования. Математический аппарат, использованный при выполнении теоретических и экспериментальных исследований в щссертационной работе, включает методы теории дифференциальных и шностных уравнений, непрерывного и дискретного преобразований Лапласа, еории автоматического регулирования и управления, цифрового шделирования, теории линейных векторных пространств, теории множеств, истемного анализа и теории выбора и принятия решений.

Научная новизна. Новые научные результаты следующие:

1. Разработана модельно-экспериментальная методика оптимизации параметров требуемой спектральной характеристики разомкнутой системы. Построена линейная модель автоматизированной системы с требуемыми динамическими свойствами для реализации цели оптимизации параметров требуемой спектральной . характеристики разомкнутой системы. Линейная модель требуемой системы позволяет вести проектирование систем с неединичной инерционной офицатедыюй обратной связью и систем с чистым запаздыванием.

2. Сформулировано и доказано утверждение о необходимом и достаточном условиях реализаций стабилизирующих обратных связей минимально-фазовыми звеньями. Разработана модель для синтеза точных спектральных характеристик встречно-параллельных стабилизирующих устройств. Разработана методика синтеза структуры и расчета параметров встречно-параллельных стабилизирующих устройств,

3. Сформулировано утверждение об эквивалентности структурных схем, в котором доказано, что структурная схема замкнутой стабилизированной

непрерывной линейной системы эквивалентна структурной схеме, составленной из последовательно соединенных минимально-фазовых звеньев. Разработаны в форме алгоритма методика проектирования и модель многоконтурной системы.

4. Разработан метод исследования точностных характеристик информационных сред.

Практическая ценность работы состоит в том, что с целыо повышения методической точности и алгоритмизации расчетов в информационных компьютерных средах на основе теоретических и экспериментальных исследований разработаны модель системы с требуемыми показателями качества, метод предельных переходов для расчета стационарных режимов работы систем, концепция и механизм выбора оптимальной альтернативы, эвристический алгоритм автоматизированного поиска оптимальных параметров спектральной характеристики системы, доказано утверждение о необходимом и достаточном условиях реализации стабилизирующей обратной связи минимально-фазовыми звеньями, разработана модель синтеза точных спектральных характеристик встречно-параллельных стабилизирующих устройств, разработаны модули эвристической и автоматической аппроксимации точных спектральных характеристик и методика синтеза стабилизирующей обратной связи, модель микропроцессорной системы и методика расчета и исследования моделей микропроцессорных систем с внутренним аналоговым контуром, эвристический метод исследования точностных характеристик информационных сред, приведены результаты исследования метрологических характеристик компьютерной инструментальной среды STRATUM COMPUTER.

Реализация работы и внедрение результатов исследований. Полученные в диссертации результаты реализованы в разработанную на кафедре ВТА\ ПГТУ информационно-методическую систему «Альтернатива»

предназначенную для проектирования автоматизированных систем в инструментальных компьютерных средах. Система «Альтернатива» внедрена в учебный процесс Пермского государственного технического университета (г. Пермь), принята к использованию Научно-исследовательским инстатутом управляющих машин и систем (г. Пермь), внедрена в конструкторский отдел НПО АО «Такт» (г. Пермь) и в исследовательские и проектные подразделения Уральского научно-производственного комплекса Ленинградского отраслевого научно-исследовательского института связи (НПК Урал ЛОН) (г. Пермь).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на IV Всероссийской научно-методической конференции «Тренажеры и компьютеризация профессиональной подготовки» (г. Москва, 1994 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Научно-технические проблемы конверсии промышленности Западного Урала» (г. Пермь, 1995 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ в центральной печати.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 256 страницах машинописного текста (общий объем текста), иллюстрируется 54 рисунками и 9 таблицами на 56 страницах и состоит из введения, пяти глав, включения, библиографического списка из 175 наименований и одного триложения на 10 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведены тенденции научно-технического прогресса в :фере технологии производства промышленной продукции. Современное гроизводство характеризуется высокой интенсивностью технологических гроцессов и возрастающими требованиями к качеству выпускаемой продукции.

Одним из путей повышения точности и быстродействия систем управления технологическими процессами является разработка более эффективных методов исследования и проектирования систем. Отличительными чертами современных методов проектирования являются высокая точность расчетов, многокритериальность, эвристичность, моделирование на микроЭВМ и алгоритмичность. Показано, что проведение исследований в области анализа динамики автоматизированных систем и синтеза законов управления технологическими объектами в многокритериальном и эвристическом аспектах актуально и имеет важное практическое значение. Приведены существенные признаки актуальности и обобщенная цель диссертационной работы, отмечена практическая ценность путем перечисления разработанных в работе моделей и методов проектирования систем в инструментальных компьютерных средах.

В главе 1 приведен в концептуальном аспекте анализ методов проектирования автоматизированных систем во временном и частотном пространствах. Показана значимость частотных методов, среди которых достойное место принадлежит методу расчета по спектральным характеристикам в логарифмическом масштабе. Подробно изложены разработанные методы построения требуемых спектральных характеристик Честнага Г. и Майера Р.В., Е.А. Санковского-Г.Г. Сигалова, В.В. Солодовникова. Показаны достоинства этих методов и их прогрессивная роль в развитии теории систем, указаны недостатки методов. Анализ известных методов расчета показывает целесообразность объединения достоинств частотных методов, методов моделирования и временных методов путем разработки эвристического многокритериального модельно-

экспериментального метода.

Анализ методов расчета систем со встречно-параллельным* стабилизирующими устройствами показал, что реализация стабилизирующие обратных связей минимально-фазовыми звеньями зависит от форм частотны)

арактеристик исходной и требуемой систем, графо-аналитические методы расчета громоздки и неточны. Поэтому требуется найти связь ординат частотных характеристик исходной и требуемой систем с возможностью реализации стабилизирующих обратных связей минимально-фазовыми ввеньями и разработать модельно-экспериментальный метод определения точных частотных характеристик встречно-параллельных стабилизирующих устройств.

Дан анализ методов синтеза дискретно-непрерывных автоматизированных систем и показана необходимость экспериментального определения точностных арактеристик информационных сред.

Общая постановка задачи разработки модельно-экспериментальных методов исследования и оптимального проектирования систем с высокими щнамическими показателями качества следующая .

Пусть технологический объект описывается на сегменте [/], /2) линейным юкторным дифференциальным уравнением

у(0 = ^(У,и,Г,0. /еКк, (1)

[ричем область допустимых управлений ишх есть множество всех ограниченных непрерывных функций и(1) на [г1,/2] таких, что и(/) для юбого / из ], где О - заданное подмножество из Кт.

Пусть 5 - множество целей (множество конечных состояний), заданное множество из Л" х[г,,/2], элемент из [/,, /2 ] и ) элемент из Я". Будем читать, что функция Р(у,и,/,() непрерывна и дифференцируема по эвокупности переменных у,и,/,1, имеется исходная система зтоматизированного управления, структура и параметры основных ункционально необходимых элементов которой известны.

Введем векторный критерий качества (оптимальности) системы

/=/[*!(*),¿2(*Х-Л(*)] (2)

в критериальном пространстве Я1, где х = {х1,х2,...,хс1} е X - вектор параметров требуемой системы, заданный К1 ,х1 - г-й параметр системы, определенный в одномерном пространстве Л* , к1 (х) - частный критерий оптимальности на х^] , причем функционал качества действует

при законе управления системой, заданным конструктором.

Задачей оптимального управления для системы (1) при сделанных предположениях относительно множества конечных еосгояний для функционала I, области допустимых управлений и{1) е £2 и начального состояния ) в начальный момент времени является отыскание такого управления ?/(/) из П, при котором система 1фи заданных ограничениях перейдет из одного заданного состояния в другое оптимальным образом в том смысле, что функционал 1, выражающий качество процесса, получит при найденном управлении наибольшее (или наименьшее) значение, то есть следует найти экстремали >'(?) и и(С) при соблюдении ограничений.

Реализацию общей задачи оптимального управления осуществить модельно-экспериментальными методами путем постановки и решения частных задач, приведенных в главах 2-5.

Широкий класс систем автоматизации технологических процессов составляют высокоточные системы управления, имеющие внутренний замкнутый контур автоматического регулирования. Приведены назначение и область применения позиционных систем микропроцессорного управления, описание устройства и принципа работы электронно-лучевой установки и постановка задачи управления.

Во второй главе сделана постановка задачи оптимизации параметров требуемой спектральной характеристики системы в содержательном, конструктивном и концептуальном аспектах. Постановки задач

конкретизированы системой, где требуемая спектральная характеристика имеет четыре изменяемых параметра. Образная модель выбора приведена на рис. 1.

Постановка задачи в концептуальном аспекте формулируется следующим образом.

Пусть задано множество альтернатив (форм спектральных характеристик разомкнутой системы) К - {х} — {а^, , Ь2, } в пространстве Л4, причем допустимые множества независимых переменных замкнуты:

юср е| «н ,сок] - неотрицательна,

/-, е[6,Ь1к] - неотрицательный,

¿2 е[-6,£2к] - отрицательный,

ТА е [0,6 • Т , 1,4Т ] - неотрицательна, •де £Уср - частота среза требуемой частотной характеристики системы, с"1;

Ь{ - левый избыток модуля требуемой спектральной характеристики системы, дБ;

Ь2 - правый избыток модуля требуемой спектральной характеристики системы, дБ;

Тл - постоянная времени, соответствующая высокочастотной

сопрягающей частоте требуемой спектральной характеристики, с;

й)н,сок,Ьы,Ь7к,Т - параметры, задаваемые конструктором на основе нализа формы спектральной характеристики исходной системы, и пусть аждая альтернатива х обладает множеством признаков-критериев качества

г = М = {'РФ,°<*№№)} (3)

критериальном пространстве Л4, де tp - время затухания переходного процесса, с;

и - перерегулирование, %;

параметров, критериев и полезности через структуру предпочтений конструктора

5 - интегральная ошибка системы;

С - сложность последовательного стабилизирующего устройства, выраженная через количество сопрягающих частот логарифмической амплитудной частотной характеристики и величины наклонов асимптот.

Предпочтения конструктора формируются на множестве альтернатив {.т} по каждому критерию {>>} (множество критериев предварительно упорядочено), причем отношение предпочтения (слабое) Я исследователя представляется следующим образом:

хлИх2, хьл-2 еХ, (4)

если V, >у2, у,,у2 еУ,

го есть альтернатива х, предпочтительна или безразлична по отношению к альтернативе х2 (знак > означает упорядочение предпочтений на множестве У в критериальном пространстве Л4).

Требуется найти оптимальный ансамбль параметров х° еХ такой, что х°Их для V* е X, что эквивалентно у° > у У у б Г, совмещая структуру профиль) в пространстве У фантомов альтернатив, либо путем такого же »вмещения выделить непустое подмножество альтернатив х (множество Тарето).

Отображения функционального пространства спектральных характеристик ребуемой динамической системы в пространства параметров, критериев г. полезности через структуру предпочтений исследователя приведено на ис. 1.

Поиску оптимальных параметров требуемой спектральной характеристики истемы предшествует расчет стационарного режима работы системы. Метод редельных переходов позволяет определить передаточные коэффициенты ггулятора и обратной связи статических систем, ибо передаточные ээффициенты замкнутой системы по каналам управления и возмущения для

стационарного режима работы определяются по теореме о предельном значении:

= ^тФДр),

для структурной схемы, изображенной на рис. 2, а уравнения статики имеют вид

гт и -у ■

^ ном ""ист 1 ном >

/Ст V " 'ком'

(5)

(6)

^вГ/сг! 100

где {/ном - номинальное входное воздействие, - допустимая статическая ошибка по каналу возмущен ж в % от номинального значения выходной функции У1ЮЫ ; Фу(р) и Фи(р) - передаточные функции системы по каналам возмущения и управления; Гв - величина ступенчатого возмущающего воздействия.

Тогда передаточные коэффициенты регулятора и цепи обратной связи определяются по выражениям: 100 Я.*,

к - ---•'»у .

^ном^о^/ст

^ос -

(7)

Рис.2. Типовая обобщенная структурная схема статической системы

второй метод расчета стационарного режима непрерывных и цифровых автоматизированных систем основан на использовании эталонной передаточной функции. Показано, что максимальная допустимая ошибка в системе определяется выражением:

Т1 ! к

^ ^_^макс ' ос__/оч

макс~к см^осСмХ

где ишкс - величина амплитуды входного эквивалентного синусоидального воздействия; 1¥ПК (/©к) и 1¥ос (у ©к) - частотные передаточные функции на контрольной частоте (0К. Тогда по заданным максимальным значениям жорости Пмакс и ускорения £махс входного эквивалентного синусоидального юздействия контрольная точка, ниже которой не должна проходить шекгральная характеристика для реализации точности системы по заданной максимальной ошибке ¿>МЙКС в стационарном режиме, имеет координаты:

4 = 201§ ^ . (9)

макс ^макс^ос макс

Для поиска оптимальных параметров частотной характеристики системы шработана модель требуемой системы. Особое внимание уделено концепции ыбора оптимальной альтернативы. Разработаны метод системного анализа ребований к обьекшм исследования, рангово-градационный метод наделения труктурой множества качественно оцениваемых альтернатив и концепция :етода эвристического выбора решения. Решение задачи оптимизации арамегров требуемой спектральной характеристики системы осуществляется эадиентно- эвристическим методом, где приведены словесная форма тгоритма поиска и структурная схема механизма выбора. Показано, что ункционал качества работы системы

Х-*) = /[^(х),а(х),С(х),П(х)] - многокритериальный, многомерный, (10)

нелинейный и неявный,

где tp(x),a(x),C(x),IJ(x)- частные целевые функции (время затухания

переходного процесса, перерегулирование, сложность стабилизирующего устройства, помехоустойчивость).

Определение градиента функции ведется покоординатно

эвристическими методами словесного и (или) системно-образного анализа. Эвристически определяются и величины покоординатных приращений параметров. Новое состояние модели сравнивается с предыдущим по векторному критерию качества и принимается решение либо о поисковом рабочем смещении в направлении градиента, либо о завершении процесса поиска оптимальных параметров:

xn(n-i) <=> *„„ [^(*В(И-1)) <=> HOI => хт = х, - экстрематьный (11)

ансамбль параметров.

В главе 3 приведены постановка задачи синтеза в форме спектральных характеристик шш передаточных функций структуры и расчета параметров стабилизирующих обратных связей линейных систем модельно-экспериментальным методом в инструментальных компьютерных средах. Сформулировано и доказано утверждение о необходимом и достаточном условиях реализации стабилизирующих обратных связей минимально-фазовыми звеньями:

«Пусть структура и параметры исходной проектируемой замкнутой автоматизированной системы известны и выбраны звенья прямого капала дл; охвата стабилизирующей отрицательной обратной связью, тогда для реализацш обратной связи минимально-фазовыми звеньями необходимо, чтобы исходнук и требуемую системы составляли минимально-фазовые звенья, и достаточно чтобы разность амплитудных частотных характеристик в логарифмическо.ч масштабе исходной и требуемой разомкнутых систем была больше или равн нулю во всем диапазоне частот [0, аз)». Из утверждения вытекает следствие:

«Динамические свойства исходной минимально-фазовой линейной системы реализуются полностью только последовательными стабилизирующими устройствами, ибо возможности стабилизирующих обратных связей ограничены».

Разработана модель синтеза точных частотных характеристик стабилизирующей обратной связи. В состав модели входит модуль расчета спектральных характеристик разомкнутой системы, эквивалентной последовательному стабилизирующему устройству (рис. 3).

Фэ(Р) = К(Р)

у

Рис. 3. Система эквивалентная последовательному стабилизирующему устройству

Выведены уравнения связи:

Обобщенная структурная схема модели синтеза точных спектральных арактеристик стабилизирующей обратной связи приведена на рис. 4.

Модель составляют:

1 - модель исходной системы (производит расчет точных спектральных ункций разомкнутой системы);

2 - модель системы с требуемыми спектральными функциями;

3 - модель формирования спектральных функций последовательного габилизирующего устройства:

4,0») =

(1 й)

Рис.4. Модель в форме обобщенной структурной схемы синтеза точных спектральных характеристик стабилизирующих обратных связей автоматизированных систем

4 - модель расчета спектральных функций разомкнутой системы, которая в замкнутом состоянии эквивалентна последовательному стабилизирующему устройству (рис.3): Хэ(а?), 9ъ(а>)\

5 - модель звеньев исходной системы, замыкаемых стабилизирующей обратной связью;

6 - модель формирования спектральных функций стабилизирующе{ обратной связи:

Lf.(a>) = -L)<<a)-Lu{(o), 6c(fi>) = -ö9(fi>)- 6Ц«).

Для аппроксимации точных спектральных характерисш*

стабилизирующей обратной связи разработаны модули, работающие j автоматическом и автоматизированном режимах. Рекомендуется использоват) аппроксимирующие модули, реализующие передаточные функции:

W(p) = к (твР+Щр+№+Щр+ШОР+1) lKP) (Tj> +1 ){Т2р +1 )(Т3р +1)(2\р +1 )(Т5р +1) '

w, Р) - (Те р+WiP+WkP +1 )(T9p +1) lKP) (Тхр + 1)(Г2р + 1)(Т3р + 1)(ТАр + \){Тьр +1)'

вд = tf__

' (Т1р^1)(Т2р^1)(Г3р + 1)(Г4р + 1)(Т5р + 1)-Приведены аналитические выражения базовой модели, реализующей передаточную функцию Щ( р). Алгоритм проектирования встречно-тараллельных стабилизирующих устройств воплощен в методике синтеза и эасчета параметров стабилизирующих обратных связей автоматизированных :истем.

В главе 4 приведена постановка задачи проектирования шкропроцессорных систем в информационных компьютерных средах. 1редложено вести процесс проектирования цифровых систем модельно-кспериментальным методом. В основу метода положена разработка модели втоматизированной системы. Технология проектирования в информационных редах представлена в форме структурной схемы. Приведены структура модели правляющей микроЭВМ и математическое описание модулей с учетом елинейностей. В модуле линейной программы стабилизации цифровой чете мы производится расчет выходной функции в текущий момент времени утем решения разностного уравнения:

у[п] = ^ ф] + ^ и[п- 1] -+ ^ и[п - 2] + «[и - 3] +и{п - 4] + а0 а0 а0 а0 а0

а0 а0 а0 а0 а0

^У[п- 5], (16)

ао

торое получено из дискретной передаточной функции ЦВМ:

(17)

a0z + flj2 + a2z + a3z + a4z + a5

Если порядок полиномов дискретной передаточной функции микроЭВМ :ше пяти, то в среде STRATUM COMPUTER реализация модели линейной

программы стабилизации осуществляется несколькими модулями. Построение нелинейной модели микропроцессорной системы показано на примере моделирования автоматизированной системы электронно-лучевой установки. Подробно в форме алгоритма приведен графо-аналитический расчет микропроцессорных позиционных двухконтурных систем (внутренний контур аналоговый). Показано, что модель замкнутой непрерывной стабилизированной системы эквивалентна последовательному соединению типовых динамических звеньев, параметры которых точно и быстро рассчитываются компьютером. Метод эквивалентных преобразований структурных схем иллюстрируется примером расчета замкнутой системы регулирования скорости двигателя. Стабилизация цифровой системы осуществляется компьютером путем решения разностного уравнения, полученного в результате графо-аналитических расчетов. Период квантования сигналов определяется с учетом запаздывания, вносимого АЦП-микроЭВМ-ЦАП. Доводка параметров системы производится на модели путем исследования ее работы по рекомендуемой методике с оформлением протокола.

В главе 5 поставлена задача исследования точностных характеристик компьютерных инструментальных сред методом сравнения переходной функции модели системы и аналитического решения дифференциального уравнения. В качестве тестируемого принят объект, передаточная функция которого имеет вид

Ф(р)= . , к-. (18-

' Т р + 2%Тр +1

Структурная схема модели объекта приведена на рис. 5. С цельк упрощения расчетов принято к{ постоянным и равным 1, Т{=Т2, тогд;

получим к2 = 1/£2 - 1, к3 = к{1 + к2)/к2, ТХ = Т2 = Щ1 + к2),

где Г, - параметры типового колебательного звена, передаточны]

коэффициент к постоянный и равен 2.

Рис.5. Структурная схема исследуемой системы

Приведены обоснование выбора объекта второго порядка и анализ [ашинных методов численного решения дифференциальных уравнений. Сформировано критериальное пространство: время регулирования (/рз - время

егулирования, определенное по экспериментальной переходной функции, /рр

время регулирования расчетное) и перерегулирование (<тэ

еререгулирование в экспериментальной переходной функции, <тр

еререгулирование расчетное). Сопоставление показателей качества асчетных и экспериментальных переходных функций производится утем расчета относительных погрешностей

8ф = . юо%, 5а = ■ 100%. (19)

Рассматривается двумерное пространство параметров Т, Исследование одели проводится для каждой пары параметров: Т е(0.01; 0.25; 0.5; 1; 2; 4) и б(0.1; 0.2; 0.4; 0.6) (на прямом произведении множеств параметров объекта) с пличными шагами. Результаты экспериментов представлены в форме гафиков и таблиц. Исследование точностных характеристик информационных зед предложено вести эвристическим методом. Эвристический алгоритм ^следования следующий: 1>Классификация методов; 2. Выбор класса;

Выбор метода; 4. Определение численных значений эквивалентных фаметров объекта; 5. Выбор численных значений параметров метода.

Предложенный метод применен для исследования метрологических характеристик информационной среды STRATUM COMPUTER. Приведены графики экспериментов и отображение графических экспериментальных данных в табличные. Приведенные таблицы позволяют произвести выбор параметров метода по прогнозируемым величинам Т и £ и заданной величине погрешности. На основе исследований, изложенных в диссертационной работе, разработана информационно-методическая система «Альтернатива» на кафедре ВТАУ ПГТУ. Система «Альтернатива» внедрена в учебный процесс ПГТУ. принята для использования Государственным научно-исследовательским

„„„„„„„-^„„^ ,,„„,„„ г, „„„„.„,. fr^trWTTMT, „

1111V111 lj 1UAV1 ^ИрСШШИУЩИЛ iUO.llAfl.il n C11V1V»! V.1 ^w J_r JJ-J J UXl^/ipi^ll a I.

конструкторский отдел НПО «Такт» и в исследовательские и проектные подразделения НПК Урал JIOH (г. Пермь).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. Сопоставление современных требований к проектирован™ прецизионных систем и возможностями известных методов расчет; показывает актуальность разработки эвристических многокритериальны: высокоточных и алгоритмизированных методов проектирования : информационных компьютерных средах,

2. Разработана линейная модель автоматизированной системы требуемыми динамическими свойствами для реализации цел: оптимизации параметров требуемой спектральной характеристик разомкнутой системы. Линейная модель требуемой системы позволяе вести проектирование систем с неединичной инерционно отрицательной обратной связью и систем с чистым запаздыванием.

3. Разработан эвристический многокритериальный модельнс экспериментальный метод исследования и оптимальног

проектирования автоматизированных систем путем параметрической оптимизации требуемой спектральной характеристики системы.

4. Сформулировано и доказано утверждение метода предельных переходов об аналитической зависимости между передаточными коэффициентами регулятора и обратной связи и заданными величинами возмущения, номинального входного воздействия, передаточных коэффициентов объекта по каналам возмущения и управления, допустимой статической ошибкой по каналу возмущения и номинальным значением выходной функции в стационарном режиме . работы статической по каналу возмущения системы. Применение эталонной передаточной функции в разработанном методе расчета установившейся ошибки системы позволяет вести проектирование систем управления с неединичной жесткой или инерционной главной отрицательной обратной связью методом прямой оценки погрешностей и построение низкочастотной части требуемой спектральной характеристики непрерывных и цифровых автоматизированных систем.

5. Для того чтобы осуществить точную реализацию стабилизирующих обратных связей линейных систем минимально-фазовыми звеньями, необходимо построить из минимально-фазовых звеньев исходную систему и модель системы с требуемыми динамическими свойствами и достаточно, чтобы разность амплитудных спектральных характеристик в логарифмическом масштабе исходной и требуемой разомкнутых систем была больше или равна нулю во всем диапазоне частот [0, со).

6. Разработаны модель и методика синтеза точных спектральных характеристик стабилизирующих обратных связей автоматизированных систем.

7. Разработаны структура модели управляющей микроЭВМ в инструментальных компьютерных средах, реализующая линейный

дискретный закон управления аналоговым объектом, и математическое описание составляющих модель модулей с учетом нелинейностей преобразователей информации. Построена нелинейная модель микропроцессорной позиционной автоматизированной системы в информационной среде STRATUM COMPUTER.

8. Разработана в форме алгоритма методика проектирования многоконтурных микропроцессорных систем, основанная на графоаналитических расчетах дискретных передаточных функций микроЭВМ, работающей в режиме стабилизации системы, построении спектральных характеристик замкнутых автоматизированных систем на основе метода эквивалентных преобразований структурных схем, расчетах основных параметров преобразователей сигналов и учете запаздывания прохождения сигналов по цепи АЦП-микроЭВМ-ЦАП.

9. Разработан эвристический метод исследования точностных характеристик информационных компьютерных сред, позволяющий осуществить контроль и прогнозирование точности решения дифференциальных уравнений путем эвристического выбора численногс метода и его оптимальных параметров.

10. Проведено экспериментальное исследование точностных характеристш инструментальной компьютерной среды STRATUM COMPUTER Приведенные в работе таблицы выбора параметров методов позволяю: просто л наглядно определить точность расчета переходных функций ш заданным параметрам метода и прогнозируемым параметра)* переходной функции £ и Т, либо по прогнозируемым В, и Т i заданной точности расчетов определить параметры метода.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Бешенцев ЕА., Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г., Якушев ПА. Построение нелинейных моделей микропроцессорных позиционных САУ в шформационной среде STRATUM СОМРЦТЕМИнформацнонные управляющие системы: Межвуз. сб. научи. тр. Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, [991.

2. Воронцов А.Ю., Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г., Лыхин O.A. Исследование очностных характеристик информационной среды STRATUM ЮМРиТИ1/УИнформаш1ош1ые управляющие системы: Сб. научн. тр. Перм. ос. техн. ун-та. Пермь, 1996.

3.Воронцов А.Ю., Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г., Лыхин O.A. »вристический метод исследования точностных характеристик нформационных сред//Ияформационные управляющие системы: Сб. научн. тр. [ерм. гос. техн. ун-та. Пермь, 1995.

4. Гольдфарб C.B., Диркс Г.Г., Игошев И.Ю., Кибрик Л.И., Коломыцев .Г., Поповский В.Ю. Управляющие программные средства в конверсионных зтоматических и автоматизированных системах// Научно-технические эоблемы конверсии промышленности Западного Урала: Тез. докл. Всерос. 1учно-техн. конф. Пермь, 1995.

5. Диркс F.F., Коломыцев В.Г. Конверсия и новые информационные хнологии проектирования цифровых систем управления//Научно-технические юблемы конверсии промышленности Западного Урала: Тез.докл. Всерос. .учно-техн. конф. Пермь, 1995.

6. Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г. Моделыю-эксперимеиталышй метод следования цифровых САУ в информационной среде STRATUM

СОМРиТЕИ/ЛГренажеры и компьютеризация профессиональной подготовки: Тез. докл. IV Всерос. научно-метод. конф. Москва, 1994.

7. Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г. Построение логарифмических частотных характеристик замкнутых САУ на основе метода эквивалентных преобразований структурных схем//Информационные управляющие системы: Сб. научн. тр. Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1995.

В. Диркс Г .Г., Коломыцев В.Г. Разработка модели синтеза точных частотных характеристик встречно-параллельных стабилизирующих устройств линейных систем автоматизации технологических процессов// Информационные управляющие системы: Сб. научн. тр. Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1999.

9. Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г. Рангово-градационный метод наделения структурой множества качественно оцениваемых альтернатив// Информационные управляющие системы: Межвуз. сб. научн. тр. Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1998.

10. Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г. Системный анализ требований к объектам исследования//Информационные управляющие системы: Межвуз. сб. научн. тр Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1998.

11. Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г. Технология проектирования цифровы; систем управлсния/ЛГеоретические и прикладные аспекты промышленно) автоматизации и информатики. Вып. 45: Сб. научн. тр. НИИУМС. Пермь, 1996.

12. Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г. Эталонная передаточная функция ка основа расчета параметров низкочастотных асимптот желаемой ЛЛЧ" непрерывных и цифровых САУ//Информационные управляющие системы: С( научн. тр. Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1995.

13. Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г., Азовский Н.А. Метод предельны переходов как основа расчета статики линейных непрерывных САУ

Информационные управляющие системы: Межвуз. сб. научн. тр. Перм. гос. |гехн. ун-т. Пермь, 1998.

I

14. Коломыцев В.Г. Модели аппроксимации спектральных функций стабилизирующих обратных связей линейных автоматизированных систем// Информационные управляющие системы: Сб. научн. тр. Перм. гос. техн. ун-т. Лермь, 1999.

15. Коломыцев В.Г. Условия реализации в линейных автоматизированных :истемах стабилизирующих обратных связей минимально-фазовыми звеньями// 1нформациошше управляющие системы: Сб. научн. тр. Перм. гос. техн. ун-т. 1ермь, 1999.

16. Моделирование микропроцессорных систем автоматического правления в информационной среде STRATUM COMPUTER. 4.2: Учеб. особие/Г.Г. Диркс, В.Г. Коломыцев; Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1997.

17. Проектирование микропроцессорных систем автоматического правления. 4.1: Синтез системы автоматического управления: Учеб. эсобие/Г.Г. Диркс, В.Г. Коломыцев; Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1997.

шзия ЛР № 020370 от 29.01.97.

Сдано в печать 9.03.00. Формат 60x84/16. Объем 1,75 п.л. Тираж 100. Заказ 25.

Редакционно-издательский отдел и ротапринт Пермского государственного технического университета

Введение.

Глава 1. Анализ методов проектирования систем автоматизации технологических процессов и общая постановка задачи проектирования систем эвристическими модельно-экспериментальными методами.

1.1. Анализ известных методов проектирования автоматизированных систем и обоснование необходимости разработки эвристических модельно-экспериментальных методов, ориентированных на инструментальные компьютерные среды.

1.2. Общая постановка задачи разработки модельно-экспериментальных методов проектирования систем с высокими динамическими показателями качества.

1.3. Объекты управления с высокими точностными характеристиками.

1.4. Выводы.

Глава 2. Эвристический многокритериальный модельноэкспериментальный метод построения требуемых оптимальных спектральных характеристик автоматизированных систем.

2.1. Постановка задачи оптимизации параметров требуемой спектральной характеристики разомкнутой линейной непрерывной автоматизированной системы.

2.2. Выбор формы требуемой частотной характеристики разомкнутой автоматизированной системы.

2.3. Расчет стационарных режимов работы автоматизированных систем.

2.3.1. Метод предельных переходов как основа расчета стационарных режимов работы линейных непрерывных автоматизированных систем.

2.3.2. Эталонная передаточная функция как основа расчета параметров низкочастотных асимптот требуемых спектральных характеристик непрерывных и цифровых автоматизированных систем.

2.4. Разработка линейной модели автоматизированной системы с требуемыми динамическими свойствами.

2.5. Концепция выбора оптимальной альтернативы.

2.5.1. Математическая постановка задачи оптимизации.

2.5.2. Системный анализ требований к объектам исследования.

2.5.3. Рангово-градационный метод наделения структурой множества качественно оцениваемых альтернатив.

2.5.4. Компьютерная поддержка выбора и принятия технических и организационных решений.

2.5.5. Эвристический выбор решения.

2.6. Градиентно-эвристический метод выбора оптимальных параметров требуемой спектральной характеристики автоматизированной системы.

2.7. Выводы.

Глава 3. Синтез структуры и расчет параметров встречнопараллельных стабилизирующих звеньев линейных автоматизированных систем модельноэкспериментальным методом.

3.1. Постановка задачи синтеза структуры и расчета параметров стабилизирующих обратных связей линейных автоматизированных систем модельно- экспериментальным методом.

3.2. Условия реализации в линейных автоматизированных системах стабилизирующих обратных связей минимально-фазовыми звеньями

3.3. Разработка модели синтеза точных частотных характеристик встречно-параллельных стабилизирующих устройств линейных систем автоматизации технологических процессов.

3.4. Модели аппроксимации спектральных функций стабилизирующих обратных связей линейных автоматизированных систем.

3.5. Методика синтеза структуры и расчета параметров встречно-параллельных стабилизирующих звеньев автоматизированных систем.

3.6. Выводы.

Глава 4. Моделирование и расчет цифровых автоматизированных систем в инструментальных компьютерных средах.

4.1. Постановка задачи проектирования микропроцессорных систем в инструментальных компьютерных средах.

4.2. Разработка модели микропроцессорной автоматизированной системы в инструментальных компьютерных средах.

4.2.1. Технология проектирования цифровых систем управления.

4.2.2. Концепция разработки управляющих программных средств в автоматизированных системах

4.2.3. Структура модели управляющей микроЭВМ и математическое описание модулей в информационной среде SC.

4.2.4. Построение нелинейной модели микропроцессорной позиционной автоматизированной системы в информационной среде STRATUM COMPUTER.

4.3. Методика проектирования многоконтурных микропроцессорных систем.

4.3.1. Конверсия и новые информационные технологии проектирования цифровых систем управления.

4.3.2. Расчет и модельно-экспериментальные исследования микропроцессорной автоматизированной системы.

4.4. Выводы.

Глава 5. Исследование метрологических характеристик компьютерных инструментальных сред.

5.1. Постановка задачи исследования точностных характеристик компьютерных инструментальных сред.

5.2. Эвристический метод исследования точностных характеристик информационных сред.

5.3. Исследование метрологических характеристик информационной среды STRATUM COMPUTER.

5.4. Внедрение результатов исследований диссертационной работы.

5.5. Выводы.

Анализ современных тенденций научно-технического прогресса в сфере технологии производства промышленной продукции показывает, что современное производство характеризуется высокой интенсивностью технологических процессов и возрастающими требованиями к качеству выпускаемой продукции. Эти тенденции развития технологии производства требуют применения все более совершенного механического и электротехнического оборудования для промышленных установок и высококачественных автоматизированных систем управления технологическими процессами. Основным требованием современной и перспективной автоматизации является оптимальное использование в каждом режиме функционирования систем автоматизации технологических процессов всех располагаемых ресурсов (энергетических, информационных, вычислительных и др.) для достижения главной цели заданного режима функционирования системы при соблюдении ограничений. Совершенствование технологии промышленного производства - важнейшая задача технического прогресса. Решение этой задачи возможно лишь при широком внедрении систем автоматизации как отдельными объектами, так и процессом производства в целом. Современное машиностроение характеризуется тенденцией непрерывного усовершенствования конструкций выпускаемых изделий, требующей частой смены технологии производства; прогрессивно возрастающий выпуск деталей сложных криволинейных форм, например прессформ, штампов, фюзеляжей самолетов, лопаток турбин и т.д., а также усложнение систем, связанное с повышением интенсивности процессов, скоростей, ускорений, требований к точности и быстродействию приводит к необходимости создания более эффективных методов исследования и проектирования систем. Повышение точности работы систем в общем случае ограничивается достигнутым на данный период качеством составляющих систему элементов, стабильностью их характеристик, уровнем шумов и отсутствием инженерных методов проектирования систем с реализацией предельных стационарных и динамических характеристик. Потенциально получение требуемых быстродействия и точности обеспечивается при проектировании систем выбором соответствующих элементов исходной системы (исполнительных органов, усилителей, двигателей и др.), однако реализация высокого качества автоматизированных систем возможна лишь путем корректного выбора фундаментальных принципов управления и стабилизирующих устройств посредством применения эффективных методов расчета. Технические достижения последних лет качественно изменили подход к анализу, проектированию и реализации автоматизированных систем. Критерии качества систем противоречивы. Так, точность находится в отношении противоречия с быстродействием, устойчивостью и надежностью, стационарные и динамические показатели качества с себестоимостью, массой, габаритами и сложностью, аналоговая форма сигнала противоречит точности, цифровая форма сигнала противоречит сложности. Решение противоречий возможно в эвристических методах современной теории проектирования оптимальных систем, основанных на использовании интеллектуального потенциала конструктора. Модели в информационных компьютерных средах и методы выбора лучших вариантов систем находят широкое применение в различных областях анализа и синтеза сложных систем. Особое значение они приобретают при автоматизированном проектировании систем. Различные аспекты проблемы выбора (выявление структуры предпочтений лица, принимающего решение, рациональность выбора, теория полезности, алгоритмизация выбора, психологическая теория решений, задачи коллективного выбора и др.) являются составной частью работы конструктора при проектировании. Опытные инженеры обладают определенной интуицией, поэтому любой инженерный метод проектирования должен предоставить возможность инженеру осмыслить техническую задачу и произвести оценку ее на основе практического опыта. Эвристический метод приобретает качество, придающее гибкость методу и способствующее использованию интеллектуального потенциала (таланта) конструктора. Совершенствование технологии производства интегральных микросхем, обеспечивающее возможность создания высокоэкономичных цифровых устройств хранения и обработки информации, разработка эффективных программных систем оказывают существенное влияние на развитие систем автоматизации технологических процессов. Ускорение научно-технического прогресса, вызванное созданием микроЭВМ, отразилось на развитии многих отраслей науки и техники, но особо сильному влиянию подверглись теория и практика автоматизированного управления объектами и технологическими процессами. Многозначность решения делает проектирование автоматизированных систем творческой инженерной задачей. Сложность ее решения в значительной степени зависит от математического описания системы. Однако современный уровень развития математики часто оказывается недостаточным для аналитического решения многих задач управления объектами. Тогда используются моделирование и экспериментальные исследования, облегчающие расчеты и способствующие разработке ■ эвристических инженерных методов решения задач.

Таким образом, отличительными чертами современных методов проектирования являются высокая точность расчетов, многокритериальность, эвристичность, моделирование на микроЭВМ и алгоритмичность.

Актуальность темы обусловлена проблемой повышения качества систем автоматизации технологических процессов. Технологические критерии качества разрабатываемых систем: точность (прецизионность) работы (точность работы системы в стационарном режиме, точность работы в динамическом режиме) и быстродействие системы (производительность, износоустойчивость, энергоэкономичность) - зависят от показателей качества исходного объекта и законов управления функционированием автоматизированной системы. Существующие методы определения оптимальных законов управления не позволяют в полной мере решить эту проблему. Создание высокоточных и быстродействующих систем становится возможным благодаря разработке эвристических, многокритериальных и алгоритмизированных методов проектирования с использованием моделей в инструментальных компьютерных средах при небольших объемах модельно-экспериментальных исследований. Создание электронных моделей динамических систем управления с наглядным представлением имиджей объектов и связей между ними, возможность достаточно быстрого и простого варьирования параметров, изменения связей, замены звеньев систем без знания языков программирования является актуальной задачей. До настоящего времени не существует единого подхода к синтезу оптимальных законов управления сложными технологическими объектами в силу их существенной нелинейности, а также тому обстоятельству, что каждый вид автоматизированных систем следует синтезировать с учетом всех специфических особенностей, присущих данным системам. Известные методы эвристического многокритериального синтеза не полностью удовлетворяют запросам инженерной практики, ибо не разработаны до уровня, необходимого для выполнения инженерных расчетов. Поэтому проведение исследований в области анализа динамики автоматизированных систем и синтеза законов управления технологическими объектами в многокритериальном и эвристическом аспектах актуально и имеет важное практическое значение.

Отметим существенные признаки актуальности диссертационной работы:

1. Работа проводилась в соответствии с планами госбюджетных исследований кафедры ВТАУ Пермского государственного технического университета;

2. Работа осуществлялась в русле основных тенденций развития науки и техники, занимающейся совершенствованием систем автоматизации технологических процессов;

3. Обоснована важность проблемы, решаемой в диссертации, для теории и практики данной отрасли науки и техники;

4. Выявлены (в главе 1) нерешенные вопросы, определившие тематику работы;

5. Перечислены (в главе 1) научные коллективы, внесшие значительный вклад в развитие данной отрасли науки.

Обобщенная цель диссертационной работы - разработка эвристических многокритериальных методов проектирования систем автоматизации технологических процессов с реализацией предельных динамических возможностей исходных систем путем построения и исследования линейных моделей в инструментальных компьютерных средах при активном использовании интеллектуального потенциала в форме структуры предпочтений конструктора.

Разработка точных методов расчета оптимальных параметров систем управления объектами в инструментальных компьютерных средах является основой повышения эффективности технологических процессов обработки изделий путем повышения точности и быстродействия автоматизированных систем.

Практическая ценность работы состоит в том, что с целью повышения методической точности и алгоритмизации расчетов в инструментальных компьютерных средах на основе теоретических и экспериментальных исследований разработаны метод предельных переходов для расчета стационарных режимов работы систем, модель системы с требуемыми показателями качества, концепция и механизм выбора оптимальной альтернативы, эвристический алгоритм автоматизированного поиска оптимальных параметров спектральных характеристик систем, доказано утверждение о необходимом и достаточном условиях реализации стабилизирующих обратных связей минимально-фазовыми звеньями, разработана модель синтеза точных спектральных характеристик встречнопараллельных стабилизирующих устройств, разработаны модули эвристической и автоматизированной аппроксимации точных спектральных характеристик и методика синтеза стабилизирующих обратных связей, разработана модель микропроцессорной системы и методика расчета и исследования моделей микропроцессорных систем с внутренними аналоговыми контурами, разработан эвристический метод исследования точностных характеристик информационных сред, приведены результаты исследований метрологических характеристик компьютерной инструментальной среды STRATUM COMPUTER.

Компьютерное моделирование процессов и систем способствует формированию представлений, как формы знания, заключающейся в ассоциации наглядных образов.

Работа предназначена для создания электронных моделей систем автоматизации технологических процессов и решение на их основе задач проектирования точными, алгоритмизированными, эвристическими и многокритериальными методами. Применение моделей в инструментальных компьютерных средах позволяет повысить наглядность, точность и обозримость процесса проектирования, значительно снизить материальные и временные затраты на разработку систем управления технологическими процессами.

Области применения модельно-экспериментальных методов проектирования систем: НИИ, КБ, ВУЗы.

5.5. Выводы

1. Сформулирована задача экспериментального тестирования компьютерных информационных сред, ориентированных на моделирование автоматизированных систем, путем сравнения переходной функции тестируемой модели объекта и аналитического решения дифференциального уравнения.

2. Разработанный метод исследования точностных характеристик информационных сред позволяет осуществить контроль и прогнозирование точности решения дифференциальных уравнений моделей объектов путем эвристического выбора численного метода и его оптимальных параметров.

3. Экспериментально установлено, что в случае прогнозирования расходящегося переходного процесса следует устанавливать шаг

0,01 интегрирования ориентировочно равным -, где со - частота среза спектральной характеристики разомкнутой системы.

4. Сравнение методов Рунге-Кутта и Эйлера по полученным экспериментальным данным показывает, что при вычислении методом Рунге-Кутта величину шага интегрирования можно брать больше, чем при вычислении методом Эйлера (при одинаковой точности), то есть при одинаковом шаге интегрирования точность метода Рунге-Кутта выше, чем точность метода Эйлера.

5. Если при проектировании систем применяются компьютеры с микропроцессорами разрядностью 32 и более бит, то погрешность округления практически не сказывается на точность расчетов переходных функций моделей систем.

6. Экспериментально установлено, что система STRATUM COMPUTER завышает численные значения показателей качества (погрешность со знаком «+») и при одном и том же шаге интегрирования точность воспроизведения переходных функций сильно зависит от параметров Т и Из анализа полученных результатов видно, что £ влияет на точностные характеристики сильнее чем Т.

7. Приведенные в работе таблицы выбора параметров методов позволяют просто и наглядно определить точность расчета переходной функции по заданным параметрам метода и прогнозируемым параметрам переходной функции £ и Г, либо по прогнозируемым £ и Т и заданной точности расчетов определить параметры метода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Перечислим основные результаты диссертации.

1. Сопоставление современных требований к проектированию прецизионных систем и возможностями известных методов расчета показывает актуальность разработки эвристических многокритериальных высокоточных и алгоритмизированных методов проектирования в информационных компьютерных средах.

2. Анализ известных методов расчета показывает целесообразность объединения достоинств частотных методов, методов моделирования и временных методов путем разработки эвристического многокритериального модельно-экспериментального метода, в котором частотные и временные характеристики воспроизводятся моделью системы, чем достигается быстрое и наглядное изменение и оптимизация параметров требуемой спектральной характеристики разомкнутой автоматизированной системы.

3. Сформулировано и доказано утверждение метода предельных переходов об аналитической зависимости между передаточными коэффициентами регулятора и обратной связи и заданными величинами возмущения, номинального входного воздействия, передаточного коэффициента по каналу возмущения, передаточного коэффициента по каналу управления объекта, допустимой статической ошибки по каналу возмущения и номинальным значением выходной функции в стационарном режиме работы системы.

4. Применение эталонной передаточной функции в разработанном методе расчета установившейся ошибки системы позволяет вести проектирование систем управления с неединичной жесткой или инерционной главной отрицательной обратной связью методом прямой оценки погрешностей и построения низкочастотной части требуемой спектральной характеристики непрерывных и цифровых автоматизированных систем.

5. Разработана линейная модель автоматизированной системы с требуемыми динамическими свойствами для реализации цели оптимизации параметров требуемой спектральной характеристики разомкнутой системы. Линейная модель требуемой системы позволяет вести проектирование систем с неединичной инерционной отрицательной обратной связью и систем с чистым запаздыванием.

6. Сформулирован в словесной форме градиентно-эвристический принцип оптимальности, воплощенный в механизм и алгоритм выбора оптимальной альтернативы.

7. Разработаны методы словесного и системно-образного анализа как конструктивная реализация отношения предпочтительности.

8. Разработанный метод модельно-экспериментального исследования и проектирования автоматизированных систем обладает высоким уровнем наглядности, возможностью быстрой перестройки структуры, оценки различных стратегий управления, накопления статистических данных, проверки функционирования системы в экстремальных ситуациях, а также исследования коррелированного влияния одних характеристик системы на другие и оптимизации всей системы в целом.

9. Для того чтобы осуществить точную реализацию стабилизирующих обратных связей линейных систем минимально-фазовыми звеньями, необходимо построить из минимально-фазовых звеньев исходную систему и модель системы с требуемыми динамическими свойствами и достаточно, чтобы разность амплитудных спектральных характеристик в логарифмическом масштабе исходной и требуемой разомкнутых систем была больше или равна нулю во всем диапазоне частот [0, оо).

10. Динамические свойства исходной минимально-фазовой линейной системы реализуются полностью только последовательными стабилизирующими устройствами, ибо возможности стабилизирующих обратных связей ограничены.

11. Точные спектральные характеристики стабилизирующих обратных связей автоматизированных систем достаточно просто и наглядно воспроизводятся в информационных компьютерных средах путем построения разработанных моделей синтеза частотных характеристик.

12. Разработанный для компьютерных инструментальных сред модельно-экспериментальный метод исследования позволяет реализовать интеллектуальный потенциал конструктора для точного, быстрого и наглядного синтеза структуры и расчета параметров встречно-параллельных стабилизирующих звеньев автоматизированных систем.

13. Разработаны структура модели управляющей микроЭВМ в инструментальных компьютерных средах, реализующая линейный дискретный закон управления аналоговым объектом, и математическое описание составляющих модель модулей с учетом нелинейностей преобразователей информации.

14. Приведено утверждение об эквивалентности структурных схем, в котором доказано, что структурная схема замкнутой стабилизированной непрерывной линейной системы эквивалентна структурной схеме, составленной из последовательно соединенных минимально-фазовых звеньев.

15. Разработана в форме алгоритма методика проектирования многоконтурных микропроцессорных систем, основанная на графоаналитических расчетах дискретных передаточных функций микроЭВМ, работающей в режиме стабилизации системы, построении спектральных характеристик замкнутых автоматизированных систем на основе метода эквивалентных преобразований структурных схем, расчетах основных параметров преобразователей сигналов и учете запаздывания прохождения сигналов по цепи АЦП-микроЭВМ-ЦАП.

16. Разработанный метод исследования точностных характеристик информационных сред позволяет осуществить контроль и прогнозирование точности решения дифференциальных уравнений путем эвристического выбора численного метода и его оптимальных параметров.

17. Экспериментально установлено, что система STRATUM COMPUTER завышает численные значения показателей качества (погрешность со знаком «+») и при одном и том же шаге интегрирования точность воспроизведения переходной функции сильно зависит от параметров Т и Из анализа полученных результатов видно, что £ влияет на точностные характеристики сильнее чем Т.

18. Приведенные в работе таблицы выбора параметров методов позволяют просто и наглядно определить точность расчета переходных функций по заданным параметрам метода и прогнозируемым параметрам переходной функции £ и Т, либо по прогнозируемым £ и Г и заданной точности расчетов определить параметры метода.

1. Абрамов О.В., Здор В.В., Супоня A.A. Допуски и номиналы систем управления. М.: Наука, 1976.

2. Автоматизация технологического оборудования микроэлектроники/Под ред. A.A. Сазонова. М.: Высшая школа, 1991.

3. Автоматизированное проектирование систем управления/Под ред. М. Джамшиди, Ч. Дж. Хергета. М.: Машиностроение, 1989.

4. Адаптивные системы автоматического управления: Учеб. пособие/Под ред. В.Б. Яковлева. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1984.

5. Анализ и синтез цифровых электромеханических систем управления промышленными установками: Учеб. пособие/В.Е. Лысов; Самар. политехи, ин-т. Самара, 1992.

6. Андреев Ю.Н. Алгебраические методы пространства состояний в теории управления линейными объектами//Автоматика и телемеханика. 1977, №3.

7. Андрющенко В.А. Теория систем автоматического управления: Учеб. пособие. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1990.

8. Афанасьев В.Н., Колмановский В.Б., Носов В.Р. Математическая теория конструирования систем управления: Учеб. пособие. М.: Высшая школа, 1989.

9. Базара М., Шетти К. Нелинейное программирование: Теория и алгоритмы: Пер. с англ. М.: Мир, 1982.

10. Балакирев B.C., Володин В.М., Цирлин A.M. Оптимальное управление процессами химической технологии. (Экстремальные задачи в АСУ). М.: Химия, 1978.

11. Батищев Д.И. Задачи и методы векторной оптимизации. Горький: Горьк. гос. ун-т, 1979.

12. Батищев Д.И. Методы оптимального проектирования: Учеб. пособие. М.: Радио и связь, 1984.

13. Батищев Д.И. Поисковые методы оптимального проектирования. М.: Советское радио, 1975.

14. Башарин A.B., Голубев Ф.Н., Кепперман В.Г. Примеры расчетов автоматизированного электропривода. Л.: Энергия, 1972.

15. Башарин A.B., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами: Учеб. пособие. Л.: Энергоиздат, 1982.

16. Башарин A.B., Постников Ю.В. Примеры расчета автоматизированного электропривода на ЭВМ: Учеб. пособие. Л.: Энергоатомиздат, 1990.

17. Березин С.Я. Синтез судовых автоматических систем. Л.: Судостроение, 1970.

18. Бесекерский В.А. Динамический синтез систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1970.

19. Бесекерский В.А. Цифровые автоматические системы. М.: Наука, 1976.

20. Бесекерский В.А., Ефимов Н.Б., Зиатдинов С.И. и др. Микропроцессорные системы автоматического управления/Под ред. В.А. Бесекерского. Л.: Машиностроение, 1988.

21. Бесекерский В.А., Изранцев В.В. Системы автоматического управления с микроЭВМ. М.: Наука, 1987.

22. Бесекерский В.А., Орлов В.П., Полонская Л.В., Федоров С.М. Проектирование следящих систем малой мощности. Л.: Судпромгиз, 1958.

23. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1975.

24. Бойков А.Д. Методы расчета систем автоматического управления с использованием вычислительных машин. Саранск: Мордов. гос. ун-т, 1975.

25. Болнокин В.Е., Чинаев П.И. Анализ и синтез систем автоматического управления на ЭВМ. Алгоритмы и программы: Справочник. М.: Радио и связь, 1991.

26. Брахман Т.Р. Многокритериальное^ и выбор альтернативы в технике. М.: Радио и связь, 1984.

27. Вавилов A.A. Частотные методы расчета нелинейных систем. Л.: Энергия, 1970.

28. Вавилов A.A., Верхолат М.Е., Рубашкин И.Б. Силовые электромеханические следящие системы копировально-фрезерных станков. М.-Л.: Машиностроение, 1964.

29. Васильев Д.В., Митрофанов Б.А., Рабкин Г.Л., Самохвалов Г.Н., Семенкович A.A., Фатеев A.B., Чичерин Н.И. Проектирование и расчет следящих систем. Л.: Судостроение, 1964.

30. Васильев Д.В., Чуич В.Г. Системы автоматического управления (примеры расчета). М.: Высшая школа, 1967.

31. Васильев Е.М., Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г., Михалев A.A., Наумов Д.В. Специализированный лабораторно-исследовательский стенд. М.: Деп. ВИНИТИ 2.01.86г. №22-В.

32. Виноградская Т.М., Макаров И.М., Рубчинский A.A., Соколов В.Б., Щербаков A.B. Оптимальное управление при многих критериях//Автоматика и телемеханика. 1984, №2.

33. Виноградская Т.М., Рубчинский A.A. Отделимые отношения в задачах векторной оптимизации//Математические методы оптимизации и их приложение в больших экономических и технических системах. М.: 1980.

34. Волков Н.И., Миловзоров В.П. Электромашинные устройства автоматики. М.: Высшая школа, 1986.

35. Воронов A.A., Титов В.К., Новогранов Б.Н. Основы теории автоматического регулирования и управления. М.: Высшая школа, 1977.

36. Воронцов А.Ю., Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г., Лыхин O.A. Исследование точностных характеристик информационной среды STRATUM СОМРиТЕ1^//Информационные управляющие системы: Сб. научн. тр. Перм. гос. техн. ун-та. Пермь, 1996.

37. Воронцов А.Ю., Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г., Лыхин O.A. Эвристический метод исследования точностных характеристик информационных сред//Информационные управляющие системы: Сб. научн. тр. Перм. гос. техн. ун-та. Пермь, 1995.

38. Ворошилов М.С. Проектирование и расчет следящих систем с программным управлением. Л.: Машиностроение, 1969.

39. Гольц М.Е., Гудзенко А.Б., Остреров В.М., Шевченко Б.П., Шпиглер JI.A. Быстродействующие электроприводы постоянного тока с широтно-импульсными преобразователями. М.: Энергоатомиздат, 1986.

40. Горелик A.JL, Бутко Г.И., Белоусов Ю.А. Бортовые цифровые вычислительные машины. М.: Машиностроение, 1975.

41. Гостев В.И. Системы управления с цифровыми регуляторами: Справочник. К.: Техника, 1990.

42. Гупал Д.М., Михалевич B.C., Норкин В.И. Методы невыпуклой оптимизации. М.: Наука, 1987.

43. Дамбрауская А.П. Симплексный поиск. М.: Энергия, 1979.

44. Датчики и методы измерения физических величин. 4.1: Методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию/Е.Е. Суханов. Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1997.

45. Дегтярев Ю.И. Методы оптимизации: Учеб. пособие. М.: Советское радио, 1980.

46. Деруссо П., Рой Р., Клоуз Ч. Пространство состояний в теории управления (для инженеров): Пер. с англ. М.: Наука, 1970.

47. Джури Э. Импульсные системы автоматического регулирования. М.: Физматгиз, 1963.

48. Диалоговые системы схемотехнического проектирования/Под ред. В.И. Анисимова. 1988.

49. Динамика следящих приводов: Учеб. пособие/Под ред. JI.B. Рабиновича. М.: Машиностроение, 1982.

50. Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г. Конверсия и новые информационные технологии проектирования цифровых систем управления//Научно-технические проблемы конверсии промышленности Западного Урала: Тез.докл. Всерос. научно-техн. конф. Пермь, 1995.

51. Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г. Модельно-экспериментальный метод исследования цифровых САУ в информационной среде STRATUM

52. СОМРиТЕШ/Тренажеры и компьютеризация профессиональной подготовки: Тез. докл. IV Всерос. научно-метод. конф. Москва, 1994.

53. Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г. Построение логарифмических частотных характеристик замкнутых САУ на основе метода эквивалентных преобразований структурных схем//Информационные управляющие системы: Сб. научн. тр. Перм. гос. техн. ун-та. Пермь, 1995.

54. Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г. Рангово-градационный метод наделения структурой множества качественно оцениваемых альтернатив// Информационные управляющие системы: Межвуз. сб. научн. тр. Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1998.

55. Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г. Системный анализ требований к объектам исследования//Информационные управляющие системы: Межвуз. сб. научн. тр. Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1998.

56. Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г. Технология проектирования цифровых систем управления/ЛГеоретические и прикладные аспекты промышленной автоматизации и информатики. Вып. 45: Сб. научн. тр. НИИУМС. Пермь, 1996.

57. Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г. Эталонная передаточная функция как основа расчета параметров низкочастотных асимптот желаемой JIA4X непрерывных и цифровых САУ//Информационные управляющие системы: Сб. научн. тр. Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1995.

58. Диркс Г.Г., Коломыцев В.Г., Азовский H.A. Метод предельных переходов как основа расчета статики линейных непрерывных САУ// Информационные управляющие системы/ Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1998.

59. Дубов Ю.А., Травкин С.И., Якимец В.Н. Многокритериальные модели формирования и выбора вариантов систем. М.: Наука, 1986.

60. Егоров В.Н., Шестаков В.М. Динамика систем электропривода. JL: Энергоатомиздат, 1983.

61. Ермолин Н.П. Электрические машины. М.: Высшая школа, 1975.

62. Жевержеев В.Ф., Кальницкий Л.А., Сапогов H.A. Специальный курс высшей математики для втузов. М.: Высшая школа, 1970.

63. Зайцев Г.Ф. Коррекция систем автоматического управления постоянного и переменного тока. М.: Энергия, 1969.

64. Зимин E.H., Яковлев В.И. Автоматическое управление электроприводами: Учеб. пособие. М.: Высшая школа, 1979.

65. Иващенко H.H. Автоматическое регулирование. М.: Машиностроение, 1978.

66. Изерман Р. Цифровые системы управления: Пер. с англ. М.: Мир, 1984.

67. Кини Р.Л., Райфа X. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения. М.: Радио и связь, 1981.

68. Коледов Л.А. Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок. М.: Радио и связь, 1989.

69. Корн Г.А. Аналоговые вычислительные устройства. Т.1. М.-Л.: Энергия, 1964.

70. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1977.

71. Коршунов Ю.М. Математические основы кибернетики: Учеб. пособие. М.: Энергоатомиздат, 1987.

72. Котик М.А. Курс инженерной психологии. Таллин: Валгус, 1978.

73. Котченко Ф.Ф. Следящие системы автоматических компенсаторов. Л.: Недра, 1965.

74. Крутько П.Д. Обратные задачи динамики управляемых систем: Линейные модели. М.: Наука, 1987.

75. Крутько П.Д., Максимов А.И., Скворцов Л.М. Алгоритмы и программы проектирования автоматических систем. М.: Радио и связь, 1988.

76. Кулесский P.A., Тимофеев В.Л. Исследование качества работы цифровых позиционных автоматических систем//Автоматика и телемеханика. 1973, №10.

77. Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1986.

78. Куракин К.И. Следящие системы малой мощности. М.: Машиностроение, 1965.

79. Ларичев О.И. Наука и искусство принятия решений. М.: Наука, 1979.

80. Литвак Б.Г. Экспертная информация: Методы получения и анализа. М.: Радио и связь, 1982.

81. Лихолетов И.И., Мацкевич И.П. Руководство к решению задач по высшей математике, теории вероятностей и математической статистике. Минск: Вышэйшая школа, 1969.

82. Макаров И.М., Виноградская Т.М., Рубчинский A.A., Соколов В.Б. Теория выбора и принятия решений: Учеб. пособие. М.: Наука, 1982.

83. Макаров И.М., Менский Б.М. Линейные автоматические системы. М.: Машиностроение, 1982.

84. Макаров И.М., Озерной В.М., Ястребов А.П. Выбор принципа построения сложной системы автоматического управления на основе экспертных оценок// Автоматика и телемеханика. 1971, №1.

85. Математические основы теории автоматического регулирования. Т.1: Учеб. пособие/Под ред. Б.К. Чемоданова. М.: Высшая школа, 1977.

86. Математические основы теории автоматического регулирования. Т.2: Учеб. пособие/Под ред. Б.К. Чемоданова. М.: Высшая школа, 1977.

87. Машунин Ю.К. Методы и модели векторной оптимизации. М.: Наука, 1986.

88. Мееров М.В., Михайлов Ю.Н., Фридман В.Г. Основы автоматического управления. М.: Недра, 1979.

89. Методы синтеза нелинейных систем автоматического управления/Под ред. С.М. Федорова. М.: Машиностроение, 1970.

90. Микропроцессорные автоматические системы регулирования: Основы теории и элементы: Учеб. пособие/Под ред. В.В. Солодовникова. М.: Высшая школа, 1991.

91. Михайлов A.B. Гармонический метод в теории регулирования. 1938.

92. Михалевич B.C., Волкович B.JI. Вычислительные методы исследования и проектирования сложных систем. М.: Наука, 1982.

93. Моделирование микропроцессорных систем автоматического управления в информационной среде STRATUM COMPUTER. 4.2: Учеб. пособие/Г.Г. Диркс, В.Г. Коломыцев, Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1997.

94. Мухин О.И. Компьютерная инструментальная среда «Слоистая машина». Пермь: Урал. Центр «Транслоерные технологии» совместно с Перм. политехи, ин-том, 1991.

95. Мушик Э., Мюллер П. Методы принятия технических решений: Пер. с нем. М.: Мир, 1990.

96. Нелинейные корректирующие устройства в системах автоматического управления/Под ред. Ю.И. Топчеева. М.: Машиностроение, 1971.

97. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта/Под ред. Д.А. Поспелова. М.: Наука, 1986.

98. Николаев Ю.А., Петухов В.П., Феклисов Г.И., Чемоданов Б.К. Динамика цифровых следящих систем/Под ред. Б.К. Чемоданова. М.: Энергия, 1970.

99. Новицкий П.В., Зограф H.A. Оценка погрешностей результатов измерений. JL: Энергоатомиздат, 1991.

100. Олейников В.А., Зотов Н.С., Пришвин A.M. Основы оптимального и экстремального управления. М.: Высшая школа, 1969.

101. Основы управления технологическими процессами/Под ред. Н.С. Райбмана. М.: Наука, 1978.

102. Острём К., Виттенмарк Б. Системы управления с ЭВМ: Пер. с англ. М.: Мир, 1987.

103. Пешель М. Моделирование сигналов и систем. М.: Мир, 1981.

104. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления для втузов. Т.2: Учеб. пособие. М.: Наука, 1985.

105. Подиновский В.В., Гаврилов В.М. Оптимизация по последовательно применяемым критериям. М.: Советское радио, 1975.

106. Подиновский В.В. Многокритериальные задачи с упорядоченными по важности однородными критериями//Автоматика и телемеханика. 1976, №11.

107. Подиновский В.В. Об относительной важности критериев в многокритериальных задачах принятия решений/УМногокритериальные задачи принятия решений. М.: Машиностроение, 1978.

108. Подиновский В.В., Ногин В.Д. Парето-оптимальные решения многокритериальных задач. М.: Наука, 1982.

109. Политехнический словарь/Гл. ред. А.Ю. Ишлинский. М.: Советская энциклопедия, 1980.

110. Понтрягин JI.C., Болтянский В.Г., Гамкрелидзе Р.В., Мищенко Е.Ф. Математическая теория оптимальных процессов. М.: Наука, 1983.

111. Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления: Учеб. пособие. М.: Наука, 1989.

112. ИЗ. Пранявичус Г. Модели и методы исследования вычислительных систем. Вильнюс: Мокслас, 1982.

113. Проектирование микропроцессорных систем автоматического управления. 4.1: Синтез системы автоматического управления: Учеб. пособие/Г.Г. Диркс, В.Г. Коломыцев; Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1997.

114. Расчет автоматических систем/Под ред. A.B. Фатеева. М.: Высшая школа, 1973.

115. Робототехника и гибкие автоматизированные производства. Кн.2: Приводы робототехнических систем/Под ред. И.М. Макарова. М.: Высшая школа, 1986.

116. Ройтенберг Я.Н. Автоматическое управление. М.: Наука, 1978.

117. Руководство по проектированию систем автоматического управления: Учеб. пособие/ Под ред. В.А. Бесекерского. М.: Высшая школа, 1983.

118. Салуквадзе М.Е. Задачи векторной оптимизации в теории управления. Тбилиси: Мецниереба, 1975.

119. Салуквадзе М.Е., Иоселиани А.И., Михалевич A.A., Нестеренко В.Б. Метод векторной оптимизации и его приложения в инженерном проектировании/ЛГеория и устройства систем автоматического управления. Тбилиси: Мецниереба, 1981.

120. Санковский Е.А. Вопросы теории автоматического управления. М.: Высшая школа, 1971.

121. Саперштейн Н.Д., Сапожников P.A., Файншмидт B.JL, Родин Б.П. Процессы автоматического управления и обобщенное дифференцирование. М.: Высшая школа, 1973.

122. Сборник задач по математике для втузов: Методы оптимизации, уравнения в частных производных, интегральные уравнения/Под ред. A.B. Ефимова. М.: Наука, 1990.

123. Сборник задач по теории автоматического регулирования и управления/Под ред. В.А. Бесекерского. М.: Наука, 1978.

124. Синтез позиционных систем программного управления/Под ред. A.A. Вавилова. Л.: Машиностроение, 1977.

125. Скворцов Г.В. Синтез корректирующих устройств судовых следящих систем. JL: Судостроение, 1968.

126. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. М.: Наука, 1981.

127. Солодовников В.В., Плотников В.Н., Яковлев A.B. Основы теории и элементы систем автоматического регулирования. М.: Машиностроение, 1985.

128. Сольницев Р.И. Автоматизация проектирования систем автоматического управления. М.: Высшая школа, 1991.

129. Справочник по инженерной психологии/Под ред. Б.Ф. Ломова. М.: Машиностроение, 1982.

130. Справочник по микропроцессорным устройствам/А.А. Молчанов, В.И. Корнейчук, В.П. Тарасенко, Д.А. Россошинский. Киев: Техшка, 1987.

131. Справочник по теории автоматического управления/Под ред A.A. Красовского. М.: Наука, 1987.

132. Справочник по электрическим машинам. Т.2/Под общ. ред. И.П. Копылова, Б.К. Клокова. М.: Энергоатомиздат, 1989.

133. Справочное пособие по теории систем автоматического регулирования и управления/Под ред. Е.А. Санковского. Минск: Вышэйшая школа, 1973.

134. Статистические методы в инженерных исследованиях (лабораторный практикум): Учеб. пособие/Бородюк В.П. и др. М.: Высшая школа, 1983.

135. Судовые электроприводы: Справочник. Т.1/А.П. Богословский, Е.М. Певзнер, И.Р. Фрейдзон, А.Г. Яуре. Л.: Судостроение, 1983.

136. Суевалов Л.Ф. Справочник по расчетам судовых автоматических систем. Л.: Судостроение, 1977.

137. Теория автоматического регулирования. Кн.1: Математическое описание, анализ устойчивости и качества систем автоматического регулирования/Под ред. В.В. Солодовникова. М.: Машиностроение, 1967.

138. Теория автоматического регулирования. Кн.2: Анализ и синтез линейных непрерывных и дискретных систем автоматического регулирования/Под ред. В.В. Солодовникова. М.: Машиностроение, 1967.

139. Теория автоматического управления: Учебник для вузов. 4.1: Теория линейных систем автоматического управления/Под ред. A.A. Воронова. М.: Высшая школа, 1986.

140. Теория автоматического управления. 4.2: Теория нелинейных и специальных систем автоматического управления: Учебник для вузов/Под ред. A.A. Воронова. М.: Высшая школа, 1986.

141. Теория автоматического управления: Учебник для вузов/Под ред. A.B. Нетушила. М.: Высшая школа, 1976.

142. Теория автоматического управления: Нелинейные системы, управления при случайных воздействиях: Учебник для вузов/Под ред. A.B. Нетушила. М.: Высшая школа, 1983.

143. Теория автоматического управления: Учеб. пособие/ Под ред. A.C. Шаталова. М.: Высшая школа, 1977.

144. Терехина А.Ю. Анализ данных методами многомерного шкалирования. М.: Наука, 1986.

145. Тимофеев В.А. Инженерные методы расчета и исследования динамических систем. JL: Энергия, 1975.

146. Топчеев Ю.И. Атлас для проектирования систем автоматического регулирования: Учеб. пособие. М.: Машиностроение, 1989.

147. Топчеев Ю.И., Цыпляков А.П. Задачник по теории автоматического регулирования: Учеб. пособие. М.: Машиностроение, 1977.

148. Ту Ю. Современная теория управления. М.: Машиностроение, 1971.

149. Ту Ю. Т. Цифровые и импульсные системы автоматического управления. М.: Машиностроение, 1964.

150. Уайлд Д. Дж. Методы поиска экстремума. М.: Наука, 1967.

151. Федоров С.М., Литвинов А.П. Автоматические системы с цифровыми управляющими машинами. М.-Л.: Энергия, 1965.

152. Фильчаков П.Ф. Численные и графические методы прикладной математики. Киев: Наукова думка, 1970.

153. Фихтенгольц Г.М. Курс дифференциального и интегрального исчисления. Т.1. М.: Наука, 1966.

154. Фрейдзон И.Р. Судовые автоматизированные электроприводы и системы. Л.: Судостроение, 1980.

155. Хемминг Р.В. Численные методы. М.: Наука, 1968.

156. Хлыпало Е.И. Нелинейные корректирующие устройства в автоматических системах. Л.: Энергия, 1973.

157. Хоменюк В.В. Элементы теории многоцелевой оптимизации. М.: Наука, 1983.

158. Честнат Г., Майер Р.В. Проектирование и расчет следящих систем и систем регулирования. 4.1,2. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1959.

159. Шеридан Т.Б., Феррелл У.Р. Системы человек-машина: Модели обработки информации, управления и принятия решений человеком-оператором: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1980.

160. Шёнфельд Р., Хабигер Э. Автоматизированные электроприводы: Пер. с нем. Л.: Энергоатомиздат, 1985.

161. Шуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ: Практическое руководство: Пер. с англ. М.: Мир, 1982.

162. Юдин Д.Б. Вычислительные методы теории принятия решений. М.: Наука, 1989.

163. Яворский В.Н., Макшанов В.И., Ермолин В.П. Проектирование нелинейных следящих систем с тиристорным управлением исполнительным двигателем. Л.: Энергия, 1978.

164. An interactive procedure for experimental multicriterion optimization. Spiegel Bernhard//Annual Reviev in Automatic Programming. 1985, 12, №1, 239245.

165. Cook W.D., Kress M. Ordinal ranking with intensity of preference/ZManagement Science. 1985, 31, №1, 26-32.

166. Gershon M., Duckstein L. Aprocedure for selection of a multiobjective technique with application to water and mineral resowrces//Appl. Math. And Comput. 1984, 14, №3,245-271.

167. Kendall M.G. Rank Correlation Methods. New York, 1955.

168. Nakayama H, Tanino Т., Sawaragi Y. An Interactive Optimization Method in Multicriteria decision making/ЯЕЕЕ Transactions on Systems, man and Cybernetics. 1980, vol SMC-10, №3, 163-169.

169. Roubens Marc. Reference Relations on actions and criteria in multicriteria decision making//European Journal of Operational Research. 1982, 10, №10, 51-55.

170. Stewart T.J. An interactive approach to multiple criteria decision making based on Statistical inference/ЯЕЕЕ Transactions on Systems, Man, and Cybernetics. 1981,11, №11, 733-740.

171. Wierzbicki Andrzej P. A methodological guide to multiobjective optimization//Lecture Notes in Control and Information Sciences. 1980, 22, 99-123.

172. Коломыцев В.Г. Модели аппроксимации спектральных функций стабилизирующих обратных связей линейных автоматизированных систем// Информационные управляющие системы: Сб. научн. тр. Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1999.

173. Коломыцев В.Г. Условия реализации в линейных автоматизированных системах стабилизирующих обратных связей минимально-фазовыми звеньями// Информационные управляющие системы: Сб. научн. тр. Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1999.

174. Рис. 1. Модель исходной системы регулирования скорости двигателя

175. Рис. 3. Модель стабилизированной системы (последовательное стабилизирующее устройство)

176. Рис. 4. Модель для расчета структуры н параметров встречно-параллельного стабилизирующего устройства на основе метода построения точных частотных характеристик стабилизирующей отрицательной обратной связи

177. Модель стабилизированной системы (встречно-параллельная стабилизация)

178. Рис. б. Модель для анализа влияния возмущения на систему

179. Рис.8. Модель двухконтурной нелинейной микропроцессорной позиционнойавтоматизированной системы

180. Тип системы Период квантования Т,с Величина перемещения платформы, мкм Десятичный эквивалент входного возд. .соотв. заданному перемещению платформы Параметры нелинейности Комментарии

181. II Трасч. 5 5*Кцд II и и и н II н II иссл.

182. II II *| и II II II п и 2,5 и II влияния люфта8 линейная п и 1е30 1е30 1е30 1е30 1е30 0 11 II иссл.9 п «г 1п КцдЧп и и II II и к II и влияния иогр.

183. Примечание. Численные значения параметров приведены в качестве примера1. СОГЛАСОВАНО:

184. Проректор по Пермского Г' техническое (ПермГТУ)д.г-м.н., про « »я^а Пермского роенного технического даета1. Галкин/к.т.н., доц. « ^1. В.Ю.Петров/ 2000г.1. АКТо внедрении в учебный процесс информационно-методическойсистемы «Альтернатива»

185. Вид внедрения: информационно-методическая система «Альтернатива», в состав которой входят:

186. Программная система из 12 базовых библиотек, включающих более 130 модулей, встраиваемая в инструментальную компьютерную среду STRATUM COMPUTER; (электронный вариант);

187. Комплект моделей для исследования и проектирования позиционных микропроцессорных систем; (электронный вариант);

188. Проектирование микропроцессорных систем автоматическогоуправления. 4.1: Синтез системы автоматического управления: Учеб. пособие/Г.Г. Диркс, В.Г. Коломыцев, Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1997;книга);

189. Моделирование микропроцессорных систем автоматического управления в информационной среде STRATUM COMPUTER 4.2: Учеб. пособие/Г.Г. Диркс, В.Г. Коломыцев, Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1997; (книга);

190. Учебно-методическое пособие «Технология проектирования автоматизированных систем в информационной среде SC»; (электронный вариант).

191. Поименованные выше учебно-методические разработки рекомендованы учебно-методическим объединением ВУЗов по образованию в области машиностроения и приборостроения в качестве учебных пособий для специальностей 2101, 2201 и др.

192. Заведующий кафедрой AT, Ljnд.т.н., профессор /// /H.H. Матушкин/

193. Заведующий кафедрой ВТАУ, к.т.н., профессор (руководитель темы)

194. Ведущий электроник кафедры ВТАУ, доц. (ответственный исполнитель)