автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Исследование и разработка информационно-алгоритмических средств проектирования регуляторов мобильных агрегатов (на примере САРН)

Ф V: 1 9 Ъ

Самарский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт имени В.В Куйбышева

На правах рукописи УДК 631.372:62.523.3:681.142.37

ЧЕРНОУСОВА АНТОНИНА МИХАЙЛОВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННО-АЛГОРИТМИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЕГУЛЯТОРОВ МОБИЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ (на примере САРН)

Специальность 05.13.07 - Автоматизация технологических процессов ■■ производств (в сельскохозяйственном машиностроении)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара - 1991 г.

Работа выполнена ла кафедро "Автоматика и автоматизированное- производство" Оренбургского политехнического института

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор АБДРАШИТОВ Р. Т.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Э. Я РАПОПОРТ кандидат технических наук, ст. н. с. Г. Е ШШЕВСКИЯ

Ведущая организация: НПО Сельхоамашавтоматика 4г. Шсква

Защита состоится "¿У 1992 г. в 40 часов

в ауд. 23 на заседании специализированного Совета Д 063.16.01 Самарского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института имени Е а Куйбьиюва по адресу: 443010, г. Самара, уд. Галакгионовская, 141.

С диссертацией можно ознагамиться в библиотеке Самарского политехнического института по адресу : ул. Первомайская, 18.

Авторе ({врат разослан "Л 4" я> касьр 199/ г.

Ученый секретарь специализированного Совета к. т. н., доцент

Жиров В. Г.

г л.. О Б Ц А Я X А Р Л К Т К Р И С Т И X Л РАБОТЫ

•^-ЖШ^^темы.. В i/JEieira садач сссоршонотьооанкя сельскохозяйственной техники онйщйолм!^'.'! роль прииадлокт со автоматизации. Сна позволяет Oer, болмта капиталы!!« гатрат повысить производительность мания и у.т/ч'доть глчзстзо работ.

Просоденные рядам азторов исслелозанкя доказали, что наиболее экономически сф^ектигш коуплсипо-аЕГомагнэгфоогша» машинно-тракторные агрегат с/л i.fj'A или arpopoöoiu). Сукостсуакго локально системы,хотя и достаточно хороао отрйСэкшы.не позволяют создавать конкурентно-спосоокнс Ка М1'А,т?.к так созданы без учета вопросов комллекспровзпия (целевого, кпфэрмахюнно-алгоритмического, технического).

Проблема комллексирозапия s сельскохозяйственной технике не решалась и в принцип? не мсглг. решиться при традиционных методах проектирования систем упраглокия. Появление к доступность вычислительной техники,ногых информационных технологии,в том числе спетом автоматизированного проектирования (CA1IP), позволяет создавать техническую оаоу коинлокспровапия. В условиях САПР возможно гибкое проектирование сизтем управления,обеспечивающих оптимальное функционирование MVA для конкретаих условий работй и с учетом требование заказчика.

Актуальной проблемой является создание информационного обеспечения САПР. Традиционные мстоди ¡'.у. Формирования слоям и дорогостоящи. Однако в стране в результате проведения исследований накоплен обширный материал по рподичным объектам, входявдх в АСУ МТА. Его теоретическое ойоОгогко и ггор:.:::?о^а.чке на этой ос-* нове банка данных о математических моделях элементов систем управления (ста, внешних условия раэсга излтегоя одним из 'эффективных путей рекения. К вопросам, требую; м раораОотки, помимо банков данных можно отнести создание алгоритмических средств.В настояние время существую«; .методики проектирования АСУ ИГА не в полной юре используют аффективные кетоди синтеза,а частности, методы аналитического коиетруяроваикя регуляторов (АКОР).применение которых позволит значительно сократить нитраты на проектирование,

В работе рассмотрено nocTpcenv одного из базовых элементов САПР, названного азтомлтизпго,::.;:::-:!": системой структурно-параметрического синтеза л коинлекок;; :г.";:!пл ¡хтуляторов HTA. '

Кслольгование разработанного методологического подхода показана на примере проектирования типичной локальной лодсисте-ш кспшлег.спо-авто^атизиросанного í.fíA - системы автоматического регулирования лавеспого оборудования трактора (САРК).

Работа проводилась п соответствии с планами хоздоговорной научно-исследовательской работ l: с HilO HAT К по заданию 02. 04 проЭлемь: 0.18. 04 ГЖ С!л СССР к госбидаетаой НИР, в-лолияеюй в Оренбургском политехническом институте.

Це лъ ю дне с с рт у, и i ;оЯ _раОрты является разработка информаци-онно-алгори'гкмческ;;:': средств проектирования системы автоматического регулирования навесного оборудования трактора iîok подсистема кошгяексно-азтоматизировагшога ь'Л'А.

Для достижения поставленной цели рекайтся следующие задачи: 1. Проведение системного анализа задач проектирования КА ИХ А г. Определение состава алгоритмических и информационных средств автоматизированной систсыи стрлггурда-ларамстрического синтеза и комшьзксированил регуляторов Ш'А.

3. Формирование обобщенных математических моделей внеаней среды и объекта управления.

4. Проведение струетурно-параметричсского синтеза СА?Н по предлагаемой методике. проектирования.

5. Проведение яаОораторпо-половых исследований разработанной САРН.

Методика исследовании . Теоретические исследования проводились на основе положит: методов аналитического конструирования регуляторов,теории графов,теории случайных функций,имитационного моделирования,методов оптимизации. Полученные математические модели исследовались на гибридном вычислительном комплексе КАС-2 и ЕС ЭВМ. Экспериментакъние исследования проводились в лабораторных и полевых условиях посредством осциллографирования с последующей обработкой полученных результатов методами математической статистики,теории вероятностей к теории погрешностей.

1. Результаты системного анализа задач проектирования АСУ UTA и их структура.

2. Общие базовые решенил задач аналитического конструирования регуляторов мобильных агрегатов', являющиеся инвариантными для всех классов MIA, методика их адаптации к конкретным условиям parc ты и пагчтному агрегату при проектировании в условиях САПР с.СУ МТЛ.

3. Состав, структура аггор:п?/.ичсе:и;х и икйоркацлсг.ных средств автоматизированной система еилтеоа пожлекспровалия регуляторов ЭТА.

А. Результата обоб!:,сп!:я по воздействиям внешней сре-

ды (сопротивления почин и прзОидя поверхности поля) па раЗоту АСУ ИГА, методики обобкоист я генерирования зходяьк сигналов.

Б. Математичосгля модель i to v.-J л г. i ;р о дел: i: с П (высотпо-силового типа) систем!,' регулирования ::а£сс::ого сЬорудовалил трактора, позвояящзя учитывать различии? сочотанид степени воздействия каздого контура.

6. Нулевые приближения злачовий настраиваемых параметров пропорц::э!!а.1ьло-к::тсграль::о-^1:1Акср(;!Г1л:г_,:ь:!!а регуляторов САРИ.

7. Результаты пологих кспшганий.

- Разработаны системотехнические аслекти проектирования систем автоматического регулирования .".{ГЛ.пооооляю.гдо росить ocv.on:ivo вопроси компяексиросания :: структурно-параметричссгай оптимизации я довести их до киязнернш poc;c;i;:i:.

- Еьяввоии закономерности псстрссиил ег.тимгдьнья листом управления ИЛ. Найдени обжую базом» реленкя задач аналитического конструирования регуляторов (¿есдальньк агрегатов,являвдисся инвариантным; для всех ¡масеоя МТЛ и легко адаптируемые и koi.,;pstkum условиям функционирования !.?ГА.

- Построена иерархическая мачоматичсская модель автоматизированного пахотного агрегата

- Получена имитационная гадсль Ш'Л, обеспечипавдзя контроль всех (входных, выходньас.ироиежуточмлс) переменных состояния агрегата.

Практическая ценность работы занимается в разработанном подходе к проеотировалию средств азтсттического управления МТА, который позволяет сократить трудоемкость отработки требований к системе на всех уровнях. Пэлучешии результату могут бить использованы научно-иселедовагслылсимя и проектно-кокструкторски-ми организациями при гибком проектировании автоматизированных UTA.

Реализация результатов исследопги::и\._ Результаты диссертационной работа использовали при ешодпсиии хоздоговорной работ с НПО НАГИ ( НГР: 8102351?, 01S30Ü16u'JLi). Концептуальные предложения и техническое задание на создание авто^чтизиросаииой системы струтурно-параметрического синтеза приняты к внедрению и включены в план работы НЮ "Содьхоз.'/лка^тогатнна" (г. Коскга),кепо; .-

аукгсся в ккжнеряок центре гго комплексной автоматизации ".\!эхатро-ника" при ОрГК .;ри создан;;;! программного обеспечения для гибкого проектирования средств комплексной автоматизации сельского хозяйства. Результаты диссертационно;: работы используется в учебном процессе на кафедре "А к д':" СрИИ.

Апробация работы. Основное положения диссертационной работы докладывались обсуждались на тучяо-тохнических конференциях Оренбургского сельскохозяйственного института (1082... 1984.)¡Оренбургского политехническое о института!1034); Белорусского института механизации сельского хозяйства (Минск,1034);"Сокрацэние ручного труда на осноге посьмскня эффективности использования ре.чуцзго итампового инструмента, деталей магин и оборудования в машиностроении" (Оренбург, 10^6) ;научно-практической конференции "Молодце учение и специалиста - народному хозяйству^ Оренбург, 1339), заседаниях НГС НПО "Сйльхо2«аи:г;ЕТо;,!ат!:ка"(.Чосш)а, 1300,1991) и кафэдри "Автоматика и телемеханика" Самарского политехнического ш:стктута(1990,1301) .Всесоюзная каучно-техничесной конференции "Разработка л внедрение САПР и АСТШ1 в машиностроении" (йкевск, 1990). Материалы диссертации рассматривались в ОрШ на научно-технических .семинарах кафедры "А и ЫГ.

Щблигеауин. По тьме диссертации имеется 5 печатных работ и 4 отчета о КИР,варсгастри?опашшх в НШ'йЦснтро.

Структура и согсч работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения,изложении* на 158 страницах,списка литературы из 199 наименовании, 9 приложения па 19 страницах. Содержит 50 рисунков и 7 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность томи, приведены краткое содержание диссертации, основные положения, вьагасимие на гациту, научная новизна и пра/гтячесюя ценность работы. •

В период глапс дан облор суизствуюцих автоматизированных сисюм 1ГГА, методов их проектирования и исследования,сформулированы проблемы автоматизированного проектирования АСУ ША.

Анализ литературных источников,посвященных автоматизированным МГА и,в частности,пахотнш агрегатам, показал, что работа по их созданию широко ведутся ¡(ал в СССР, та!-: и за рубежом довольно длительное время. Несмотря на шехщкея разработки проблему соз-

дакия системы управления гомплскс.'го-зптоматизкрзгапным МГА нельзя считать решенной. В настоящее время автоматизация !ЯД практически находится на этапе качественно нового подхода, который характеризуется гакп-пассиропа.нсм отдельных подсистем я использованием микропроцессорной тзхг.Л'м.

?еиоияе проблемы комп.доксироЕа!:кя, связанной с .'/логокритери-аяыюЛ оптимизацией и поиском компромисса, восмэ^га при проскти-ревпнкн в условиях САПР. Однако автоматизированное проектирование затрудняется отсутствием уп^р.'лциопгон 6c.au,имовчкеся данные разбросаны по различий! работам гтвдл:отег, пассивными информационными ресурсам:?.

Для успешного совдепия оптимс..г.ы;оп системы управлении кд ША необходимо использовать па стаду.'.: проектирования современные методы синтеза,в частности,кстодл аналитического конструирования регуляторов (ШЮ.Ъ, обг;:« тидс вопроси использования , методов АКОР яри синтезе систем у1Тр:.1зло1;ип Ь'.ГА решены Абдрашитовым Р. Т. При доведении и/, до ипжнериш: рскикй следует провести системный анализ задач проектирования и представить их з виде многоуровневой структуры.

В результате анализа состоянии вопроса сформулированы цель я задачи исследования.

Во второй главе приводятся тсорстичсскис аспзктц настрое- • ния алгоритмических и иифэрмациэнних средств автоматизированного проектирования АСУ МГА. В основу работа положен системный подход с применением методов аналитического конструирования регуляторов.

Проектирование систоки ксмплоксно-автоматизиро-

ванного КГА предполагает конструирование и оптимизацию систем бодыаой размерности. Один из сопшадик путей уменьшения уровня не-опрадедоншета при принятии рекеш'л яплястся построение иерархической системы задач проектирования. Представим задачи'проектирования в виде четырех уровней: экономического, технологического, алгоритмического и технического, '¡'акая декомпозиция задачи синтеза регулятора позволит свести се к последовательному редашю на каждом уросно частных задач аналитического конструирования в сочетании с принципом "минимальной с.то.-.лости". Решение,полученное методом АКОР на верхнем уровне,слу/ат "сталином" для решения задач нижнего уровня.

Как указывалось выас, разработанная методология проектирования проиллюстрирована на примере одной ив типичных локальных

подспотсм КА !.:ТЛ •• ¡стерся язля^ссп наиболее сложгкм ::

наименее прсриоотаиким сзс.чсм.

Особекногтьо рассматриваемого объекта ;т:?аьлс1:ия (>.ГЛ) является то, что он имеет одно управлявшее ьзгдойетзие и три регулируемых параметра: глубину ьелашк ,1 , тягсзхс сопротивление ялуга Ук к догрузку сцепного зсса трактора следствие чего задача управления математически леглррептна и для ее реэг-нпя необходимо целевое :'".о;,;п;,е;:онроз'1;;лг.

Обобщая результата решения задач синтеза оптимальных систем управления разного уровня, ь работе выявлены закономерности построения таких систем. Сделан ьышд о том, что ебцие рсыонкл, полученные метода»®; аналитического конструирования регуляторов,явля-;сггся таловыми (базовыми). <ио инвариантные ро1х-;;ия,пегавиаяицс от управляемого объекта и впехлих условий, легко адаптируемые к конкретным условней функционирования М'ГА и поззолявдм значительно сократить объем программного обеспечения САПР,

Таи, на технологическом уровне оазовьш решзнием является оптимальный фильтр входных сигналов,передаточная функция которого определяется из требования ограничения дисперсии ошибки копирования и обеспечения минимальней голоси пропускания:

1 ,й) ["*-Ь<Р)/у(Р)У

1р) ' У(р)

где Цг ' неопределенный коэффициент Лагршжа;

Зх(спектральная плотность входного сигнала;

К2, £х(р>)= У(Р)'У(Р)" определяется с соответствии с методом Винера-Хоп;}»; у(р) - выражение,сопряжпное у(р); [ ] - операция выделения устойчивых полдасов б лесой полуплоскости.

В зависимости от конкретных условии и технологических требований могут быть получены различные оптимальные фильтру входных сигналов.

Структура оптимальной системы (базовое рсиение на алгоритмическом уровне) определена методом обобщенной инвариантности, исходя из уравнений объекта управления,условий инвариантности Войчука Л У. и выбранного способа целевого коьятлексирования коп-туров регулирования. В работе использовалась одна иг возможных схем координации - с учетом координируют« множителей. Общее ун-

ра^л;::о г.С1 I1 р;-.¡е

где Ч--^/'Ч«(Р< " пегсдатечпмо супкет:

I - рггудярс-за:;« ;

Х(р) • врс<кль изгсрлс.^га нагл; •Яр) - сспрс'гу.з.^кко

- ояглс; рогуясягиюя 1-го иоптура; \y-Jp) - сигнал;

о; - лосоло.'! г.ог.ч'^'.х'^о:^;

ЦМрКМр)Л'Р) , (р)"1-А('р)-Л(Р)

Ычр) - 0!::ч:.\::иь:11:н ^»¡ыр иход^сгс сигнала;

• - -г.охгсл .-го ксэтура рсгу-

лг.г'оьапнл.

Из тсхаичеснс'.! урсы:с гагсгик р->асийем яаялется квазнэг.ти-мальпая «¡стока упракд.;:::«, соотги^юи!:-.«? из е/г'-Кцаокаяиаз-иссЗ-ходаетс .-злсшпгой.а в ^с-'ггсп т^.опги-яинлгого регулятора используются оосслсчнпг.ят.о гганда^г-;!:;;' Ц,Ш,ШД к т.д.

Структура прсц?сса адаагаг.';:^ ег^озия рстоккй :с ¡етакратлим условиям работи и пахотному гакааа::а на рис. 1.

Эф^егегшая рссаьацал рсюгс&этзшас яояозэяйй возможна только з условиях с ист с;.":; проектирования. В

работе ргсскотреии вопроси пострсс!:!.« одной по основных частей САПР.вазвзтоЯ пели аотскъжгйроалмгоА скстсжй структурко-ла-рамстричоского синтеза и квиток»!*; ■пав.«? ¿-згугатороз Ш'А(АССК). йсподьзозанис ее о$<£-:<?«:ч:о ис, зсккзнсгс проектирования, когда осуществляется сштса *'::р::влзшгя КА >.ГГЛ и ана-

лиз пило.'ч.епкг. трсОоват'к тояйкчекгит.» о-мд'п-нн. Основными фуик-циоигль!!^к гесшхиоспйз: свстгски д.-ляли о-ггь:

-фодоропшпзд имнтац/.ош'.с:: л", лзуомати^кровешиого Ш'к;

-кдатациг: процосеа его 11и:-.*.;■ -рс.:л -1'.I:-.-л;

-анализ и оезЬг^икс ¡г.сспзрзаажтов и

стебргжсико ¡пъуяькся'. г. и :ал?дова:п:й;

-вахоудекие струи-УУ'-. со,-.',;параметров мТА

Структура процесса адаптация базовых ревений

с0

м

и АСУ,которые обеспечивают оптимальное функционирование . автоматизированного У'ГА.

Реализация АССК возможна в виде инвариантной части,исполь-аущеи злементы су^оствукда;:, ранее разработанных САПР, к проблемно-ориентированной, предназначенной для резепия задач, характерных для проектирования только АСУ МТА,обладающих рядом специфических особенностей. 11а рис. 2 приведен предлагаемой состав алгоритмических и информационных средств системы.

Создание проблемно-ориентированной части обеспечений выдвигает ряд проблем. Одной из таи:х проблем является разрабспса технологии проектирования АСУ Ш'А с использованием современных методов синтеза, другой- разработка информационных средств проектирований включая блей: математических моделей и информационные).

Наименее проработанными и требуащкми дополнительных исследований являются вопроси получения здекватиьх математических моделей 1.5ТА и внешних ус:.ои'л\.

В работе приводятся предлагаемые математические модели ЫТА, .:ак объекта упррчленпя в СЛР.:, па ка-тдо.ч! уровне проектирования, 'ак, на экономическом уровне ь качестве математической модели

Cosiaii anropnTMimecKKX i: na5opaeHBonHHx CFG/TOSB ACCK

AC C K

JiipaaisoaaH nporpa«!ia

CNX sji-P<JI

-npca33orH-it:,ifiOCM

-coCootou-

Moc-ra

-jpoia.l-

hoctil

w

Piic. 2

рассматривается зависимость эконо.тачеамго эффекта Э ст относительных изменений производственных характеристик агрегата (часовой производителькостя"ч",урожрйиости"§} и прямых эксплуатационных издержи С:

где - себестоимость при басовой технологи;!;

О - доля затрат операция зопааса а обсдос пркиьсс затрата; га производство продуеда. На технологически/ уровне па огпозапик э:«:ялуатащ:оннш характеристик МТА и шалгоа его моделей, приводимых в литературе, выражаем тех;шко-зког.о,-,:;че:о'.'.пс показатели "5", ТГ, "с через регу-

лируемые параметры: ¡(h,P<,Prз),~^7-f2(h,Plí,P}},C = fi(h,Pк>Pi).

Для построения модели ЯХА па алгоритмическом и техническом уровнях применен метод ориекгкрозашых графов (рис. а). В качсстае входных выбраны следущце переменные: XI - профиль поверхности поля в точке расаоло.ггпнл регулируемого корпуса; Х2 - возмуцаишце воздействия,обусловленные измсиеннем физико-механических свойств почвы (сопротивление почзы); Ю - управляющее воз дэйстоке(перемещение. золотника гвдрощшскдра}. Выходные переменные:Ж - глубина

Э = о/5(Е +5-У-С)

>

Полный граф К'1'А

X

хода рабочих органов; XD - догрузка сцепного soca трактора; Х (0-про£илъ дна борозди;Ml - тяговое сопротивление плуга.

Воздействия ¡¡копией '.реди - профиль поаорднситя поля М и сопротивление псчвы Х2 - пплпотеп случаи:::',,:и сигнала:.:;; в зеро-ятнсстно-статнстичсско!,! с:,ь:сле. Следует согласится с улсмэтН многих авторов, что целссообразним епосссо:.: имитации на ЭВМ енси-''íx услсзкй является создание генератора случппнпх сигналов. I; работе разработана ,;>:ика такого генератора. Для :.:одел.,,госа-пия зходкоп» сигнала с згдлигаги екггйткч-.чятеу» харгсго; не: и гоми непользуется генератор белого аукл и £ор:.:кру::,цнй оильтр с настраиваем:;.!:: параметрами. Для формирования технического задание на него необходимо статистическое еооэцопие ранее проведанных исследований.

3 третьей главе приводится ;.:ето;;и:-л оке гори;,:ог.таль:-иас - исследований.

Экспериментальные исследования проводились с целью: создали; информационного обеспечения автоматизирование;': снстог.ы синтеза v. комплекспровалил регуляторов и проверки результатов теоретических исследований. Они осуществлялись по следу.з^й. зтапам:

1. Создание информационного ссегпсчон'.'.и, необходимого для структурно - параметрического синтеза 0Л?!1 Данный этап включал сбор и обобщение информации об условиях раоогц пахотного агрегата, раз работк.у математических моделей самого МГЛ и элементов системы автоматического регулировании;

2. Структурно-параметрический синтез С,'.УН посредством имитационного моделирования функционирования автоматизированного .'..7/.;

3. Даборагорно-полевио испытания для проверки работоспособности спроектированной САРН.

Для выполнения первого этапа разработаны методики подготов- ■ ки информации для проектирования,в частности, мотодяки формиро-вапия банка данных о внеглюй среде и сосро информации о математических моделях объекта управления.

На втором этапе использовались методики построения я использования имитационных юдолей сложил систем,изложенные в работах Иснпона Р. , Максимоя Я t, , Клс!:н< na

Эксперимент проводились па пилидием вычислительна,: комплексе для автоматического синтеза и,разраоотанном r¡ Институте проблем управления (г. ibcisa). !- .и;тл но моделированию проводилась по плану договора о тпер'-"сотрудничество с дайным

институтом.

Основными частями комплекса являются устройство управляемой модели {Щ и устройство оптимизации и управления (УУ). Устройство УМ представляет совой бьятрсдопстаугай'ю аналоговую модель с развитой логикой и автоматкоирсвагшым управлением, на ней организуется программный ввод исходных данных для решения дифференциальных уравнений,производится решение семейства дифференциальных уравнений а реализуется программа вычисления критерия качества от решений. Устройство УУ предназначено для целенаправленного подбора оптимальных значений параметров. Позволяет проводить при замедленном рохи:,:с работы 0,4... 4 итерации в секунду, при норюдыюм - 2... 12. Поиск экспериментальных значений функции осуществляется двумя методами: папскореижго спуска и градиента.

С целью разработка технических предлоявпий для создания инвариантной части имитационной модели АСУ М'ГА моделирование проводилось на ЕО ЭВМ с применением пакета прикладных программ для моделирования аналоговых и непрерывных процессов (ШШ 1ШП).

Полеаш испытания проводились совместно с сотрудниками Оренбургского CKli на полях учебпо-опишго хозяйства. Объектом испытаний являлся пахотный агрегат,состоящий из трактора Т-1ЬОК и плуга.ШМ-Б-Зй.При испытании использовался, опытный образец микропроцессорной ОМ'И.разраЬоташшй коллеотивом авторов Оренбургского СХИ и роализосанныл па ссиовс трех авторских свидетельств (а. с. 550136,ИбООаз.ХЬЗПйв) .■

В чотюрток главо. приедятся результаты экспериментальных исследований.

Для формирования технического задания на разработку генератора шгсшшх условий,поооолятерго имитировать изменение профиля поверхности поля и сопротивления почвы,проанализировали материалы более ста псследогашш ША с АСУ и без них. Для обобщения данных использовался пакет научных программ COKRE,статистической" обработке подвергались параметры корреляционной функ-

-eiw- Irl

ции,аппроксимированной выражением: K,,(t) = Dx'e * 'tosfat .

Основные статистические характеристик этих параметров (математическое ожидание Ы .стандартное отклонение б .коэффициент корреляции X ) имеют следующие значения для профиля товерх-ности поля: Mt-Dx>=9,29ö см , t.iU„>=l ,82 и'\Ш/>х >=1,388 м"', б <1>х>= j.0,329 м, 6"{<СХ >=1,689 м-", б-t/x >=1,539мн,'г {^.¿x>="0f243 , . г >=-0.042, 1 -Ц^Ь-О.-Оа, для сопротивления почвы: МЦ,>«'

It

2,565сч,ШД >=3,166cw, 5 {Д >=2,4í6c"V Ц,^ »0,553.

Границы изменения параметров: Dx »1...20 см, =0... 8 м"', Д = О... 8 <¿,=0,7. .. Ь, 2 с"', Д =0... 7,й5с"'.

Для проведения имитационных экспериментов использовались значения параметров корреляционных функций входных воздействий, типичные для зоны итого Урала.

Разрасотана к ::сслздопа:;а na ЭЕМ кютациокная модель i.îDA, построенная па ссиопо М-графа.

При репении задачи проектирования на технологическом уровне одним из требований выдвинута оптимальная фильтрация входных сиг-калов, В результате проведенного анализа за идеальное "эталонное" реиепно принята передаточная функция второго порядка,полученная по статистическим характеристикам спектральной плотности входных воздействий.

Результаты аналитического конструирования показали,что проектируемая система продзтазнма ь виде псследопательиого соединения фильтра входных сигналов и высокоточной системы регулирования с передаточной функцией, оливкой г. адит/цз.

Одним из вариантов реализации гаазкептнмальноге флльтра входы« сигналов является пространствен фильтр,образованный двумя датчиками глубины вспашки,устаногленными на расстоянии íMt друг от друга. Такой фильтр обладает свойством самоиастрэй-ки по скорости движения агрегата V. Регуякрозанке осущсствляс'Тся в соответствии с величиной осреднспного* сигнала с датчиков. ~ результате параметрической оптимизации, попользуй критерий соли-лония с "эталоном", установлено, что при скорости агрегата 'Л</о оптимальную фильтрации входных сигналов ооесяечат датчики глубины вспаоки, установленные на растсянии £¿kr- 4,01м.

При cv.sstcbg слрн на тсхничосксм уровне в ссстзстстькк с принципом мгатмашгай сдокюсти гаазиептимальнзя структура системы составлялась из фунвдгакзлъпс-необходимых элементов. Теоре-тичеосие предпоссьшш реализовыналксь в систем; с двумя контурами регулирования: высотным (по глубине вслаыки h ) и силовым со сопротивления плуга рк).иэ ¡аазиоптимс.-ьных структур регуляторов выявлены обеспечивая^« нзилучдйс соответствие, с "эталон-ом". Определено, что необходимое качество регулирования мо.-тст быть обеспечено за счет изменения настроечных параметров ПИц-рогулятора.

Проведенная параметрическая оптимизация настроечьыл коэффициентов высотного ПИД-регулятора,показала, что при следуидкх ди-

апазоиах наблюдается наилучшее соответствие с- идеальным фильтром входных сигналов:

К*НТ=0.004...0,СС5; К*иф=0,04... 0,0b; К®, =0,0?... 0,09. 3 результате параметрической оптимизации силового регулятора получены следующие диапазона значений ого настроечных коэффициентов: к'.„*0.. .O.COö; У. ^=0,1.. .0,1Ь; К^ =0,085. .. 0,095.

Ка рисунке Л приведены график:: изменений дисперсий глубины всг.апки и тягового сопротивления плуга при исследовании автоматизированного агрегата при различных способах регулирования с установлении/и оптимальней злаченияки настроечных коэффициентов регуляторов. Анализ дисперсий позволил оценить количественное влияние на них координируя^« кнояктслсй силового и высотного контуров. Для создания оптимальной ко;:роволной систему параметра:® варьирования являются координирующие «покители ^в и ^с, выбор которых определяется по обобщенному экокоудчссгаму критерию.

Полученные при моделировании диапазоны оптимальных значений настроечных коэффициентов проектируемой скстсш в полевых условиях принимались за нулевое приолимзпия и в дальнейшем уточнялись. Тсхияко-акономичсскио показатели автоматизированного пахотного агрегата вита яо сравнению с серийним.

В пятой глазе приводятся оценка экономической эффективности автоматизированного проектирования АСУ МТА и концептуальные

Графи!« изменения дисперсий глубглш вспашки и тягового сопротивления

Рис. 4.

г/

предлояэкия до создания автоматизированной системы струэтурно-парамстрячоского синтеза регуляторов МТА.

2 А У. Д Ю Ч IS Н К Е

Оснмныс выводы,полученные в результате эбобцэнпл научных исследований по проектированию систем управлении I'J. .VTA ссодятся к следующему:

1.Дэзышнис эффективности использования автоматизированных МГА связано с роаонием проблемы кокилсксировалия отдельных средств автоматизации,при зток кошлсксирова'нм.ярсгодимое традиционными метода»,«, о.'шпзается нсэДОективко.

2. Применяете методы аналитического конструирования регуляторов являются з^сктивны;.« при ресении задача конструирования в обзри виде. Доведение результатов до штекерного р¿пиния трудоемко и представляет самостоятельную проблему. раорежни.? противоречий при отек возможно при педельзевании для прооот:розая:к САПР /,СУ МГА. Поэтому выявление закономерностей се построения является актуальной проблеме.';.

3. Создание CAIIP АСУ ¡ДА трсоует шеюй ин^рмациокпоЛ базы, а катеру» входят математические модем вне.аннх уеловин, :.6ю:гта уяраалешея, злекентией вааи.тккешае регония, прототипов,::стр>.-Ск-телъстас аффектов. Для построения та;'.сЛ Сазы несбхсдгп о-5-оиу.тъ результаты ранее проведенных кеследссакий.соасстгз'.сть к сигьнть о6е?к> за-танокернсстя.

3 следствие вьполяеиая теоретически л энег.еГ'Пме^тгиьшл: исследований пелучеаы слздухцйв кавые выводы а результаты:

1. Предложено в качестве основной задач:? проектирования ка УГА рассматривать олределение структуры •« параметров эФФисгкено-функционирующей система Выделены базовые структуры: оптимальный фильтр, оптимальная и юзазио.гжлальная системы управления,являющимися инвариантными для всех классов ¡¿ГА Определены пути ;ix привязки к конкретным условиям работы и пахотному агрегату.

2, разработана концепция построения автодатизггровашгой системы структурно-параметрического синтеза и зезмехчоеть ее реализации о виде трех ¿"нкциональнкх годсистсм: инвари-гнткой, проблемно-ориентированной •/. адаптаци". Для создания инвариантной час- . ти АССК,использухадй специальное «атг-^атическое оссс::'- :'-пие,з частности, програкюые реализации «егодоз анализа и иденти+жгацкк,

применимы элементн сугрствуюяих,ранее разработанных САПР. При создании проблемно-ориентированной части возник-ают проблемы разработки технологии проектирования АСУ МГА с использованием современных методов синтеза и создания информационных средств проектирования.

3. Имитационное моделирование впеллнх условий работы Í.ÍTA предлагается производить генератором случайных сигналов. Техническое задание на его разработку получено обобщением белее 100 материалов,публикация и диссертационных работ,охватывамздх практически все зоны товарного земледелия. Для задании входного сигнала с л:обыми статистическими характеристика: используется íop-мирухвдй фильтр с настраиваемыми параметра:«.

4. Исследовала математическая модель комбинированной !,вы-сотио-силового типа) системы автоматического регулирования навесного оборудования тршетора,пезволяацая учитывать различные сочетания степени воздействия каждого контура.

5. В результате проведенного имитационного моделирования автоматизированного íffA и оптимизации параметров САРК получены нулевые приближения значения настраиваемых параметров пропорцио-нально-интегральио-диффэренциальпого регулятора.

6. Полевые иепшалия пахотного агрегата,оборудованного микро процессорной СЛРН подтвердили правильность теоретичеомх и лабораторных исследований.

Основные положения диссортании опубликованы в следующих работах:

1. Абдрашитов Р. Т. .Черноусова A. II Пути разраОотгл CAIIP АСУ МГА //Автоматизация и средства технического г-оптроля в сельско-хозяйст воняем производстве: Сборник научных трудов, ВСХА.-Горки, yja?, -с. 1S-21.

2. Абдрашитов Р.'Г. .Чсриоусова А. .4 Автоматизированная система структурно-нар.аметрячеегаго синтеза и комплоксированкя регуляторов ма-инао-трагсгорццх агрегатов (АСОК)//Информационны;* листок. [•! '¿Só-Ol. -Срепоург; оренбургский ЦНТИ, 1G01. -4 С.

3. Черноусова A. К. Сирмпроваяно банка данных о воздействиях внеыноп среду при автоматизированном проектировании систем управления ккг.инпо-трмггоршдс агрсгатов//№формациониый листок N 2'j„'-'.Jl. -Оренбург:Оренбургский UKTií.lQ'Jl.-4 с.

А. Черноусова Л. Лю.-мятиаацпя раораооткп систем управления

адаптивных ро5отов//Со1«рз1чснж ручного труда па осново ро-жукого, 'лампового инструмента, деталей маши и оСорудова-ния в машиностроении: Тсзисн докладов научно-технической тнференции. -Оренбург,1083. -с. Ы-К.

5. Черноусова Л. М. Имитационное моделирование агроробста на этапе проецировании спет с:.: управления // Молодие ученые и специалисты - народному хозяйству: "озисн дог-ладов научно-технической конференции. - Оренбург, 19Ь9.-с. 87-!М.