автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.05, диссертация на тему:Повышение качества мехатронных систем управления климатическим комфортом мультизонного рабочего пространства на основе инверсных моделей

На правах рукописи

АФАНАСЬЕВА ОЛЬГА ВЛАДИМИРОВ!!.

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИМ КОМФОРТОМ МУЛЬТИЗОННОГО РАБОЧЕГО ПРОСТРАНСТВА НА ОСНОВЕ ИНВЕРСНЫХ МОДЕЛЕЙ

Специальность 05.02.05 - Роботы, мехатроника и робототехнические системы

АВТОРЕФЕРАТ -> ноя 2т

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2009

003482225

Работа выполнена на кафедре «Робототехника и мехатроника» ГОУ ВПО Московский государственный технологический университет

«СТАНКИН»

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Илюхин Юрий Владимирович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кузовкин Владимир Александрович

кандидат технических наук, доцент Польский Вячеслав Анатольевич

Ведущее предприятие: ЗАО «Сервотехника» (г. Москва)

Защита состоится « 03 » декабря 2009 г. на заседании диссертационного совета Д 212.142.01 при ГОУ ВПО Московский государственный технологический университет «СТАНКИН» по адресу 127994, г. Москва, ГСП-4, Вадковский пер., д. ЗА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГТУ «Станкин». Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью, просим направить ученому секретарю совета по указанному выше адресу.

Автореферат разослан " 22 " октября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.142.01 к.т.н. г^у ' М.А. Волосова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Повышение качества функционирования мехатронных систем управления микроклиматом объектов, в которых находятся люди, выполняющие ответственные действия в составе человеко-машинных систем, представляет собой задачу, имеющую большое значение для экономики страны. Примерами таких объектов являются салоны автомобилей, кабины пилотов самолётов, космических и подводных аппаратов, производственные помещения, в которых изготавливаются ответственные изделия. Успешность и безопасность функционирования таких объектов в значительной степени зависит от самочувствия и работоспособности операторов, для каждого из которых должны создаваться и автоматически поддерживаться благоприятные климатические условия в нескольких связанных с ними зонах мультизонного рабочего пространства.

Несмотря на распространённость систем управления микроклиматом, вопросы повышения их точности и быстродействия исследованы недостаточно. Существующие методы ориентированы в основном на создание разомкнутых систем с ручным управлением. Однако, требования к их качеству непрерывно возрастают, и необходима разработка более совершенных замкнутых систем автоматического управления состоянием мультизонного рабочего пространства. Такие системы должны быть способны корректно учесть комбинированное влияние температуры, влажности, скорости движения воздушного потока и физиологических особенностей человека на восприятие им климатического комфорта. Особенность рассматриваемых систем состоит в том, что они содержат специфические нелинейные многокоординатные объекты управления, объединяющие в своём составе взаимодействующие механические, электрические, пневматические и компьютерные компоненты. Поэтому решение задачи построения высококачественных систем управления климатическим комфортом требует применения принципов и методов, характерных для мехатроники. Сложность объектов управления делает целесообразным использование их инверсных математических моделей для формирования регуляторов систем управления.

Диссертация основывается, прежде всего, на идеях и методах в области мехатроники и компьютерного управления движением, изложенных в трудах И.М.Макарова, Е.П.Попова, В.С.Кулешова, Ю.В.Подураева, Ю.В.Илюхина, Р.Изермана и других отечественных и зарубежных учёных.

Цель исследования - повышение точности и быстродействия мехатронных систем управления микроклиматом в мультизонном рабочем пространстве, построенных на основе инверсной модели объекта управления.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1. Разработана концепция построения высококачественных мехатронных систем управления климатическим комфортом в мультизонной рабочей среде.

2. Разработана математическая модель мехатронной системы управления климатическим комфортом, содержащая многомерный нелинейный электропневмомеханический объект управления.

3. Разработана структура мехатронной системы управления климатическим комфортом мультизонной рабочей среды, замкнутой по показателям комфорта.

4. Построен комплекс инверсных математических моделей объекта управления в качестве основы для построения регулятора мехатронной системы управления климатическим комфортом.

5. Сформированы регуляторы и исследованы динамические свойства мехатронной системы управления климатическим комфортом мультизонной рабочей среды, обладающей повышенной точностью и быстродействием.

Научная новизна работы заключается: - в структуре мехатронной системы управления климатическим комфортом мультизонной рабочей среды, замкнутой по показателям климатического комфорта и содержащей двухкаскадный многоканальный регулятор, построенный на базе инверсной математической модели нелинейного объекта управления и комплекса пропорционально-интегральных регуляторов.

- в комплексе статических инверсных математических моделей нелинейного объекта управления как основа для построения двухкаскадного многоканального регулятора мехатронной системы.

- в математической модели мехатронной системы управления климатическим комфортом мультизонного рабочего пространства, содержащей средства компьютерного управления и многомерный нелинейный объект управления, в состав которого входят электрические, механические, пневматические и биологические компоненты.

- в аналитических зависимостях для вычисления показателей климатического комфорта, используемых в качестве регулируемых переменных системы управления и учитывающих совокупное влияние температур и скоростей движения воздушных потоков в обслуживаемых зонах мультизонного рабочего пространства на восприятие человеком климатического комфорта.

Методы исследования. Использованы методы теории автоматического управления, линейной алгебры, вычислительной математики, термодинамики, электромеханических и пневматических систем. Исследование системы управления выполнено методом математического моделирования с использованием разработанного автором программного обеспечения, функционирующего в среде МАТЛАБ/СИМУЛИНК.

Достоверность полученных результатов определяется корректным применением положений мехатроники, теории автоматического управления, методов электромеханических и пневматических систем и подтверждается совпадением результатов полученных на основе теории и путем математического моделирования, а также положительным опытом внедрения в производство.

Практической ценностью обладают следующие результаты.

1. Алгоритмическое и программное обеспечение, реализованное в среде МАТЛАБ/СИМУЛИНК и позволяющее проводить подробное компьютерное моделирование и разработку систем управления климатическим комфортом.

2. Алгоритм формирования управляющих воздействий, базирующийся на инверсной статической математической модели объекта управления, как основа для компьютерной реализации быстродействующих регуляторов системы управления микроклиматом.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на научных семинарах кафедры «Робототехника и мехатроника» МГТУ «Станкин», на XVI международной конференции молодых ученых по проблемам машиноведения МИКМУС-2004, на международной конференции по математическому моделированию в Самаре в 2005 г., на конференции МГТУ СТАНКИН и ИММ РАН «Математическое моделирование и информатика» в 2008 г., на научной конференции «Машиностроение -традиции и инновации» (МТИ-08) в МГТУ «Станкин» в 2008 г.

Внедрение результатов исследования осуществлено в научно-техническом проекте «Чистые комнаты для биологического производства», выполненном ООО Третье монтажное управление «Промвентиляция» в 20062007г. для Унитарного Государственного Московского предприятия по производству бактерийных препаратов, входящего в блок Трипсимизации Министерства Здравоохранения РФ.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы нашли отражение в пяти опубликованных печатных работах, в том числе в журнале «Вестник Воронежского государственного технического университета», входящем в перечень изданий, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 136 страниц состоит из пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Основной текст изложен на 122 страницах, включает 30 рисунков и 1 таблицу.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении определена область исследования и обоснована актуальность темы диссертации.

В первой главе произведен анализ областей применения и исследований систем управления микроклиматом. Сформулированы требования к

климатическому комфорту пространства, окружающего человека. Обоснована необходимость формирования систем управления климатическим комфортом как мехатронных систем, обладающих повышенным быстродействием, согласованностью и точностью регулирования величин, определяющих климатический комфорт.

Вторая глава посвящена разработке концепции построения систем управления климатическим комфортом, обладающих высокой точностью и быстродействием. Сформулированы требования к системам управления климатическим комфортом и отмечено, что сложность проблемы их создания обусловлена спецификой их объектов управления, которые реализуют управление движением воздушных потоков и объединяют в своём составе тесно взаимодействующие друг с другом электрические, механические и пневматические компоненты. Как показал анализ их свойств, они являются нелинейными многокоординатными динамическими объектами, обладающими внутренними перекрёстными связями. Высокий уровень требований, предъявляемых к современным системам управления климатическим комфортом и необходимость согласованного функционирования разнородных компонентов таких систем, позволили сделать вывод о том, что они должны формироваться на основе принципов и методов мехатроники. Предложена новая структура системы управления климатическим комфортом (рис.1), отличающаяся тем, что она замкнута по показателям комфорта.

Рис.1. Структура мехатронной системы управления климатическим

комфортом

С целью повышения точности автоматического регулирования климатического комфорта предложены аналитические зависимости для вычисления показателей комфорта, представляющих собой функции переменных состояния воздушной среды и корректно характеризующих уровень комфортности. Эти зависимости основаны на результатах экспериментов, выполненных Stolwijk, Nishi, Gagge, и Strobel, предложивших использовать два типа безразмерных показателей климатического комфорта в контролируемых зонах рабочего пространства. Переменные первого типа представляют собой температурные показатели комфорта TCRl,...,TCRL (от слов Thermal Comfort Rate), где L - количество зон регулирования комфорта. Каждый человек имеет отношение к нескольким зонам рабочего пространства и может установить для них желаемые значения температурного показателя комфорта, задав их в диапазоне от -5 до 5, что соответствует значениям температуры от +15°С до +37°С. В диссертации взаимосвязь значений показателя комфорта TCR¡ в I - ой зоне регулирования комфорта с ощущаемой человеком температурой , воздушного потока в

г —299 _

той же зоне предложена в виде формулы TCR, = -, причём / = 1, L.

2,2

Переменные второго типа - показатели комфорта по скорости движения

воздушного потока AFRlAFRL (от слов Air Flow Rate). Их значения могут

задаваться в диапазоне от 0 до 3. Как показано в диссертации, показатель

комфорта AFR по скорости движения V, воздушного потока в /-ой зоне

регулирования комфорта, устремленного к соответствующему участку тела

человека, для всех /=1,1, подчиняется зависимости

„„„ V,-0,175- 0,0506ТОТ, AFR, ---.

' 1,15+0,0396-ГС/?,

Скорость V, вычисляется по формуле V, - g^jipA,)'1, где £>ыг, - массовый расход воздуха в /-ой зоне, р- плотность воздуха, А,- площадь /-ой зоны.

Таким образом, регулируемыми переменными мехатронной системы являются (Lxl) - векторы показателей комфорта TCR = (TCR¡TCRL)т и

АР11 = (АРЯ1,...,АР111)Т. Фактически речь идёт о создании комплекса следящих систем, в каналах рассогласований которых находится многоканальный регулятор, реализованный с помощью управляющей ЭВМ, который выдаёт управляющие воздействия на следящие приводы, входящие в состав объекта управления. Задающими воздействиями являются

компоненты двух (¿х1)-векторов ТСЯЖ = (ТСЯик.....ТСЯгж)т и

= характеризующие желаемые значения

регулируемых переменных системы. Непосредственное измерение векторных переменных ТСВ. и А/7? невозможно. Поэтому предложено формировать их на основании показаний датчиков температуры и расхода введённым в состав системы компьютерным вычислителем показателей комфорта.

В третьей главе выполнено исследование динамических свойств цифровых следящих приводов на основе коллекторных двигателей постоянного тока, входящих в состав исполнительной части мехатронной системы управления климатическим комфортом (рис.2).

¡1 И

« 2 >5 а о £ а 3

о « > 2

—К —V ЦАП (преобразователь КОД-ШИМ)

аз

С 0. ш с с; И— АЦП

и г

г Л_ 1 1 1 - -1—

N-1— 1 1 1

Силовой преобразо ватель

Исполнительный двигатель

Датчик тока

Квадратур ный счётчик

Фотоимпульсный

датчик

Редуктор

Объект управления (заслонка)

Цифровой датчик положения

Рис. 2. Структура цифрового следящего привода мехатронной системы управления климатическим комфортом

Разработаны математические модели цифровых подсистем регулирования тока и скорости, а также следящего привода в целом. Их анализ позволил обосновать приемлемость и целесообразность применения упрощённой модели следящих приводов в виде апериодического звена при

7

разработке средств управления климатической системы. Показано, что такая модель отражает наиболее существенные динамические свойства замкнутого следящего привода. Предложены формулы для выбора периода квантования по времени и значений основных параметров регуляторов приводов.

Четвертая глава посвящена разработке нелинейной математической модели объекта управления в составе системы управления климатическим комфортом. Объект управления рассматривается как совокупность комплекса следящих приводов и устройств нагнетания, охлаждения, осушки, нагрева и распределения воздушных потоков нагретого и охлаждённого воздуха, смесительных камер и каналов подачи воздуха в различные участки мультизонного рабочего пространства (рис.3). В рабочем пространстве находится М человек (операторов человеко-машинной системы), с каждым из которых связано N регулируемых зон, причём Ь = МЫ. С помощью задающих устройств человек имеет возможность сформировать благоприятные для него условия в окружающих его зонах рабочего пространства. Интенсивность подачи воздуха регулируется с помощью заслонок в воздуховодах, управляемых следящими приводами, получающими задающие воздействия от контроллера системы управления.

И.

Подсистема нагрева

Подсистема охлаждения

ЧГ

0

Рабочее пространство

Смесительная камера 1

Р к другим смеситальныма ■

Ф КОМПЛЕКС _К СЛЕДЯЩИХ > ПРИВОДОВ —у

\

* камерам

Смесительная камера М

л

Т=%=ь

/

Заслонки, управляемые, следящими приводами

1

Зона 1.1

Зона ^

| ф Зона М.1 ^

1

Зона 4.2^

Рис. 3. Схема объекта управления мехатронной системы

Структура модели объекта управления (рис.4) сформирована в результате декомпозиции и выделения подсистем по функциональному признаку. В модели выделены комплекс следящих приводов, подсистемы распределения воздушных потоков в воздуховодах, распределения воздуха и температур в зонах регулирования комфорта рабочего пространства и блок физиотермических реакций людей, находящихся в рабочем пространстве.

Входными воздействиями на комплекс электромеханических следящих приводов являются (М х1) -вектор желаемых углов поворота заслонок в каналах подачи воздуха в смесительные камеры Асмж и М (А/х1)- векторов желаемых углов поворота заслонок в каналах подачи воздуха в рабочее пространство А1Ж,А2Ж,...,А„Ж, соответственно. Реализуемый приводом компонент асмх (Л'х1)-вектора Асм представляет собой фактический угол поворота заслонки в канале подачи воздуха в г-ю смесительную камеру. Компонент (Ху (уУх1)-вектора А: - фактический угол поворота У-ой заслонки

в канале подачи воздуха из ¿-ой смесительной камеры в обслуживаемую зону; /= 1,...,А/;./=1,...,№

Рис.4. Структура математической модели объекта управления

Углы поворота заслонок ограничены 0 £ aCMj < атт. О < atj < ctnal и влияют на площади сечения отверстий в воздушных каналах в соответствии с уравнениями A,uJ = А^^а^а^; А,^ = ^.^пшх^Аи.тах!

.max Км .max *

Под влиянием реализуемых приводами фактических углов поворота заслонок и давления воздуха Рп, создаваемого подсистемой стабилизации

давления наддува, температур горячего Тжр и холодного Тхоя воздуха подсистем нагрева и охлаждения, формируется Ь=ЫхМ воздушных потоков, выходящих из выпускных отверстий подсистемы распределения воздуха и попадающих в рабочее пространство. Эти потоки характеризуются (ДОх1)- векторами массовых расходов и векторами

температур ТВХЛ,ТВХ2,...,ТВХМ. Выходными переменными подсистемы распределения воздуха и температур в рабочем пространстве являются М (Ы х 1) -векторов массовых расходов воздушных потоков, образующихся в контролируемых зонах в результате перемешивания потоков, выходящих из выпускных отверстий подсистемы распределения воздуха, И М (ЛГХ1). векторов эквивалентных температур, ощущаемых операторами в регулируемых зонах рабочего пространства Т Т Т

' же2 '1 же.М'

Отличительной особенностью предложенной модели объекта управления является включение в её состав модели физиотермических реакций человека. Эта модель характеризует связь компонент (£х1)-вектора ощущаемых людьми температур Тжв =(тжв.\,тэкв2воздуха в зонах

рабочего пространства с вектором реальных температур Т = (х1,т2,...,т1}т воздушных потоков в этих зонах. Сформирована наиболее удобная для построения системы управления форма этой модели

= (клт, + кт,8вш1 + к^ + к0{~гт])!Тфрп

где индекс / - номер регулируемой зоны, причём I = 1,...,!; ^л'^т/'^фР^е/ " коэффициенты влияния на эквивалентную температуру температуры воздуха г,, массового расхода средней температуры окружающей

среды Тср и интенсивности солнечной радиации ()рад, соответственно; ТФР]

постоянная времени апериодического звена, характеризующего динамические свойства модели физиотермических реакций, значения которых для различных частей тела человека лежат в диапазоне 35.. .260 с.

Разработана модель смесительных камер, которая позволяет определить давления рс] ,...,рсМ и температуры Гс1,..., ТсМ воздуха, образующиеся в этих камерах, с учётом температур поступающего в них нагретого Т и

охлаждённого Тхоя воздуха. Модель 1-ой смесительной камеры (¿ = 1.....м)

описывается дифференциальными уравнениями

где тсЛ - объём 1-ой камеры и масса находящегося в ней воздуха, соответственно; Л - газовая постоянная; Ты - абсолютная температура воздуха; gгopЛ, gXOJI ,• - массовые расходы поступающих в камеру нагретого и

охлаждённого воздуха, соответственно; массовый расход воздуха,

N

вытекающего из ¿-ой камеры, причём Ягл = • Давления рс1,...,рс1у

>=1

близки к атмосферному. Поэтому возникает докритический режим течения воздуха через отверстия, регулируемые приводами с заслонками, и расходы могут быть определены с помощью уравнений

где А,^ор1и А-,М11— эффективные площади отверстий в каналах подачи горячего и холодного воздуха, соответственно; и р„ха, - давления в

^=(8гор., + 8хояЛ - у-1Юпс, ,

С.1

магистралях подачи горячего и холодного воздуха, соответственно, причём выполняется условие рпгор= рлхол= р„.

Математическая модель подсистемы распределения воздушных потоков описывает дросселирующие свойства М групп воздуховодных каналов, по которым воздух подаётся в регулируемые зоны рабочего пространства. Каждая группа содержит N каналов, начинающихся у смесительной камеры и заканчивающихся выходным отверстием в непосредственной близости от соответствующей обслуживаемой зоны рабочего пространства.

В установившемся режиме дня ;-ого канала ¿-ой группы воздуховодов справедливо нелинейное алгебраическое уравнение, связывающее массовый расход воздуха gвx¡j при турбулентном течении с давлением в /-ой

смесительной камере, результирующим пневматическим сопротивлением канала Гу и выходным отверстием, площадь которого регулируется

СерВОПрИВОДОМ 8вх.ц Ра)

где Д^Аз.и + А^гСЯГГ'^Г"2; С = ^2(Л7у'р0 ; г;"4 (4/*ф"\

ра- атмосферное давление; длина и диаметр воздуховода,

соответственно; и и р - коэффициент кинематической вязкости и плотность воздуха при нормальных условиях; у = 1, ./V; / = 1, М.

Установлено, что объект управления является многосвязным. Модель подсистемы распределения воздуха и температур внутри рабочего пространства характеризуется уравнением

бвых ~ ^^вх >

где W - (ЬхЬ)-квадратная матрица коэффициентов влияния и,11,и-,12,..., потоков воздуха, выходящих из выпускных отверстий подсистемы распределения воздуха, на потоки, образующиеся в результате их частичного смешивания в обслуживаемых зонах рабочего пространства и оказывающие непосредственное воздействие на комфортность воздушной среды. Эти коэффициенты характеризуют свойства рабочего пространства,

определяются экспериментально и представляют собой эмпирические оценки перекрёстных связей, существующих в объекте системы управления климатическим комфортом.

Полученная во второй главе математическая модель объекта управления представляет собой систему 2М(2 + Ы) нелинейных дифференциальных уравнений первого порядка в форме Коши. Например, при М = 4 и Ы- 5 количество уравнений равно 56, а число используемых следящих приводов -24. На этом основании рассматриваемые системы можно отнести к классу больших мехатронных систем.

В пятой главе изложены результаты разработки новой структуры мехатронной системы управления климатическим комфортом с многоканальным регулятором, основанным на инверсных математических моделях объекта управления и полной математической модели системы, приведены результаты исследования её свойств с помощью ЭВМ.

С учётом высокой размерности, нелинейности свойств и многосвязности объекта управления для получения высокого качества процессов управления в данном исследовании применён компенсационный подход, основанный на использовании обратной (инверсной) математической модели объекта управления по отношению к модели, полученной во четвёртой главе. Предложен двухкаскадный многоканальный регулятор. Его первый (внешний) каскад представляет собой комплекс пропорционально-интегральных регуляторов (ПИ-регуляторов), предназначенных для улучшения динамических свойств системы (рис.5). Второй (внутренний) каскад является блоком коррекции статических характеристик нелинейного объекта управления. Он построен на базе инверсной модели объекта управления, справедливой для установившегося режима. При этом рассмотрена статическая модель объекта, характеризующаяся системой нелинейных алгебраических уравнений, выполнена её декомпозиция и для всех её компонентов сформированы частные инверсные модели. При формировании комплекса инверсных моделей компонентов объекта управления использованы аналитические методы инверсии алгебраических

зависимостей. В этом состоит главная особенность предлагаемого подхода к созданию систем управления состоянием мультизонной воздушной среды.

Рис.5. Структура мехатронной системы управления климатическим комфортом на основе инверсной модели и комплекса ПИ-регуляторов

Входными воздействиями блока коррекции являются два (£х1) -вектора ита=(игскл,игснг,...,итснлУ и иАек =(.иАГЯЛ,иШ2,...,илпг)т, которые формируются на выходах комплекса ПИ-регуляторов и используются для формирования векторов АИ(Ж,а1ж,..., Амж воздействий на исполнительную часть системы.

В соответствии с разработанным алгоритмом управления на основании векторов ита и иАГП вычисляются векторы Тэтж=(тзквЛх,...,тхвХж)т и Свых.ж=(8вых.1.ж>~>8вш.1..ж)Т ■ Их компоненты являются желаемыми значениями величин, входящих в состав векторов Тэкп и Свых. Компоненты этих векторов тж,,ж и gШJ,lж для всех 1 = 1,ь вычисляются по формулам

^К..гж=2,2-»тсв,+299, =р4(«дгаД1,15+0,018-(Г3„, -299)]+0,175+0,023• (тэм, -299). Вектор СВХж желаемых значений компонентов вектора

Свх определяется с помощью уравнения С!1Х ж = Иг~'СВЫХ ж.

Это даёт возможность вычислить желаемые значения Еюиж = втжж для всех 1=1,..„М и ] = , задавая т = N(1 -1) + у. Компоненты векторов

желаемых значений температур в регулируемых зонах Тж = (г1ж,...,т1х)т и на выходах воздуховодов ТВШж=(тяш_,х,...,тм1_ж)г вычисляются по формулам

= - кщ/Кеых.гж ~ КР?ср, - кф<2радЛ1 )кп ,

где Тгри и измеренные датчиками средняя температура рабочего

пространства и мощность поступающей в него солнечной радиации;

= > 1 = Вектор желаемых температур воздушных

потоков, выходящих из отверстий воздуховодов, определяется по формуле

Т =\У~1Т

8Х.ж дж ВЫХ.ж <

где У/^ - (ЬхЬ) - матрица, имеющая следующую структуру:

В вых. 1 1 5 в*.

сг ,Ь

ЗвъиХж^иЗы.!,

8 вшХ.ж & ях.2 *•* &ёых.Ь.яс вх.с

Желаемые температуры в смесительных камерах и массовые расходы поступающего в них нагретого воздуха вычисляются с помощью уравнений

Т = г

8 гор. /.*■ ~ 8и .Ж (Т^ж - ){Т,„р.1 -ТхмлУ

где ч = N(I -1) ■+ }; = £ .

н

Расчётное значение давления воздуха в смесительной камере рс(, в установившемся режиме служит основой для вычисления регулируемых приводами желаемых площадей отверстий в воздуховодах и на входах смесительных камер

гДе Aj.ж = 8„.к.J'C(Pci.. ~ Pa)'"У' • c - параметр системы.

Итогом вычислений, выполняемых блоком коррекции, являются реализуемые с помощью следящих приводов желаемые углы поворота заслонок, которые определяются с помощью уравнений

/у — а А А '

см.1 ..яс пи* 1.г<!/1.1.ж 1.сч шах'

Главное преимущество сформированной таким образом системы управления состоит в том, что благодаря введению блока коррекции в установившемся режиме обеспечивается «развязка» каналов управления и снижение влияния нелииейностей. Кроме того, это стабилизирует значения коэффициентов передачи всех каналов скорректированной системы, которые становятся близкими к единице. Предлагаемый подход позволяет существенно упростить структуру первого каскада регулятора и методику настройки его параметров. Показано, что значения параметров ПИ-регуляторов целесообразно выбираться из условия обеспечения одинаковых динамических свойств всех каналов системы управления. Это важно для согласованности управления по различным каналам, и в этом состоит преимущество разработанной структуры системы с двухкаскадным регулятором на основе инверсной модели и комплекса ПИ-регуляторов.

Для исследования динамических свойств мехатронной системы с предложенными средствами управления разработана программа компьютерного моделирования, функционирующая в среде МАТЛАБ/Симулинк. Разработана библиотека универсальных компонентов и общая структура компьютерной модели. Результаты анализа результатов работы компьютерной модели показали, что программа верно отражает статические и динамические свойства реального объекта. Для ускорения расчётов ряд программных компонентов преобразованы в Си код с помощью дополнительного пакета программного обеспечения Real Time Workshop для МАТЛАБ. При шаге расчёта менее 10 мс дискретизация процесса по времени не влияет на точность моделирования и характер исследуемых процессов.

Кроме того, при шаге расчёта, равном 20 мс, и использовании ЭВМ с процессором Pentium 4 (2,8 ГГц) с операционной системой Windows ХР модельное время практически совпадает с реальным временем. Это свидетельствует о высокой эффективности программного обеспечения и возможности его использования для анализа множества вариантов создаваемой системы управления при малых затратах машинного времени.

При исследовании рассмотрен пример системы управления состоянием мультизонной воздушной среды в салоне автомобиля. Моделируемая система имеет 4 смесительных камеры и 18 зон регулирования, имеющих отношение к водителю и 3 пассажирам. Прежде всего, выполнен анализ свойств скорректированного объекта, представляющего собой комбинацию объекта управления с блоком коррекции. Результаты вычислительных экспериментов с компьютерной моделью скорректированного объекта управления показывают следующее. При подаче на его входы ступенчатых задающих воздействий AFRlx,...,AFRnx, равных 1 в начальный момент времени и 2, начиная с 2с, поведение подсистемы в разомкнутом состоянии характеризуется плавными переходными процессами (рис.ба). Установлено, что взаимовлияние каналов в скорректированном объекте управления незначительно. Благодаря действию блока коррекции реакции, обусловленные перекрёстными связями, не превышают 1% от приложенного ступенчатого воздействия. Это свидетельствует об эффективности развязки каналов системы управления, которые можно считать практически автономными. Погрешности регулирования показателей комфорта для всех 18 зон в установившемся режиме составляют от 2 до 11 % от желаемого значения. Однако, длительности переходных процессов в разных каналах сильно различаются, лежит в диапазоне 150...600 с и существенно превышают допустимые значения.

Результаты математического моделирования замкнутой системы, содержащей многоканальный двухкаскадный регулятор с настроенными ПИ-регуляторами (рис.бб) при тех же задающих воздействиях свидетельствуют о сокращении времени переходного процесса в разных каналах системы от 7.5

до 24 раз. Длительности переходных процессов лежат в диапазоне от 6 до 10 с, и не превышают требуемого значения, равного 10 с.

ЛГК

А пгтгг-

б)

"о 100 200 300 400 500 "0 50 100 150

I, С I, С

Рис. 6. Процессы регулирования показателей комфорта, а) - в разомкнутой подсистеме, содержащей объект управления и блок коррекции; б) - в замкнутой системе с двухкаскадным регулятором

Благодаря действию интегральных составляющих ПИ-регуляторов погрешности воспроизведения показателей комфорта в установившемся режиме при отсутствии возмущающего воздействия оказались практически равными нулю. При воздействии солнечной радиации они не превышают 0,5%, что также свидетельствует о высокой эффективности предлагаемых средств управления и повышении качества мехатронной системы.

Таким образом, вычислительными экспериментами подтверждено, что предложенное решение обеспечивает повышение точности и быстродействия мехатронной системы управления климатическим комфортом. Показана высокая эффективность разработанной структуры системы с многоканальным двухкаскадным регулятором, содержащим блок коррекции на основе полученной статической инверсной модели объекта управления и комплекса пропорционально-интегральных регуляторов. Обеспечивается высокая степень согласованности процессов регулирования показателей комфорта и простота настройки параметров ПИ-регуляторов.

18

АРИ

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. В диссертационной работе решена важная научно-техническая задача повышения точности и быстродействия мехатронных систем управления климатическим комфортом мультизонного рабочего пространства на основе применения при их построении мехатронного подхода, замыкания систем по показателям комфорта и использования в регуляторе инверсной статической модели нелинейного объекта управления и комплекса пропорционально-интегральных регуляторов.

2. Предложена структура замкнутой по показателям комфорта мехатронной системы управления с компьютерным многоканальным двухкаскадным регулятором на основе нелинейных статических инверсных моделей объекта управления, которая способствует существенному повышению точности и быстроты протекания процессов управления комфортным состоянием мультизонного рабочего пространства, ослаблению проявления нелинейностей и перекрёстных связей, присущих объекту управления в составе системы.

3. Повышено качество функционирования системы управления за счет применения разработанных показателей климатического комфорта в роли регулируемых переменных системы. Эти показатели наиболее точно учитывают совокупное влияние на климатический комфорт в мультизонном рабочем пространстве основных факторов, которыми являются температуры и скорости движения воздушных потоков в контролируемых зонах мультизонного рабочего пространства, а также физиологические особенности человека.

4. Разработана компьютерная модель, реализованная в среде МАТЛАБ/СИМУЛИНК, являющаяся эффективным средством исследования динамических свойств мехатронных систем управления климатическим комфортом в мультизонном рабочем пространстве.

5. Для повышения точности, быстродействия и согласованности реакций каналов системы управления климатическим комфортом предложены принципы целесообразного формирования многоканального регулятора системы на основе инверсных моделей, отражающих

19

статические свойства нелинейного объекта управления. Динамические свойства объекта управления учитываются при выборе значений параметров пропорционально-интегральных регуляторов.

6. Результаты диссертационного исследования внедрены в производство, рекомендуются для использования при создании современных мехатронных систем управления климатическим комфортом и в учебном процессе при обучении студентов мехатронике.

Публикации по теме диссертации

1. Afanasieva O.V., Ilyukhin Y.V. Possible measures of comfort rate improvement for mechatronical climate control system in the саг. Проблемы управления и моделирования в сложных системах. Труды VII Международной конференции. / под ред. : акад. Е.А.Федосова, акад. Н.А.Кузнецова, проф. В.А.Виттиха. - Самара: Самарский научный центр РАН, 2005.-с. 162

2. Афанасьева О.В. Проектирование имитационных моделей мехатронных систем управления климатом в легковом автомобиле. Избранные труды XVI Международной интернет-конференция молодых ученых и студентов по проблемам машиноведения (МИКМУС-2004). Институт Машиноведения им. A.A. Благонравова РАН., М.: 2005. - с.54

3. Афанасьева О.В. Компьютерное исследование и формирование модели физиотермических реакций человека как компонента системы управления состоянием воздушной среды // Сборник докладов XI научной конференции «Математическое моделирование и информатика» МГТУ «СТАНКИН», ИММ РАН, М.: 2008. - с. 146 - 148.

4. Афанасьева О.В. Мехатронные системы управления микроклиматом // Вестник Воронежского государственного технического университета. Т.5, №1,2009. Воронеж - с.58-61.

5. Афанасьева О.В, Илюхин Ю.В. Мехатронные системы стабилизации параметров состояния воздушной среды рабочих помещений II Вестник МГТУ «СТАНКИН», №1 (5). М.: 2009. - с. 74-81.

Подписано в печать 16.10.2009 г. Формат 60x90 1/16 Усл. печл. 1,5 Тираж 125 экз. Заказ 2808 Отпечатано в типографии «АллА Принт» Тел. (495) 621-86-07, факс (495) 621-70-09 www.allaprint.ru

ВВЕДЕНИЕ.

1. АКТУАЛЬНОСТЬ ЗАДАЧИ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИМ КОМФОРТОМ И НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТАКИХ СИСТЕМ.

1.1. Анализ областей применения и исследований систем управления микроклиматом.

1.2. Требования к климатическому комфорту пространства, окружающего человека.

1.3. Примеры мехатронных систем управления климатическим комфортом в мультизонном пространстве.

1.4. Цель и задачи исследования.

1.5. Выводы по первой главе.

2. КОНЦЕПЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИМ КОМФОРТОМ.

2.1. Требования к мультизонным мехатронным системам управления климатическим комфортом высокого быстродействия и точности.

2.2. Показатели климатического комфорта в мультизонном рабочем пространстве как основа повышения качества мехатронных систем управления микроклиматом.

2.3. Формирование структуры мехатронной системы управления, замкнутой по показателям климатического комфорта и основанной на применении инверсных математических моделей.

2.4. Выводы по второй главе.

3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОМПЛЕКСА СЛЕДЯЩИХ ПРИВОДОВ КАК КОМПОНЕНТА МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИМ КОМФОРТОМ.

3.1. Структура цифрового следящего привода и подход к формированию его математической модели.

3.2. Математическая модель цифрового следящего привода на основе двигателя постоянного тока как компонента системы управления климатическим комфортом.

3.3. Возможность реализации исполнительных следящих приводов системы управления климатическим комфортом и рекомендации по выбору значений параметров регуляторов приводов.

3.4. Упрощённая линеаризованная математическая модель комплекса исполнительных следящих приводов.

3.5. Выводы по третьей главе.

4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИСПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЧАСТИ МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ, ОКРУЖАЮЩЕЙ ЧЕЛОВЕКА

4.1. Обобщённая структура исполнительной части мехатронной системы управления климатическими параметрами воздушной среды.

4.2. Математическая модель подсистемы распределения воздушных потоков и температур в комплексе воздуховодов системы.

4.3. Математическая модель подсистемы распределения воздуха и температур внутри рабочего пространства.

4.4. Математическая модель физиотермических реакций человека как компонент системы управления климатическим комфортом.

4.5. Выводы по четвёртой главе.

5. ПОСТРОЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИМ КОМФОРТОМ В МУЛЬТИЗОННОМ РАБОЧЕМ ПРОСТРАНСТВЕ НА ОСНОВЕ ИНВЕРСНЫХ МОДЕЛЕЙ.

5.1. Подход к построению мехатронных систем управления климатическим комфортом и построение вычислителя показателей комфорта.

5.2. Построение блока коррекции и алгоритма формирования управляющих воздействий на основе инверсных моделей объекта управления.

5.3. Разработка программы компьютерного моделирования систем управления климатическим комфортом.

5.4. Повышение точности и согласованности процессов функционирования каналов системы управления климатическим комфортом с помощью комплекса пропорционально-интегральных регуляторов.

5.5. Пример исследования системы управления климатическим комфортом в салоне автомобиля.

5.5.1. Компьютерное исследование динамических свойств скорректированного объекта управления.

5.5.2. Компьютерное исследование свойств мехатронной системы управления климатическим комфортом.

5.6. Выводы по пятой главе.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Системы автоматического управления микроклиматом призваны создать благоприятные условия для жизнедеятельности человека, а также для наиболее эффективного осуществления его хозяйственной деятельности. В последнее время вопросы создания и повышения эффективности таких систем привлекают всё большее внимание учёных и инженеров. Сфера применения систем управления микроклиматом непрерывно расширяется. Такие системы находят применение в сельском хозяйстве, в животноводстве, на транспорте, в гостиничном хозяйстве, в различного рода хранилищах, при создании помещений типа «умный дом» для комфортного проживания людей.

В последнее время особый интерес представляют системы управления микроклиматом объектов, в которых находится один или несколько человек, выполняющих ответственные действия в составе человеко-машинных систем. Примерами таких объектов могут быть салоны автомобилей, кабины пилотов самолётов, космических и подводных обитаемых аппаратов, компактные производственные помещения, в которых изготавливаются ответственные изделия. Успешность и безопасность функционирования таких объектов в значительной степени зависит от самочувствия и работоспособности операторов, для каждого из которых должны создаваться и автоматически поддерживаться благоприятные климатические условия в нескольких связанных с ним зонах мультизонного рабочего пространства.

Несмотря на распространённость систем управления микроклиматом, вопросы повышения их качества путём увеличения их точности и быстродействия в автоматическом режиме работы были исследованы недостаточно. Особенно это относится к системам, предназначенным для управления состоянием мультизонного рабочего пространства, для которых характерны высокая размерность, нелинейность характеристик и наличие перекрёстных связей. Существующие методы проектирования подобных систем ориентированы в основном на создание разомкнутых систем с ручным управлением. Однако, требования к качеству систем управления микроклиматом непрерывно возрастают, и необходима разработка более совершенных замкнутых систем автоматического управления состоянием мультизонного рабочего пространства.

Особенность рассматриваемых систем состоит в том, что они содержат специфические нелинейные многокоординатные объекты управления, объединяющие в своём составе тесно взаимодействующие механические, электрические, пневматические и компьютерные компоненты. Поэтому предложенное в диссертации решение задачи построения высококачественных систем управления климатическим комфортом основано на применении принципов и методов, характерных для мехатроиики.

В связи с изложенным современные системы управления микроклиматом рассматриваются как мехатронные системы, а повышение качества их функционирования представляет собой актуальную задачу, имеющую большое значение для экономики страны.

Важно отметить, что требования к качеству функционирования системы управления микроклиматом в значительной степени базируются на результатах исследования особенностей восприятия комфорта человеком. Например, согласно результатам исследований [75], представленным в виде пирамиды предпочтений Бубба, климатический комфорт водителя автомобиля является третьей по важности составляющей комфорта, после запаха в салоне, освещения и вибраций.

Исследования Дж.Столвиджка и Я.Ниши [96] показали, что температура, влажность, скорость движения воздушного потока и физиологические особенности человека комбинированно влияют на восприятие им климатического комфорта. Однако, большинство известных систем управления микроклиматом предоставляют возможность регулирования температурного режима рабочего пространства, но не позволяют учесть влияние на комфортность других перечисленных выше факторов. Поэтому в диссертации выполнено исследование, направленное на разработку структуры мехатронной системы управления и формирование переменных, которые в совокупности характеризуют уровень комфортности в различных зонах рабочего пространства и являются переменными, по которым целесообразно замыкать системы управления микроклиматом. Кроме того, сложность и нелинейность характеристик объектов управления в составе мехатронной системы управления микроклиматом требует поиска новых подходов к формированию управляющей части системы. В частности, представляется целесообразным использование инверсных математических моделей этих объектов в качестве основы для формирования регуляторов системы управления.

Поставленная в диссертации цель исследования состоит в повышении точности и быстродействия систем управления микроклиматом в обслуживаемых зонах мультизонного рабочего пространства. Как показано в работе, цель достигается в результате создания новой структуры мехатронной системы управления, замкнутой по показателям комфорта, отражающим влияние переменных состояния рабочей среды на ощущение человеком комфортности, и обладающей средствами регулирования на основе инверсной модели объекта управления.

Диссертация основывается на результатах научных исследований, осуществлённых автором в МГТУ «Станкин» и при проведении исследований в рамках научно-технического проекта «Чистые комнаты для биологического производства», выполненном ООО Третье монтажное управление «Промвентиляция» в 2006-2007г. для Унитарного Государственного Московского предприятия по производству бактерийных препаратов, входящего в блок Трипсимизации Министерства Здравоохранения РФ.

Автор выражает благодарность Юрию Владимировичу Илюхину за советы и поддержку в работе и коллективу кафедры «Робототехника и мехатроника» МГТУ «Станкин» за активное участие в обсуждении результатов исследования.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. В диссертационной работе решена важная научно-техническая задача повышения точности и быстродействия мехатронных систем управления климатическим комфортом мультизонного рабочего пространства на основе применения при их построении мехатронного подхода, замыкания систем по показателям комфорта и использования в регуляторе инверсной статической модели нелинейного объекта управления и комплекса пропорционально-интегральных регуляторов.

2. Предложена структура замкнутой по показателям комфорта мехатронной системы управления с компьютерным многоканальным двухкаскадным регулятором на основе нелинейных статических инверсных моделей объекта управления, которая способствует существенному повышению точности и быстроты протекания процессов управления комфортным состоянием мультизонного рабочего пространства, ослаблению проявления нелинейностей и перекрёстных связей, присущих объекту управления в составе системы.

3. Повышено качество функционирования системы управления за счет применения разработанных показателей климатического комфорта в роли регулируемых переменных системы. Эти показатели наиболее точно учитывают совокупное влияние на климатический комфорт в мультизонном рабочем пространстве основных факторов, которыми являются температуры и скорости движения воздушных потоков в контролируемых зонах мультизонного рабочего пространства, а также физиологические особенности человека.

4. Разработана компьютерная модель, реализованная в среде МАТЛАБ/СИМУЛИНК, являющаяся эффективным средством исследования динамических свойств мехатронных систем управления климатическим комфортом в мультизонном рабочем пространстве.

5. Для повышения точности, быстродействия и согласованности реакций каналов системы управления климатическим комфортом предложены принципы целесообразного формирования многоканального регулятора системы на основе инверсных моделей, отражающих статические свойства нелинейного объекта управления. Динамические свойства объекта управления учитываются при выборе значений параметров пропорционально-интегральных регуляторов.

6. Результаты диссертационного исследования внедрены в производство, рекомендуются для использования при создании современных мехатронных систем управления климатическим комфортом и в учебном процессе при обучении студентов мехатронике.

1. Афанасьева О.В, Илюхин Ю.В. Мехатронные системы стабилизации параметров состояния воздушной среды рабочих помещений // Вестник МГТУ «СТАНКИН», №1 (5). М.: 2009. с. 74-81.

2. Афанасьева О.В. Мехатронные системы управления микроклиматом // Вестник Воронежского государственного технического университета. Т.5, №1, 2009. Воронеж с.58-61.

3. Ахромеев Ж.П., Дмитриева Н.Д. и др. Робототехника и гибкие автоматизированные производства. В 9-и кн. Кн.2. Приводы робототехнических систем: Учеб. пособие для втузов/ Под ред. И. М. Макарова.-М.: Высш. шк., 1986.

4. Баранов М.В., Бродовский В.Н., Илюхин Ю.В. Мехатронный приводной модуль поступательного перемещения для технологических машин // Мехатроника, № 4, 2000. с. 7-14.

5. Беляков В.В., Бушуева М.Е., Сагунов В.И. Многокритериальная оптимизация в задачах оценки подвижности, конкурентоспособности автотракторной техники и диагностики сложных технических систем. Нижегород. гос. техн. ун-т. Н.Новгород, 2001. 271 с.

6. Бесекерский В.А. Цифровые автоматические системы управления. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1976. 576 с.

7. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления. Изд. 4-е, перераб.и доп.- СПб, Изд-во «Профессия», 2004. 752 с.-(Серия: Специалист).

8. Востриков А.С., Французова Г.А. «Теория автоматического моделирования»: Учебное пособие для вузов,- М.: Высш. Шк., 2004.-365 с.

9. Данко П.Е., Попов А.Г., Кожевникова Т.Я. Высшая математика в упражнениях и задачах. Ч. 1: Учеб. пособие для студентов втузов.-3-е изд., перераб.и доп.- М.: Высш. школа, 1980. -320с.

10. Данко П.Е., Попов А.Г., Кожевникова Т.Я. Высшая математика в упражнениях и задачах. Ч. 2: Учеб. пособие для студентов втузов.-3-е изд., перераб.и доп.- М.: Высш. школа, 1980. -320с.

11. Дсменков Н.П. Решение многокритериальных задач оптимизации и принятия решений в нечеткой постановке: Тр. Международной конференции по мягким вычислениям и измерениям SCM-2000.T.1, с.66-69.

12. Денисов А.А., Нагорный B.C., Пневматические и гидравлические устройства автоматики. Учеб. пособие для втузов. М., «Высшая школа», 1978.

13. Денисов, А.А., Нагорный B.C. : Пневматические и гидравлические устройства автоматики. Пособие для втузов. М.: Высшая школа, 1978.-214 с.

14. Ерков А.А., Хорошавцев А.И. Системы управления микроклиматом. Режим доступа http://icm-tec.com/mainlll.htm

15. Зенкевич С.Л., Ющенко А.С. Управление роботами. Основы управления манипуляционными роботами: Учеб. Для вузов М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 400 с.

16. Изерман Р. Цифровые системы управления. М.: Мир, 1984,- 541 с.

17. Илюхин Ю.В. Синергетический (мехатронный) подход к проектированию систем управления технологических роботов // Мехатроника, № 2, 2000. с. 7-12.

18. Илюхин Ю.В., Подураев Ю.В. Проектирование исполнительных систем роботов. Линеаризованные системы : Учебное пособие М.: Изд-во МПИ, 1989.-75 с.

19. Исии Т., Симояма И., Иноуэ X. И др. Мехатроника / Пер. с япон. -М.: Мир, 1988,- 318с.

20. Казмиренко. В.Ф. / Под ред. Автоматизированное проектирование следящих приводов и их элементов. М. : Энергоатомиздат, 1984. с. 108-96.

21. Казмиренко В.Ф. Электрогидравлические мехатронные модули движения. М.: Радио и связь, 2001 432 с.

22. Кенио Т., Нагамори С. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами : Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 184 с.

23. Колесов Ю.Б., Сениченков Ю.Б., «Иммитациопное моделирование сложных динамический систем», http://www.exponenta.ru/soft/others/mvs/dssim.asp.

24. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). Определения, теоремы, формулы. 6-е изд. стер. -СПб.: Издательство «Лань», 2003. 832 с. -(Учебники для вузов. Специальная литература).

25. Крутько П.Д. Обратные задачи динамики управляемых систем: нелинейные модели. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. 328 с.

26. Лариков Н.Н. Теплотехника: Учеб. для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1985. - 432 с.

27. Лодочников Э.А. Юферов Ю.М. / Под ред. Микроэлектродвигатели для систем автоматики / М.: Энергия, 1969. - 272 с.

28. Ломака М.В., Медведев И.В. Микропроцессорное управление приводами промышленных роботов. М.: Машиностроение, 1990. - 96 с.

29. Макаров И.М., Менский С.М. Линейные автоматические системы (элементы теории, методы расчета и справочный материал). 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1982. -504 с.

30. Медведев B.C., Лесков А.Г., Ющенко А.С. Системы управления манипуляционных роботов. М.: Наука, 1978. - 416 с.

31. Мозжечков В.А. Пневматические элементы и приводы роботов: Учебное пособие. Тула: ТулПИ, 1989.

32. Моль Р. Гидропневмоавтоматика. Пер. с франц. М., «Машиностроение», 1975.

33. Овсянников Л.В. Лекции по основам газовой динамики. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003, 336 с.

34. Подураев Ю.В. Мехатроника: основы, методы, применение: учеб.пособие. М.: Машиностроение, 2006. - 256 с.

35. Подураев Ю.В. Мехатроника: основы,методы, применение: учеб.пособие. М.: Машиностроение, 2006. - 256 с.

36. Подураев Ю.В. Основы мехатроники : Уч.пособие. М.: МГТУ "СТАНКИН", 2000-80с.

37. Подураев Ю.В., Кулешов B.C. Принципы поетовоения и современные тенденции развития мехатронных систем// Мехатроника. 2000. №1. С.5-10.

38. Подураев Ю.В., Кулешов B.C. Принципы построения и современные тенденции развития мехатронных систем // Мехатроника. 2000. №1. С.5-10.

39. Поляхов Н.Д., Путов В.В. Электромеханические системы: Учеб. пособие/ЭТИ,- С.-Пб., 1992.

40. Сабинин Ю.А. Электромашинные устройства автоматики. JL: Энергоатомиздат, 1988.- 408 с.

41. Семенов В.Г., Алейникова Е.А. Компьютерное моделирование при исследовании системы управления микроклиматом теплицы. «Современные наукоемкие технологии», № 10, 2007г.

42. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Учеб. пособие: Для вузов. В 5 т. Т. II. Термодинамика и молекулярная физика. 4-е изд., стереот. - М.: ФИЗМАТЛИТ; Изд-во МФТИ, 2003. - 576 с.

43. Чемоданов Б.К. / Под ред. Следящие приводы: В 3 т. 2-е изд., доп. и перераб. Т.1.: Теория и проектирование следящих приводов / Е.С. Блейз,

44. A.В. Зимин, Е.С. Иванов и др. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. -904 с.

45. Солодовников В.В., Филимонов Н.Б. : Проблема динамического качества систем автоматического управления: Учеб. пособие.-М.:МВТУ, 1987.

46. Столбов JI.C. и др., Основы гидравлики и гидропривод станков: Учебник для техникумов по специальности «Металлообрабатывающие станки и автоматические линии».-М.: Машиностроение, 1988.

47. Терехов В.М., Осипов О.И. Системы управления электроприводов / Под ред. В.М. Терехова. М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 304 с.

48. Тихомиров Э.Л., Васильев В.В., Коровин Б.Г., Яковлев В.А. Микропроцессорное управление электроприводами станков с ЧПУ М.: Машиностроение, 1990. - 320 с.

49. Фу К., Гонсалес Р., Ли К. Робототехника: Пер. с англ. Под ред

50. B.Г. Градецкого М.: Мир, 1989.-624 с.

51. Ходько С.Т. Проектирование систем управления с нестабильными параметрами. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987.- 232 с.

52. Чемоданов Б.К. / Под ред. Следящие приводы: В 3 т. 2-е изд., доп. и перераб. Т.1.: Теория и проектирование следящих приводов / Е.С. Блейз, А.В. Зимин, Е.С. Иванов и др. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. -904 с.

53. Чиликин М.Г., Ключев В.И., Сандлер А.С. Теория автоматизированного электропривода: Учебное пособие для вузов. М.: Энергия, 1979. - 616с.

54. Шалобаев Е.В. Теоретические и практические проблемы развития мехатроники. Современные технологии. Санкт-Петербург. 2001.

55. Air Cooling Apparatus. Scientific American, May 16, 1903.

56. Baehr, H. D. ; Stephan, H. : Warme- und Stoffubertragung. 4. Auflage. Berlin, Heidelberg, New York : Springer-Verlag, 2004. ISBN 3-540-40130-X

57. Baehr, H.D., : „Thermodymnamik". 11. Auflage. Berlin, Heidelberg, New York : Springer-Verlag, 2004.

58. Biersehenk, M. : Entwurf, Simulation und Implementierung eines bedieneradaptiven Systems am Beispiel einer insassenadaptiven Klimatizierung eines PKW : Dipl.arb. Stuttgart: Daimlerchrysler. - 1999.

59. Bronstein, I. N.; Semenjajew; Grosche G. (Hrsg) : Taschenbuch der Mathematik. 25. Auflage. Stuttgart, Leipzig : B.G. Teubner Verlag, 1991

60. Brumbaugh, James E. : HVAC Fundamentals, Heating Systems, Furnaces and Boilers. Indianapolis: Wiley Publishing, 2004.

61. Burl, Jeffrey B. : „Linear Optimal Control: H2 and H„ Methods". Menlo Park, Reading : Addison-Westley, 1998.69. £engel, Yunus A. : "Introduction to Thermodynamics and Heat Transfer". Irvin, McGraw Hill. Reno, 1997.

62. Chiles, W.D. : Effects of elevated temperatures on performance of complex mental tasks. Ergonomics, Vol.2, №11, 1958.

63. Fanger, P.O. : "Calculation of thermal comfort: Introduction of basic comfort equation", ASHARE Transactions, Vol. 73, Part 2, S. 1-20, 1968.

64. Faust, E., Umbach, K.-H. : „Der klimatisierte Sitzkomfort in Fahrzeugsitzen Teil 1", Automobiltechnische Zeitschrifi, Vol.86, Nr. 3, S. 99102, 1984.

65. Gobel, S. : „Optimale Festlegung zeitvarianter Regelparameter einer Komfortregelung fur die Klimatizierung cines Fahrzeuginnenraums". Berufsakademie Stuttgart, Diplomarbeit, 2003.

66. Gruber, J. : „Lokale Komfortregelung fur einen Insassen in einem Fahrzeuginnenraum", Universitat Stuttgart, Diplomarbeit, 2002

67. Hasse, H. ; Becker, M. ; Grossmann, K. ; Maurer, G. : Top-down model for dynamic simulation of cold-storage plants. In: International Journal of Refrigeration 19 (1996), Nr. 1, S. 10-18

68. Hertzman, A.B., Randall, W.C. : „Regional differences in the basal and maximal rates of blood flow in the skin", J. Appl. Physiol., S. 234-241.

69. Holmer, I., Nilsson, H. and others : Evaluation of thermal environment in automotive vehicles. 2nd Internetional Conference on Vehicle Comfort, Bologna, October 14-16, Thechnical papers Vol.1, pp. 295-302, 1992.

70. Horan, Т.: Electrical Fundamentals and Systems for HVAC/R. Prentice Hall; 1st edition, 1999.

71. Kuhnle, F. : „Optimierung und Implementierung eines Kliemakomfortreglers". Fachhochschule Esslingen, Diplomarbeit, 2005.

72. Mull, Thomas E. : HVAC Principles and Applications Manual. 1st Edition, McGraw-Hill Professional, 1997.

73. Multrus, V., : „Fluidik: Pneumatische Logikelementemund Steuerungssystem", Krausskopf-Verlag, Mainz, 1970.

74. Nadel, E.R., : „The role of peripheral thermoreceptors in the integrated regulatory response in resting and exercising man", Dissertation, Univ. Calif., Santa Barbara, 1969.

75. Nishi, Y., Gagge, A.P., : "Direct evaluation of convective heat transfer coefficient by naphtalene sublimation", J. Appl. Physiol., Vol.29, S. 830-838, 1970.

76. Ortner, S. : „Rechenprogramm zur Ermittlung des thermischen Zustandes von Fahrzeuginsassen". Institut fur Thermodynamik der Luft- und Raumfahrt Universitat Stuttgart, Diplomarbeit, Juli 1992.

77. Osborne, E.E., Vernon, H.M. : The influence of the temperature and other conditions on the frequency of industrial accidents. Medical Research Council. Reports of the Industrial Fatigue Research Board, Report № 19, London, 1922.

78. Ramsey, J.D., Burford, C., Beshir, M., Jensen, R. : Effect of workplace thermal conditions on safe work behavior. Journal of Safety Research, Vol. 14, № 3, pp 105-114, 1983.

79. Rodriguez, N. : „Simulationprogramm zur Berechnung des Thermischen Zustands von Fahrzeuginsassen". Institut A fur Mechanik, Universitat Stuttgart, Diplomarbeit, 2004.

80. RoBner, W. ; Wahl, D. ; Abersfeler, G. : Weiterentwicklung eines Verfahrens zur Berechnung der Warmeubertragung an und in einer PKW-Fahrzeugkabine /Forschungsinstitut Mercedes-Benz. 1993 ( F1M/ST93-036). -Technischer Bericht, Forschung und Technik

81. Schack, A., : „Der industrielle Warmetibergang: fur Praxis und Studium mit erlauternden Zahlenbeispielen", Verlag Stahleisen MBH, Dusscldorf, 1983.

82. Schauffele, J.; Zurawka, T. : Automotive Software Engineering. Braunschweig, Wiesbaden, : Vieweg, 2003.

83. Scheffler, D. : „Optimierung einer Komfortregelung im Fahrversuch". Maschinenbau/Automatisierungstechnik Fachhochschule Furtwangen, Diplomarbeit, 2003.

84. Schlenz, D. (Hrsg.): PKW-Klimatisierung: Klimakonzepte, Regelungsstrategien und Entwicklungsmethoden fur Fahrzeuge mit deutlichreduziertem KraftstoffVerbrauch. Renningen : Expert-Verlag, 2000. ISBN 38169-1818-2

85. Schlenz, D. (Hrsg.): PKW-Klimatisierang: Klimakonzepte, Regelungsstrategien und Entwieklungsmethoden Heute und in Zukunft. Renningen : Expert-Verlag, 2000.

86. Shaw Liu: „Rapid Control Prototyping in Hardware-in-the-Loop Testing"

87. Stolwijk, J.A.J., : „А mathematical model of physiological temperature regulation in man", NASA Contractor Report, NASA CR-1855, 1971.

88. Strobel, A. : „Komfortregelung fur eine mechalronische Luftfuhrung im Fahrzeuginnenraum". Institut A fur Mechanik, Universitat Stuttgart, Diplomarbeit, 1999.

89. Strobel, A. : „Konzept fiir eine Klimakomfortregelung eines Personenkraftwagens", Universitat Stuttgart, Doktorarbeit, 2005

90. Strobel, A. „Konzept fiir eine Klimakomfortregelung eines Personenkraftwagens", Stuttgart, 2004.

91. Strobel, A. „Rapid Control Prototyping of Automatic Climate Control Systems", Advanced Microsystems for Automotive Applications 2003

92. Temming, J. : Fahrzeugklimatisierung und Verkehrssicherheit: Auswirkungen sommerlichen Klimas in Kfz auf die Leistungsfahigkeit der Fahrer. In: FAT-Schriftenreihe Bd. 177. Frankfurt am Main : Forschungsvereinigung Automobiltechnik e.V.

93. VDI: VDI-Warmeatlas, Berechnungsblatter fiir den Warmeubergang. 5. Auflage. Dusseldorf: VDI-Verlag, 1988

94. Wagner, W. : Warmeiibertragung. Wiirzburg : Vogel-Verlag, 1997

95. Wischhusen, S. : Dynamische Simulation zur wirtschaftlichen Bewertung von komplexen Energiesystemen. Cuvillier Verlag Gottingen, 2005.106. http://www.dspace.de/ww/en/pub/systems.htm

96. Самые последние модели климат контроля Mercedes-Benz SLK-класса // http://www.mercedesclub.org/index.php?set=news&mc-readfull&do=20060302000000

97. VAV система рационального кондиционирования. Компания «Конвент» http://www.sfkonvent.ru/dbfs/cdoc/doc 15.doc

98. The American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers : http://www.ashrae.org.

99. Джиако M. Сравнительный анализ двух методик оценки климатического комфорта на примере систем климатизации морского круизного лайнера. Режим доступа: http://www.abok.ru/forspec/articles.php?nid=2803.