автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Исследование и разработка систем с логометрическим принципом управления

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (технический университет)

На правах рукописи

КУЛЬКОВ Александр Анатольевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СИСТЕМ С ЛОГОМЕТРИЧЕСКИМ ПРИНЦИПОМ УПРАВЛЕНИЯ

Специальности: 05.13.01 - Управление в технических системах

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА

1994

Работа выполнена на кафедре Управления и Информатики Московского Энергетического института (технического университета).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор -

Ведущая организация - ПО "Аналитприбор"

Защита диссертации состоится "22" декабря 1994г. в аудитории Г-301 в 15 час. Ш нин. на заседании специализированного Совета К 053.16.18. Московского энергетического института' (технического университета).

Отзывы (в двух экземплярах, заверенные печатью,; просим направлять по адресу: 105835, ГСП, Москва, Е-250, ул. Красноказарменная, д. 14. Ученый Совет МЭИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ.

Круглов Владимир Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук.

старший научный сотрудник Виноградов Евгений Иванович кандидат технических наук, доцент Догановский Станислав Анатольевич

Автореферат разослан "22" ноября 1994 г.

Ученый секретарь специализированного Совета К 053.16.18. МЭИ. к.т.н.. доц.

Полотнов М. М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Развитие современной теории автоматического управления тесно связано с разработкой и исследованием различного рода адаптивных систем, позволяющих качественно улучшить характеристики системы в условиях действия на нее внешних возмущающих факторов.

Среди общего множества адаптивных систем выделяется класс систем параметрического управления - систем, в которых управление осуществляется целенаправленным изменением параметров управляющего устройства или параметров объекта управления. В свою очередь, среди систем параметрического управления как подкласс можно выделить системы с так называемым логометрическим принципом управления, отличительной чертой которых является замыкание обратной связи с помощью операции деления. Одним из основных преимуществ этих систем является возможность решения известного противоречия между точностью и устойчивостью простыми как системо- так и схемотехническими методами. Указанное преимущество позволяет выделить приорететную область их использования в различного рода системах автоматического регулирования объектами, статическая характеристика которых нелинейна и меняет свой вид в процессе работы.

Однако, несмотря на указанное достоинство, теория логометри-ческих систем развивается в рамках общей теории нелинейных систем, которая в настоящее время преодолевает ряд трудностей в создании единого подхода их анализа и синтеза. Итогом этого является тот факт, что в технике уже реализовано достаточно большое количество систем- с логометрическим принципом управления, а современная теория автоматического управления отстает в смысле разработки методов их анализа и синтеза. Кроме этого, существуют определенные трудности в применении известных методов исследования для большого класса систем с различными видами модуляции, которые в общем случае описываются в терминах параметрических систем и, в частности, систем с логометрическим принципом управления. В этой связи актуальной представляется задача создания практически применимых методов исследования и синтеза этих систем.

Целью работы является исследование и разработка структур автоматических систем с логометрическим принципом управления.

Для достижения указанной цели в работе были поставлены и решены следующие основные задачи.

1. Анализ характерных структур управляющих устройств систем автоматического регулирования.

2. Исследование закономерностей построения управляющих устройств систем с логометрическим принципом управления.

3. Разработка вариантов регуляторов управляющего устройства логометрической системы управления.

4. Разработка аналитических методов исследования рассматриваемых систем.

'5. Разработка и исследование систем и устройств, относящихся к изучаемому классу.

Методы исследования. При решении задач исследования использовались известные положения и соотношения из области теории автоматического управления. математического анализа, численных методов. автоматизированного проектирования, теории измерений, теоретической электротехники, промышленной электроники. Достоверность теоретических исследований подтверждена данными натурных и численных экспериментов.

Научная новизна.

1. Сформулированы правила выделения звена сравнения и регулятора в управляющем устройстве систем с логометрическим принципом управления.

2. Предложены новые варианты регуляторов систем с логометрическим принципом управления. Новизна подтверждена решением на выдачу патента на изобретение Российской Федерации "Способ управления регулирующим элементом стабилизатора электрических сигналов".

3. Получены математические соотношения, определяющие ошибку управления в зависимости от вида внешних возмущающих воздействий и места их действия в структуре системы.

4. С использованием первого метода Ляпунова и метода гармонического баланса исследованы условия устойчивости рассматриваемой системы.

5. Предложен способ построения звена сравнения логометричес-ких управляющих устройств, позволяющий в ряде случаев простыми схемотехническими методами обеспечить устойчивость системы и практическую независимость вида переходного процесса от статического коэффициента передачи объекта управления.

Практическая ценность результатов. • 1

1. Предложенные правила выделения звена сравнения и регулятора нелинейных управляющих устройств позволяют сформулировать к ним. как к отдельным системам управления, необходимые требования и отдельно их синтезировать.

2. Предложенные новые варианты регуляторов содержат основные • элементарные операторы систем параметрического управления, то есть позволяют использовать типовые блоки при синтезе логометри-ческих систем. Кроме этого, эти типы регуляторов обеспечивают астатизм системы, по крайней мере, первого порядка.

3. Полученное математическое описание ошибки управления позволяет анализировать величину этой ошибки в зависимости от вида внешних возмущающих факторов и места их действия в структуре системы. Сформулированы точностные требования к статическим характеристикам отдельных блоков системы для ее синтеза с целью получения заданной величины ошибки управления. Определено, соотношение между составляющими общей ошибки, позволяющее оценить работоспособность системы в целом.

4. Показано, что' условия устойчивой работы рассматриваемой системы не зависят от статического коэффициента передачи объекта управления, а определяются параметрами динамического блока регулятора. Разработана инженерная методика анализа устойчивости и даны рекомендации к синтезу логометрического управляющего устройства. позволяющие обеспечивать устойчивость системы в целом.

5. Разработаны и исследованы новые системы управления частотой вращения вала электродвигателя, стабилизатора приэлектродного потенциала гальванической ванны, системы управления импульсным источником вторичного электропитания, отличающиеся простым схемотехническим решением, но обладающие рядом преимуществ адаптивных систем.

6. Исследован стабилизатор переменного напряжения с логомет-рическим принципом управления. Показано, что использование предложенного способа построения звена сравнения управляющего устройства позволяет обеспечить условия его устойчивой работы для широкого класса объектов управления.

Реализация результатов. Разработанные в диссертационной рабо-. те устройства внедрены в ряде организаций, что подтверждено актами и справками об их использовании. ;

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на 4-й Всесоюзной конференции "Перспективы и опыт внедрения статистических методов в АСУТП" (Туйа, 1990); на научно-практической конференции, посвященной 30-летию СФ МЭИ (Смоленск. 1991).

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 12 печатных работах, из которых 4 авторских свидетельства на изобретение и, кроме этого, имеется 1 решение на выдачу патента на изобретение Российской Федерации.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 170 страницах, из них 143 страницы основного текста, содержит 58 рисунков. 1 таблицу и состоит из введения. 4 глав, заключения, списка литературы из 89 наименований и 3 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы и дана ее общая характеристика.

В первой главе рассматривается обобщенная структура систем автоматического управления с обратной связью, содержащая управляющее устройство и объект управления, и формулируются следующие правила декомпозиции нелинейных управляющих устройств на звено сравнения и регулятор:

1. Выходной сигнал звена сравнения е должен быть однозначной функцией входных сигналов х и у:

е = Р (х, у).

2. В статике работы системы существует такой единственный входной сигнал регулятора е - е0 . при котором его выходной сигнал г не зависит от е (астатический регулятор).В динамике работы системы, при е * е0. выходной сигнал регулятора должен управлять выходным сигналом объекта таким образом, чтобы выходной сигнал звена сравнения стремился к е0.

3. При условии выполнения правил 1 и 2 должно существовать единственное решение уравнения

Р (х. у) = е0 (1)

относительно выходного сигнала объекта управления у в области допустимых координат системы.

Не вызывает сомнения тот факт, что приведенные правила не

обеспечивают всех условий управляемости замкнутой системы, но они являются необходимыми в смысле первоначального выбора структуры управляющего устройства, которая в дальнейшем может анализироваться на соблюдение недостающего условия управляемости для конкретного объекта управления. Кроме этого, несмотря на кажущуюся тривиальность, приведенная декомпозиция управляющих устройств нелинейных систем автоматического управления с обратной связью позволяет. во-первых, классифицировать системы по различным /типам звеньев сравнения и регуляторов к ним. во-вторых, анализировать отдельно каждую структуру звена сравнения либо регулятора на правильность выполнения ими необходимых функций в составе замкнутой ситемы, в-третьих, существенно расширить набор возможных методов построения замкнутых систем управления, обладающих теми, либо иными эксплуатационными свойствами, в-четвертых, на первом этапе проектирования обеспечить набор альтернативных структур нелинейных управляющих устройств, в-пятых, грамотно проектировать системы управления, не допуская наличия в них необоснованных структурных излишеств.

На основании сформулированных правил проанализированы существующие варианты построения звеньев сравнения и регуляторов лого-метрических систем управления и показана их неуниверсальность в смысле использования элементарных блоков систем параметрического управления, которыми являются блоки умножения и деления плюс элементарные блоки классических систем - сумматор, усилитель и интегратор.

I рассмотрены особенности систем с логометрическим принципом управления, в частности, особо отмечено, что область допустимых значений координат управляющего устройства располагается в положительном ортанте, и входные сигналы в общем случае не равны тождественно нулю. Исследован предложенный Г. Яськевичем способ анализа логометрических систем основанный на методе отображений и показано, что его применение имеет ряд практических трудностей при анализе систем с динамическими объектами.

Далее в первой главе работы предлагаются новые варианты регуляторов систем с логометрическим принципом управления, идея построения которых аналогична идее построения регулятора с местной положительной обратной связью классических систем, с той лишь разницей, что вместо звена суммирования в них используется звено

умножения либо деления. Структуры управляющих устройств с использованием этих регуляторов приведены на рис. 1а. б. где обозначены х, у. - входной, выходной сигналы системы, е. г, - выходные сигналы звена сравнения и регулятора соответственно, а символами +, х - блоки, выполняющие операции деления и умножения.Их новизна подтверждена решением на выдачу патента РФ "Способ управления регулирующим элементом стабилизатора электрического сигнала".

а) б)

Рис. 1. Управляющие устройства логометрических систем

Следует отметить, что данные типы регуляторов аналогичны по принципу действия и по сути дела моделируют во временной области работу существующих регуляторов, основной операцией которых является операция возведения в бесконечную степень. Данное утверждение дает основание полагать, что результаты анализа систем с использованием этих регуляторов в определенном смысле можно распространить на системы с известными регуляторами. Кроме этого, в структуре предложенных регуляторов используются только элементарные блоки систем параметрического управления, что указывает на их универсальность для синтеза логометрических систем.

Итогом главы является выбор структуры для исследований, показанной на рис.2 и содержащей один из предложенных регуляторов, и сформулированы задачи исследований.

Рис. 2. Структура исследуемой системы

На рис. 2 блок V - объект управления, а Б - динамический блок регулятора, наличие которого необходимо, с одной стороны, для обес-

печения устойчивости системы в целом, а с другой; для учета физической "задержки" прохождения сигналов со входа на выход в реальном блоке умножения.

Во второй главе разработаны практически применимые аналитические методы исследования статической точности и устойчивости систем с логометрическим принципом управления.

Для исследования статической точности системы выбрана общепринятая методика представления ошибок выполнения функциональных операций в виде двух составляющих - мультипликативной и аддитивной. действующих в управляющем устройстве и. кроме этого, учитывалась аддитивное внешнее возмущение на выходе объекта управления. Формула для определения относительной ошибки системы ¥=Ду/х. где Ду - у-х - абсолютная ошибка, имеет вид:

К - 0.5[б,+5,к»+6*-1 + /(1+бу +б2к0 +5*)2-4бу (1+5*) ]. (2)

где бу. бг. б„ - приведенные к входному сигналу х ошибки от смещения на выходе объекта управления, от смещения на выходе множительного блока и мультипликативная ошибка выполнения множитель-но-делительной операции соответственно, к«, - статический коэффициент передачи объекта управления. Анализ этого выражения показывает: если управляющее устройство работает точно, то статическая ошибка системы равна нулю; если буб^.б*«!. то 1 « бк+б2к0 Кроме этого, установлено, что система теряет работоспособность при выполнении неравенства (1+бу+62к0+бК )2 < 4бу(1+бк)..

При исследовании устойчивости рассматриваемой системы полагалось. что передаточная функция динамического блока в составе регулятора (см. рис.2) 0(р)-К/(1+рТ), а входной сигнал системы хи)«1.

Условия устойчивости в малом логометрической системы управления совпадают с условиями устойчивости классической системы управления тем же объектом с интегральным регулятором, постоянная времени которого равна к<,Т. где к0 - статический коэффициент передачи объекта^ управления и не зависят от к,.

При исследовании устойчивости с применением метода гармонического баланса полагалось, что выходной сигнал системы уЦ) описывается выражением уШ = у, + Аз1пш1 и для объекта выполняется гипотеза фильтра.

Установлено, что в этом случае структуру управляющего устройства рассматриваемой системы можно представить в виде, показанном на рис. 3. Эквивалентный коэффициент передачи нелинейности операции деления находится методом гармонической линеаризации, а экспоненциальной нелинейности - путем эквивалентных преобразований ее выходного сигнала и отбрасывания из полученного выражения слагаемых, содержащих гармоники выше первой.

Рис. 3. Структура управляющего устройства

В результате, с учетом баланса исследуемой системы по постоянной составляющей получена эквивалентная линейная структура управляющего устройства по переменной составляющей, представленная на рис. 4.

-A-slnut 1 рТк0

К„э (А, шТ)

Рис. 4. Эквивалентная структура управляющего устройства по -.переменной составляющей

Здесь z.(t) - первая гармоника выходного сигнала регулятора, к0 -статический коэффициент передачи объекта управления. КНЭ(А.шТ) -эквивалентный коэффициент передачи нелинейностей. который описывается выражением:

fía) 2 -,

СО г

п [и

к„э (а.шТ)

где г(a). g(a)

2 к2 я2 (шТ)2

П 1 +

2 -Г(а)

2

g(a).

к = , - (2к-1)глг (<dT)z J определяются из формул:

2 / 1+а2

fía) = - (1 - / 1+а2). g(a) = а

(3)

А

а = -К

- и -

Нетрудно видеть, что (а.шТ) зависит не только от амплитуды колебаний на выходе системы, но и от их частоты. Годограф отрицательного инверсного эквивалентнбго коэффициента передачи ^(а.шТ) - -1/Кн, (а,шТ)х показан на рис.5 и имеет вид отрезка, лежащего на отрицательной части вещественной оси комплексной плоскости, которую делит на четыре специфических зоны. Величины

ю-а-0 0-а-*»

шТ = 0.7385 Ч <<<<<<<<<<<<<<+»>>>>>+

1ш

->Ие

-1 п

гтах „ „ гт1п и

0 (1)Т 00

Рис. 5. Годограф нелинейной части эквивалентной системы

2тш- 2л,ах находятся по формуле:

Г 8 1

1+

1[,

(2к-1)2Яг(шТ)г * 2,1П - -0.5 • —--- . . -(4)

яах

п [1+

кглг(шТ)г -1

Если Ш0 (Зо>) - комплексный коэффициент передачи объекта управления. то частотные условия устойчивости требуют пересечения годографом линейной части эквивалентной системы К?л(>>) У0 (:)ш) /К,, ТДо отрицательной части вещественной оси правее точки Нетрудно видеть, что эти условия не зависят от статического коэффициента передачи объекта к,,. В случае пересечения этим годографом отрицательной части вещественной оси в зоне [2^,„,-11 -система неустойчива, колебания на ее выходе неустойчивы; в зоне [2^4Х,-1] - система неустойчива, периодические колебания на ее выходе устойчивы; в зоне (-«, 2^,,] - система неустойчива, колебания на ее выходе неустойчивы.

Основным результатом второй главы является разработка следующих рекомендаций к практическому синтезу логометрических систем.

1. При точном выполнении множительно-Делительных операций управляющим устройством ошибка системы равна нулю. Для определения точностных требований к "неточному" управляющему устройству по заданной относительной ошибке системы . ,

а) находится бу-Ус/х,,,,,;

б) если К. 5У <0.1, то ^ = 6К + 62ко т4Х. и задавая, например, максимальную мультипликативную ошибку выполнения множительно -. делительной операции б* < у. допустимую аддитивную ошибку ее выполнения определяют по формуле б2 - (К - б* )/к<, В4Х;

в) если бу > 0.1, то также задавая одну из ошибок выполнения множительно - делительной операции б* или б2. 1 допустимое численное значение второй ошибки можно найти как решение уравнения (2).

2. Проверку устойчивости проводят при входном сигнале системы х*0 (например при х-1). Для исследования устойчивости

а) находят частоту ш* пересечения годографом (Зш) отрицательной части вещественной оси;

б) определяют ш'Т и Т^хп'-

в) проверяют выполнение неравенства | Илиш*) | < при выполнении которого система устойчива.

3. В практических приложениях более удобно устойчивость системы оценивать по условию непересечения годографом Иэжв(;]ш) отрезка вещественной оси (-«>,-1], где

1 + (<оТ)4 1

ИЭ1[1>(,Зш)--- • - А (Зш)

1 + 0.5- (шТ)* ЗшТК0

- эквивалентный комплексный коэффициент передачи разомкнутой системы по переменной составляющей. ,

4. Устойчивость логометрических систем не зависит от статического коэффициента передачи объекта управления. При синтезе этих, систем, для обеспечения условий их устойчивости наличие инерционного блока в составе регулятора принципиально необходимо. Параметры этого блока можно выбирать в соответствии с методикой, изложенной в пункте 2 данных рекомендаций.

В третьей главе с помощью широко распространенной программы моделирования динамических систем "титзш" на примерах численного моделирования переходных процессов в системах с логометрическим принципом управления объектами, передаточные функции которых имеют вид:

к0 К0 е~рТ

р2+Ьр+1 (1+р)3 1 + р

подтверждается правильность аналитических выводов сделанных во второй главе.

Рис. б. Результаты моделирования

/

В частности, вид переходных процессов в системе управления объектом второго порядка в зависимости от зоны пересечения годографом линейной части эквивалентной системы отрицательной части оси комплексной плоскости приведен на рис.6а,б.в. На рис. 6а показан вид переходного процесса в случае пересечения этим годографом зоны правее ^щ, на рис.66 - пересечения им зоны [41п,-1], а на рис.бв - зоны '[-1.г„ах].

В четвертой главе диссертации рассматриваются особенности практической реализации систем с логометрическим принципом управления и разрабатывается с помощью изложенных во второй-главе рекомендаций к синтезу ряд новых оригинальных логометрических систем. таких как система управления.усилителем мощности импульсного стабилизатора напряжения, стабилизатор частоты вращения вала электродвигателя, стабилизатор приэлектродного потенциала гальванической ванны.

Кроме этого, исследуется известный логометрический стабилизатор переменного напряжения. Показано, что этот стабилизатор при управлении объектом, порядок передаточной функции которого выше первого, принципиально неустойчив и предлагается способ построения звена сравнения его управляющего устройства, позволяющий простыми схемотехническими средствами обеспечить устойчивость стабилизатора для любого порядка передаточной функции -объекта. Этот способ предполагает использование в качестве сигнала обратной связи суммы масштабированных входного и выходного сигналов системы.

В качестве примера, рассмотрим принцип действия разработанной логометрической системы управления усилителем мощности импульсного стабилизатора напряжения. Функциональная схема и временные диаграммы ее работы показаны на рис.7 и рис.8 соответственно.

Устройство содержит перекидной ключ К интегратор со сбросом И. схему сравнения СС. 1УЗ - триггер Т. генератор Г, два делителя напряжения Д,, Дг, сумматор I. усилитель мощности УМ. фильтр наг- -рузки Ф. Уставка на регулирование - напряжение и0, выходной сигнал - напряжение ивих.

Рассмотрим работу устройства.

Генератор Г вырабатывает короткие импульсы с периодом ''следования Т. Входной сигнал усилителя мощности имеет вид прямоугольных. широтно-модулированных импульсов.

Рис. 7. Функциональная схема стабилизатора напряжения

Пусть в начальный момент времени триггер находится в нулевом состоянии,. то есть формируется пауза между входными импульсами усилителя мощности. В этом случае, через ключ К на вход интегратора И подается напряжение уставки и0. С приходом очередного импульса с генератора Г триггер ! переходит в единичное состояние, формирование паузы заканчивается и начинается формирование очередного импульса. При этом ключ К подключает ко. входу интегратора напряжение иос = к^ + к2ивых, где к,. к2 - коэффициенты передачи делителей напряжения Д!. Д2 соответственно.

При достижении ии напряжения уставки и0 срабатывает схема сравнения и переводит своим выходным сигналом триггер Т снова в нулевое состояние и, кроме этого, сбрасывает интегратор в ноль. На этом формирование очередного импульса заканчивается и описанные выше процессы повторяются. Выражение, связывающее длительности импульсов 1и предыдущего п и последующего п+1 тактов работы устройства, имеет вид:

1И(П*1> = (---)^„<п) . (4)

Мо .+ Мер

где иср - среднее выходное напряжение и по сути описывает работу логометрического регулятора.

В установившемся режиме работы длительности импульерв в смежных тактах работы равны, то есть справедливо равенство (;и<п<1) = 1И(П), ив соответствии с выражением (4) среднее выходное напряжение источника иср = и0(1 - к,)/к2 и при к4 + к2 = 1. иср = и0. Это выражение точное, что дает основание считать рассматриваемый стабилизатор астатическим.

В динамике устройство работает следующим образом. Пусть напряжение на выходе иср меньше уставки и0. Нетрудно показать, пользуясь рекуррентным уравнением (4). что,в этом случае длительность последующего входного импульса усилителя мощности (,и(п<1' будет больше предыдущей 1и(п). Причем, если в последующем п+1 такте работы выходное напряжение не изменится, то длительность следующего импульса 1и(п*2) будет также больше 1и(п*1) и так далее. . Описанное увеличение длительности импульсов будет происходить до тех пор, пока среднее выходное напряжение источника не начнет увеличиваться и пока не будет выполняться равенство иср = 110. Аналогично, но с уменьшением длительности очередных входных импульсов

'к

!

усилителя мощности, происходит работа устройства .при иср большем уставки и0.

Анализ вышеописанного принципа работы стабилизатора показывает, что постоянная времени Т„из инерционного блока его регулятора описывает.ся выражением

+ 1 . . (5)

ср(1-К,) ■ -1

то есть является функцией входного и выходного сигналов системы, а сама система проявляет некоторые адаптивные свойства.

Применение методики исследования устойчивости стабилизатора для объекта второго порядка с передаточной функцией (р)" = Ко/(1+10р)2 указывает, что условия его устойчивой работы совпадают с условиями устойчивости в малом (то есть вблизи точки иср = и„) и требуют выполнения неравенства 1/2ш,ТЯ115 < 1. где ш. - частота пересечения годографом линейной части эквивалентной системы отрицательной полуоси комплексной плоскости. В случае выбора Т=1 это неравенство выполняется при к, > 0.833. Результаты данных выводов подтверждены численным моделированием переходных процессов в стабилизаторе, при этом отмечено, что переходный процесс не меняет своего характера для стократного.изменения К0 и длительность его остается практически постоянной.

Рассмотренное устройство внедрено в НТП "Качество и Надежность" ВНИИЭМ с указанием технического эффекта.

В заключении изложены основные результаты работы.

В приложении приведены документы, подтверждающие использование результатов диссертации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Наиболее важным итогом работы является выявление, исследование и разработка управляющего устройства одного' из наименее изученных и представленных в литературных источниках классов систем автоматического управления такого как системы с логометрической обратной связью, с помощью которых достаточно простыми методами разрешается известное для классических систем противоречие между точностью и устойчивостью.

Выполнение диссертационной работы позволило получить следую-

щие результаты.

•1. Рассмотрены правила декомпозиции нелинейных управляющих устройств замкнутых систем автоматического управления на звено сравнения и регулятор, позволяющие существенно упростить синтез этих устройств. Проанализированы принципы построения структур систем параметрического управления и выделены основные признаки, характеризующие управляющие устройства систем с логометрическим принципом управления, проведен обзор возможных вариантов их построения с помощью предложенных правил. Исследованы особенности систем с логометрическимппринципом управления. Рассмотрены известные подходы их теоретического анализа и выявлены недостатки этих подходов для инженерного расчета систем с логометрическим принципом управления.

2. Предложены варианты регуляторов управляющих устройств систем с логометрическим принципом управления, состоящие из множительного или делительного блока, охваченного местной единичной обратной связью, конкретизирована структура для исследований с использованием одного из предложенных регуляторов, позволяющая анализировать широкий класс логометрических систем, конкретизированы задачи исследований.

3. Выявлено влияние на работоспособность управляющего устройства системы величины и места действия в ее структуре внешних статических возмущений. Разработана методика определения требований к основным блокам управляющего устройства для обеспечения заданной статической точности системы.

4. Разработан способ аналитического исследования устойчивости рассматриваемых систем, основанный на методе гармонического баланса. Показана независимость условий устойчивости этих систем от статической характеристики объекта управления. Выявлена принципиальная необходимость наличия в структуре управляющего устройства динамического блока, параметры которого существенно влияют на устойчивость системы в целом. Разработана методика инженерного исследования устойчивости данных систем, позволяющая достаточно просто сформулировать требования к динамическому блоку регулятора для обеспечения устойчивости конкретной системы при ее синтезе.

.5. рассмотрены примеры численного моделирования логометрических систем с помощью широко распространенной программы "ТиТБИ". подтверждающие правильность аналитических исследований и выявляю-

щие основные достоинства этих систем.

6. Разработан и исследован предложенными методами ряд оригинальных устройств с логометрическии принципом управления, таких как стабилизатор частоты вращения вала электродвигателя, стабилизатор среднего значения приэлектродного потенциала гальванической ванны, система управления усилителен мощности импульсного источника напряжения, имеющие высокие эксплуатационные характеристики. Кроме этого, исследован ло^ометрический стабилизатор переменного напряжения и предложен простой способ обеспечения условий его устойчивой работы для объектов. ' имеющих порядок передаточной функции выше второго. Предложен способ построения звена сравнения и регулятора управляющего устройства системы, позволяющий обеспечить условия ее устойчивой работы для любой передаточной функции объекта управления.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Кульков A.A. Особенности автоматических систем с логометрическии принципом управления // Современные проблемы энергетики и электротехники: Сб. научных трудов. Смоленск: Смоленский фил-л Моск. энерг. ин-та. 1991. С. 100-102.

2. Кульков A.A. Анализ устойчивости автоматических систем с логометрической обратной связью // Математическое, алгоритмическое и техническое обеспечение систем контроля, управления и САПР : Тез. докл. науч.-практ. конф.. Смоленск: 1991. С. 16.

3. Кульков A.A. Устойчивость автоматических систем с логометрическии принципом управления // Устройства и систеиы автоматического контроля и управления: Сб. науч. трудов. N1. Смоленск: Смоленский филиал МЭИ. 1992. С. 48 - 55.

4. Кульков A.A. Регуляторы автоматических систем с обратной связью. // Системы автоматизации и управления технологическими объектами: Сб. науч. трудов. Смоленск: Смоленский фил-л Моск. энерг. ин -та. 1993. С. ИЗ - 118.

5. Гладштейн М.Б.. Ковалков Н.В.. Кульков А.А. Методы обеспечения заданных параметров процесса гальванопокрытия при импульсном электролизе// Перспективы и опыт внедрения статистических методов в АСУТП: Тез. докл. 4-й Всесоюзн. конф. 4.2. Тула. 1990. С. 24 - 25.

6. Кульков А. А.. Ковалев А.М. Логометрический стабилизатор

частоты вращения электропривода. // Приборы и устройства автоматики. выч.техники, электроники и оптоэлектроники. Сб. науч. трудов : Смоленск: Смоленский фил-л Моск. энерг. ин -та. 1992. С. 137 - 141.

7. Ковалков Н.В., Кульков A.A. Способ получения заданной толщины слоя металла при его гальваническом осаждении. // Системы автоматизации и управления технологическими объектами: Сб. науч. трудов. Смоленск: Смоленский фил-л Моск. энерг. ин -та. 1993. С. 92 - 97.

8; Кульков A.A., Ковалков Н.В. Логометрический стабилизатор -среднего значения потенциала приэлектродного пространства гальванической ванны. // Системы автоматизации и управления технологическими объектами: Сб. науч. трудов. Смоленск: Смоленский фил-л Моск. энерг. ин -та. 1993. С. 118 - 122.

9. A.c. 1814186 СССР. МКИ3 Н 02 Р 5/06. Электропривод. /A.M. Ковалев. A.A. Кульков. В.В. Круглов, Н.В. Ковалков //Открытия. Изобретения. 1993. N 17.

10. A.c. N1820471. МКИ3 Н 02 Р 5/06. Способ стабилизации частоты вращения электропривода / A.A. Кульков. A.M. Ковалев. В. В. Круглов. В.А. Зубов // Открытия. Изобретения. 1993. N 21.

11. A.c. N 1710601. МКИ3 С 25 D 21/12. Способ контроля площади катода при питании гальванической ванны / М.Б. Гладштейн. Н.В. Ковалков, A.A. Кульков. Б.Н. Горовой // Открытия. Изобретения. 1992. N 5.

12. A.c. N 1761821, МКИ3 С 25 D 21/12. Способ контроля средней плотности тока при импульсном питании гальванической ванны / М.Б. Гладштейн. Н.В. Ковалков. A.A. Кульков. Б.Н. Горовой // Открытия. Изобретения. 1992. N 34.

Подписано к печати Л <пл , .«,

U5 Тираж ЮС Зак»л Щ

Типография МЭИ. Красноказарменная, 13.