автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Разработка автоматических систем, обеспечивающих синтез оптимального управления в реальном времени

ВВЕДЕНИЕ.

1 .ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Топливные объекты. Проблемы оптимального энергосберегающего управления.

1.2 Технические средства и технологии.

1.3 Задачи исследования.

2. МОДЕЛЬ ДИНАМИКИ И ФОРМАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧ

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ.

2.1 Структура модели топливной печи.

2.2 Математические постановки задач энергосберегающего управления.

3. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ.

3.1 Метод анализа и синтеза оптимального управления многостадийными процессами.!.

3.2 Анализ оптимального управления.

3.2.1 Определение видов функции оптимального управления.

3.2.2 Построение областей существования видов функций оптимального управления.

3.2.3 Получение соотношений для расчета параметров оптимального управления.

3.2.4 Определение границ областей допустимого управления.

3.3 Синтез оптимального управления.

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ УСТРОЙСТВ

УПРАВЛЕНИЯ.

4.1 Проектирование микропроцессорных устройств.

4.1.1 Задачи проектирования.

4.1.2 Разработка микропроцессорных устройств управления.

4.2 Проектирование специализированной микросхемы.

Одной из важнейших проблем управления является экономия энергоресурсов. Среди множества направлений энергосбережения в отдельный класс выделяются задачи оптимального управления динамическими режимами по энергетическим критериям. Так в химической промышленности более половины технологических процессов представлены аппаратами периодического и полунепрерывного действия, в металлургической и машиностроительной отраслях актуальны задачи оптимального управления топливными печами, энергоемкими процессами нагрева и охлаждения металлов, на транспорте - задачи разгона и торможения. К подобным задачам относятся, например, достижение заданной скорости за требуемое время при минимальном расходе топлива, нагрев тела за определенное время с минимальными затратами энергии.

Анализ литературных данных и промышленных систем оптимального управления минимизирующих энергозатраты, показывает, что в настоящее время технологии управления нагрева, разгона и других динамических режимов находятся на исследовательской стадии [1, 2]. В то же время растущие возможности микропроцессорной техники и энергетические потребности производства требуют перехода к системам с более качественным уровнем управления [3, 4]. Желательно чтобы, кроме традиционных функций системы обеспечивали синтез оптимальных управляющих воздействий в реальном времени с экономией энергоресурсов не менее 10-40% [5]. Такие системы называются энергосберегающими системами управления (ЭСУ).

Как правило разработка энергосберегающей системы оптимального управления представляет собой специальное научное исследование [6, 7], требующее больших временных и материальных затрат. Однако, для удовлетворения возрастающей потребности промышленности в такого рода автоматических системах необходима дешевая и оперативная технология их проектирования.

Существующие при этом проблемы объясняются следующими причинами. Во-первых, неопределенностью исходных данных к задаче проектирования системы управления [1, 4]. Во-вторых, необходимостью привлечения сложного математического аппарата для анализа и синтеза оптимального управления, в том числе совмещенного. Очевидно, что для решения этих задач необходима концепция проектирования, которая опирается на соответствующий математический аппарат и методологию его автоматизированного применения с использованием моделей знаний. В то же время анализ промышленных микропроцессорных систем управления и средств их проектирования показывает отсутствие интеллектуальных САПР и информационных технологий, позволяющих оперативно проводить все этапы разработки ЭСУ.

Для создания простых и дешевых устройств управления любыми объектами (не только большими технологическими, но и малыми бытовыми приборами) требуется, на основе практического опыта разработок ряда систем и анализа математического аппарата, разработать математический аппарат, который может быть реализован специализированной микросхемой, предназначенной для устройств энергосберегающего управления.

При создании новых и совершенствовании существующих технологических процессов разработчики во многих случаях недостаточно уделяли внимания рациональному расходу энергии. По данным докладов Европейской комиссии ООН уровень полезного использования энергоресурсов составляет около 40%, а конечного использования топлива -16% [8].

Актуальность темы. В настоящее время происходит значительный рост цен на энергоресурсы (см. табл. 1). Обострение энергетических проблем и вызванное этим сложное экономическое положение многих отечественных предприятий диктуют необходимость поиска новых путей решения задач рационального использования энергетических ресурсов.

Таблица 1

Динамика роста стоимости энергоресурсов для промышленных предприятий

Год Электроэнергия Уголь Газ

Руб тыс. руб руб за

За тыс.кВт*ч за тонну 1000 м3

1990 40,3 0.031

1991 40,3 0.061

1992 194,4 4

1993 20 725 50 21 835

1994 71 045 170 92 541

1995 176 720 420 257 151

1996 228 410 500 289 177

1997 277 210 550 297 500

1998* 330 620 350

1999* 450 680 505

2000* 520 720 руб 610 Следует учитывать деноминацию в 1998 году

Задача оптимального ресурсосберегающего управления энергоемкими технологическими процессами и создания системы управления с использованием несложных и доступных по цене микропроцессорных устройств, которые наряду с традиционными функциями автоматического регулирования могут в реальном масштабе времени синтезировать управляющие воздействия, минимизирующие затраты энергии в динамических режимах, является актуальной. Применение подобных систем в промышленности позволит не только сократить энергозатраты на 10-30% в динамических режимах, но и продлить срок эксплуатации технологического оборудования, а также повысить качество выпускаемой продукции.

В современной теории оптимального управления актуальной задачей является использование и развитие нового математического аппарата [9,10,11], позволяющего значительно сократить размерность задачи и синтезировать оптимальное управляющее воздействие в реальном времени. С применением нового математического аппарата проведен полный анализ ресурсосберегающего оптимального управления рядом технологических энергоемких объектов, а также получены алгоритмы и программы синтеза управляющих воздействий.

Цель работы - разработка математического аппарата для оперативного решения задач анализа и синтеза оптимального управления топливными печами и создание микропроцессорного устройства, обеспечивающего управление динамическими режимами печей с минимумом расхода топлива.

Научная новизна. Предложены модели динамических режимов топливной печи (разогрев, переход на новое заданное значение регулируемой величины, отработка возмущающего воздействия), которые позволяют в реальном времени определять оптимальные управляющие воздействия.

Сформулированы и решены задачи оптимального управления (ЗОУ) топливной печью, учитывающие реальные ограничения на изменения управляющих воздействий. Получены алгоритмы решения ЗОУ для исходных данных, близких к границе области существования оптимального управления.

Методы исследования. В работе использованы методы математического моделирования и идентификации сложных динамических объектов, системного анализа, теории оптимального управления и автоматизированного проектирования микропроцессорных систем.

Обоснованность научных результатов. Достоверность научных положений и выводов подтверждена и обоснована с помощью корректного использования классических методов анализа и синтеза оптимального управления. Полученные теоретические результаты подтверждены в ходе лабораторных и промышленных испытаний системы энергосберегающего управления промышленной печью с газовой горелкой (КВ-Г-2,5-95).

Практическая ценность. Создано микропроцессорное управляющее устройство со специализированной микросхемой, которое в реальном времени рассчитывает программное управление, минимизирующее расход топлива. Разработаны программные модули для автоматизированного решения задач оптимального управления топливными печами.

Реализация работы. Результаты решения задач анализа и синтеза оптимального управления использованы при проектировании микропроцессорных систем управления со специализированной микросхемой и программно-аппаратной реализации алгоритма управления топливной печью газовой котельной Тамбовского аграрного колледжа при изменяющихся условиях работы.

Проверка алгоритмов на реальной печи показала, что экономия топлива в различных динамических режимах при оптимальном управлении составляет 10 - 15 %.

Апробация работы. Материалы работы доложены на Международной научно-технической конференции и Российской школе молодых ученых и специалистов «Системные проблемы надежности, математического моделирования и информационных технологий» (Сочи, 1998 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Компьютерные технологии в соединении материалов» (Тула, 1998 г.), Международной конференции «Прогрессивная технология и вопросы экологии в гальванотехнике и производстве печатных плат» (Пенза, 1998 г.), втором научно-практическом семинаре «Новые информационные технологии» (Москва, 1999 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Прогрессивная технология и вопросы экологии в гальванотехнике и производстве печатных плат - 99» (Пенза, 1999 г.), IV научной конференции ТГТУ (Тамбов, 1999 г.), V научной конференции ТГТУ (Тамбов, 2000 г.).

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 12 публикациях.

В первой главе проведен аналитический обзор данных научно-технической литературы, касающихся математической постановки задачи энергосбережения; существующих контроллеров оптимального управления, спектр их применения; методов оптимального управления. Поставлены задачи исследования.

Во второй главе разработаны модели динамических режимов топливной печи, приведены математические постановки задач оптимального управления с минимумом расхода топлива.

Поставлены требования необходимые для решения задач анализа и синтеза оптимального управления (ОУ) с минимумом расхода топлива. Для трех основных динамических режимов работы топливной печи (пуск, переходный режим, стабилизация) разработаны структуры и модели, на основе следующего подхода: выделяются основные части топливной печи, например, камера сгорания, стенки печи и т. д.; составляются уравнения теплового баланса для выделенных частей в виде обыкновенных дифференциальных уравнений; проводятся эксперименты с целью получения термограмм, характеризующих протекание процессов теплообмена; определяется структура модели в виде системы дифференциальных уравнений с разрывной правой частью, структура модели характеризуется числом стадий (зон) и видом дифференциальных уравнений каждой зоны; проводятся эксперименты для оценки параметров и проверки адекватности модели. Если требования адекватности не выполняются, то увеличивается число составных частей и корректируется структура модели.

Сформулированы ограничения характерные для работы реального объекта (скорость изменения управляющего воздействия, лимит топлива) и отмечены основные особенности поставленных задач энергосберегающего управления: наличие ограничений на скорость изменения управления и на лимит топлива; положительность границ изменения управляющего воздействия; вид минимизируемого функционала недоопределен, так как использование традиционного функционала типа расход топлива.

В третьей главе исследуются вопросы анализа и синтеза оптимального управления с использованием принципа максимума, методов динамического программирования и синтезирующих переменных.

Получено вычислительное пространство, позволяющее для модели динамики, полученных во второй главе, оперативно рассчитывать ОУ, минимизирующее расход топлива, при выполнении условий и ограничений. Вычислительное пространство позволяет: определять возможные виды функций ОУ для частных моделей; строить в пространстве синтезирующих переменных области существования для каждого вида функции ОУ и области, в которых ЗОУ имеет решение при выполнении ограничений на скорость изменения управления и лимит топлива; получать соотношения для расчета параметров ОУ.

При создании вычислительного пространства использован функционал эквивалентный функционал при котором, наряду с минимизацией затрат топлива, обеспечивается однозначность видов функций ОУ, эти функции в пределах интервала управления гладкие и практически всегда монотонные, что облегчает выполнение ограничения.

Получены алгоритмы расчета оптимального управления для каждой стадии нагрева.

Четвертая глава посвящена вопросам проектирования и реализации систем оптимального топливными печами. Сформулированы требования, предъявляемые к микропроцессорным управляющим устройствам. Микропроцессорное устройство управления должно обеспечивать синтез оптимальных управляющих воздействий в реальном времени для задач пуска, изменения заданий и стабилизации температурных режимов. При изменении исходных данных, необходимых для решения ЗОУ, на временном интервале управления МПУУ должно за допустимое время пересчитывать ОУ, т.е. реализовывать корректируемую программную стратегию на множестве состояний функционирования.

В МПУУ предусмотрена возможность изменения программного обеспечения, вызванного коррекцией общей модели динамики, в т.ч. числа стадий видов и параметров частных моделей, а также допустимых значений ограничений.

Рассмотрены структурные схемы традиционных устройств автоматического управления и предложена новая архитектура микропроцессорного уст

11 ройства управления со специализированной микросхемой. Приведен алгоритм синтеза оптимального управления таким МПУУ с такой микросхемой.

Реализованное устройство управления учитывает особенности алгоритма синтеза оптимального управления и обеспечивает увеличение быстродействия в два раза по сравнению с традиционными МПУУ. МПУУ использовано для управления печью с газовой горелкой.

На защиту выносится.

1. Модель динамики топливной печи для решения в реальном времени задач синтеза оптимального управления (ОУ), обеспечивающего экономию топлива в динамических режимах.

2. Алгоритмы оперативного решения задач оптимального управления печами при ограничениях на запас топлива и скорость изменения управляющего воздействия.

3. Алгоритмы синтеза в реальном времени управляющих воздействий для различных режимов работы топливной печи.

4. Автоматическое быстродействующее микропроцессорное управляющее устройство, обеспечивающее синтез оптимального управления для топливной печи при возможных изменениях ЗОУ.

1.0Б30Р ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В процессе выполнения научно-технических исследований по энергосберегающему управлению топливными печами решен комплекс задач по моделированию, анализу и синтезу оптимального управления, что позволяет снизить затраты топлива в динамических режимах на 10 - 15% для широкого класса топливных объектов. Основными результатами, полученными в диссертационной работе, являются следующие.

Разработаны математические модели, учитывающие различные динамические режимы работы топливной печи. Предложена методика построения математических моделей динамики для топливных объектов в виде дифференциальных уравнений с разрывной правой частью, предназначенных для оперативного решения задач анализа и синтеза оптимального управления в динамических режимах.

Сформулированы и решены задачи оптимального управления топливной печью с учетом особенностей реальных тепловых процессов - нелинейности модели динамики, ограничения на скорость изменения управляющего воздействия, лимит топлива. Получены алгоритмы синтеза оптимального управления при пуске, изменении заданий, стабилизации регулируемой температуры для исходных данных, близких к границе области существования оптимального управления.

Разработано и реализовано автоматическое микропроцессорное управляющее устройство со специализированной микросхемой, обеспечивающей синтез в реальном времени управляющих воздействий для топливной печи с газовой горелкой.

Использование данного устройства позволяет экономить в динамических режимах до 15 % топлива, повысить безопасность функционирования и уменьшить вредные выбросы в окружающую среду.

107

1. Бодров В.И., Дворецкий С.И., Иванова О.Г. Оптимальное проектирование энергосберегающих процессов и аппаратов (на примере производства синтетических красителей).// Вестник ТГТУ - 1996 Т.2 № 1-2 - с.28-35.

2. Теория и основы управления режимами нагрева и охлаждения материалов./В.И. Тимошпольский, В.Б. Ковалевский, И.А. Трусова// Тепло-массобмен ММФ-96: Тр. III минского международного форума (20-24 мая 1996 г.) Минск 1996 - Т.Х, Ч. 1 - с. 142-146.

3. Кафаров В.В., Бодров В.И., Матвейкин В.Г. Развитие идей перспективного стохастического программирования для задач химических тех-нологий.//ДА СССР 1989 - Т.308, № 4 - с.918-921.

4. Дворецкий С.И., Майстренко A.B. Проектирование много ассортиментных химико-технологических систем непрерывного действия в условиях неопределенности.//Вестник ТГТУ 1995 - Т.1, №3-4 с. 221-225.

5. Муромцев Ю.Л., Ляпин Л.Н., Сатина Е.В. метод синтезирующих переменных при оптимальном управлении линейными объекта-ми.//Приборостроение: Изв. ВУЗов 1993 - № 11-12 с. 19-25.

6. Лазарева Т.Я., Матвейкин В.Г. Автоматизация проектирования систем автоматического управления: учебное пособие Тамбов, ТГТУ, 1996 -с. 161.

7. Муромцев Ю.Л., Орлова Л.П. Исследование по проблеме энерго-сбережения.//Интеллектуальная собственность высшей школы 1996 № 7 с. 83-87.

8. Пяткин A.M., Шадрухин И.А. Экономия энергоресурсов: резервы и факторы эффективности. М.: Знание, 1982.-е. 64.

9. Ляпин Л.Н., Муромцев ЮЛ., Попова О.В. Оптимальное по минимуму затрат регулятор объекта двойного интегрирования.//Техническая кибернетика 1992 № 2 стр 19-22.

10. Микропроцессорные системы контроля и управления: сб. научн. тр./Риж. Политех. Ин-т Рига 1989 -с. 94.

11. Муромцев ЮЛ., Ляпин Л.Н., Качкин В.В., Сатина Е.В. Микропроцессорные системы оптимального управления: учебное пособие Тамбов ТИХМ, 1990.

12. Линчевский В.П. Топливо и его сжигание. М.: Металлургиздат, 1959. с. 370.

13. Глинков М.А. Основы общей теории печей. М.: Металлургиздат, 1962. с. 330.

14. Кривандин В.А., Марков Б.Л. Металлургические печи. М.: Металлургия 1977. с. 463.

15. Бодров В.И., Кудинов Ю.И., Муромцев Ю.Л. Математическая модель пиролиза парогазовой смеси // Теоретические основы химической технологии. 1980 г., T.XIV, № 2, С. 298-302.

16. Бодров В.И., Кудинов Ю.И., Лазутин С.Б., Муромцев Ю.Л., Ря-занцев В.Д. Математическая модель процесса конденсации ацетона из парогазовой смеси // Химическая промышленность, 1980 г., №3, С. 47-50.

17. Бодров В.И., Муромцев ЮЛ., Шамкин В.Н., Жуховицкий О.Ю. Математическая модель динамики процесса пиролиза ацетона // Теоретические основы химической технологии. 1985 г., T.XIX, № 3, С. 336-346.

18. Бодров В.И., Дворецкий С.И., Дюмаев K.M., Калинин В.Ф., Май-стренко A.B. Разработка прогрессивных технологий и оборудования перенастраиваемых автоматизированных анилинокрасочных производств // Химическая промышленность, 1997 г., №1, С. 62-71.

19. Neustadt L. W. Sinthesing time optimal control systems // J. Math. Anal, and Appl. 1960. V. 1. No. 3-4. P. 484-493.

20. Eaton J. H. An iterative solution to time optimal control // J. Math. Anal, and Appl. 1962. V. 5. No. 2. P. 329-344.

21. Крылов И. А., Черноусько Ф. Л. О методе последовательных приближений для решения задач оптимального управления // Журн. вычисл. математики и мат. физики. 1962. Т. 2. № 6. С. 1132-1139.

22. Демьянов В. Ф. К построению оптимальной программы в линейной системе // АиТ. 1964. Т. 25. NO 1. С. 3-11.

23. Габасов Р., Кириллова Ф. М. Об одном способе решения некоторых задач оптимального регулирования // АиТ. 1964. Т. 25. № 3. С. 312-320.

24. Пшеничный Б. Н. Численный метод расчета оптимального по быстродействию управления для линейных систем // Журн. вычисл. математики и мат. физики. 1964. Т. 4. № 1. С. 52-60.

25. Федоренко Р. П. Приближенное решение задач оптимального управления. М.: Наука, 1978.

26. Дюркович Е. Численный метод решения линейных задач быстродействия с оценкой точности // Докл. АН СССР. 1982. Т. 265. № 4. С. 793797.

27. Александров В.М. Приближенное решение задачи линейного быстродействия. //АиТ 1998 № 12. стр. 3.

28. Бодянский Е.В., Котлярский C.B. Адаптивное управление динамически существенно нестационарным объектом. // Автоматика и телемеханика 1995 № 6 с. 111-116.

29. Литовка Ю.В. Определение периодичности поиска управлений. //Приборы и системы управления 1998 № 4. стр. 16-18.

30. Лецкий Э.К. Оптимальное распределение ресурса производительности систем реального времени. //Приборы и системы управления 1998 № 12 стр. 1-4.

31. Моисеев H.H. Численные методы в теории оптимальных процессов. М.: Наука. 1971 358 с.

32. Бутковский А.Г. Теория оптимального управления системами с распределенными параметрами. М.: Мир 1975 - 568 с.

33. Понтрягин Л.С., Болтянский В.Г., Гомкрелидзе Р.В., Мищенко С.Ф. Математическая теория оптимальных процессов. М.: Физматгиз, 1961 — 374 с.

34. Болтянский В.Г. Математические методы оптимального управления. М. : Наука, 1969 408 с.

35. Орлова Л.П. Информационно-технологическая среда проектирования микропроцессорных систем энергосберегающего управления. // Информационные технологии в производстве. 1997, № 1. стр. 30-35.

36. Муромцев Ю.Л., Орлова Л.П., Капитонов И.Е. Экспертная система «Энергосберегающее управление динамическими объектами». Общие сведения.// Вестник ТГТУ, т.1, № 3-4, 1995, с. 221-226.

37. Голец H.T., Захаров В.П., Полоский Ю.М. Автономные управляющие системы на основе микроконтроллеров.//Электронная промышленность 1983 № 3 стр. 59-61.

38. Корнеева А.И. Анализ требований к системам управления и новые разработки АСУТП.//Приборы и системы управления 1994 № 7 стр. 25.

39. Гельфонд A.M., Шумило В.И. и др. Многофункциональный комплекс программно-аппаратных средств для управления МФК, Техно-конт.//Приборы и системы управления 1994 № 1 стр. 27-29.

40. Крумер Р.Г. Специализированные промышленные контроллеры.// Приборы и системы управления 1996 - № 2 с.26-21.

41. Бескерский В.А. Системы автоматического управления объектами с переменными параметрами М.: Машиностроение 1986 - 253 с.

42. Вершинин O.E. Применение микропроцессоров для автоматизации технологических процессов Л.: Энергоатомиздат 1986 208 с.

43. Сорокин С.A. IBM PC в промышленности.// Приборы и системы управления 1996 - № 1 с. 18-20

44. Алексеев A.A. Программно-аппаратный комплекс на базе универсальных программируемых контроллеров серии ЭК1000 ЭЛИКОН. //Приборы и системы управления 1994 № 4 стр. 28-29.

45. Дунин-Барковский И.И. Универсальный промышленный кон-троллер//Приборы и системы управления 1994 № 10 стр. 29-30.

46. Корнеева А.И. Кто есть кто на отечественном рынке АСУТП.//Приборы и системы управления 1996 № 3 стр. 31-33.

47. Алексеев A.A. Система управления на базе программируемых контроллеров фирмы «ЭМИКОН» и программируемых контроллеров фирмы Ехог.// Приборы и системы управления 1995 № 6 с. 25-27.

48. Ушаков М.Ю. Малогабаритный микропроцессорный контроллер.// Приборы и системы управления 1994 - № 8 с.28-29.

49. Иванов А.И. Промышленные компьютеры и контроллеры.//Приборы и системы управления 1994 № 12 стр. 24-26.

50. Черенцов A.M., Пройдаков Н.К. Программируемые контроллеры серии «С».// Приборы и системы управления 1994 - № 5 с.29.

51. Корнеева А.И. Презентация новейших программно-технических и информационных средств.//Приборы и системы управления 1996 № 2 стр. 3236.

52. Ченкунов А.И. Универсальный программируемый контроллер «Электроника МС2731».// Приборы и системы управления 1994 - № 8 с.28-29.

53. Антонов И.Н., Егоров И.А., Поправкин И.И. Универсальная однокристальная микроЭВМ КФ 1869ВЕ2.// Приборы и системы управления -1994 № 1 с.31-32.

54. Деметков Н.П., Барский П.А. Быстрый контроллер РК-131.// Приборы и системы управления 1995 - № 1 с. 18-22.

55. Круг Е.К., Анисимов Н.Г. Коррекция алгоритмов управления систем.// Приборы и системы управления 1994 - № 12 с.39.

56. Амосов С.П., Ботан Ю.Ф. и др. Контроллер Р-130М заменяет три ремиконта Р-130 и дает новые возможности.// Приборы и системы управления 1994-№ 2 - с. 27-28.

57. Скахярский Э.Н., Фикс М.О. комплекс технических средств для управления технологическими процессами «Комплекс».// Приборы и системы управления -1994-№8- с. 17-19.

58. Ракитин В.Г., Айзенберг А.Б. и др. Микропроцессорная система контроля и управления МСКУМ.// Приборы и системы управления 1994-№9-с.33-34.

59. Вахратимов В.Б. Программируемые контроллеры Autolog и их применение.//Приборы и системы управления 1995 - № 2 с. 28.

60. Приборы и средства автоматизации: отраслевой каталог.// ИН-ФОРМПРИБОР М.: 1992-134 с.

61. Приборы и средства автоматизации: отраслевой каталог.// ИН-ФОРМПРИБОР М.: 1994-124 с.

62. Мернан B.C., Фрейдзон В.Г. Презентация приборов и средств автоматизации отечественного и зарубежного производства.//Приборы и системы управления 1995 - № 5 с. 20.

63. Корнеева А.И. Информационные и компьютерные технологии на международной выставке «Comtek-95».// Приборы и системы управления- -1995 № 10 с.20.

64. Отчет о НИР «Разработка новых микропроцессорных устройств управления объектами и контроля свойств материалов». Промежут. Тема №11791, рук. Муромцев Ю.Л. Тамбов 1991.

65. Муромцев Ю.Л., Шелохвостов В.П., Голушко С.А. Специализированные микросхемы для энергосберегающих управляющих устройств // Компьютерная хроника 1997 - № 12 - стр. 65-71.

66. Голушко С.А., Муромцев Ю.Л. Специализированная микросхема для энергосберегающих управляющих устройств // Труды молодых ученых и студентов ТГТУ. Тамбов 1997 - стр. 158-162.

67. Голушко С.А., Шелохвостов В.П. Технология изготовления специализированной микросхемы для энергосберегающих устройств // Труды ТГТУ Тамбов 1998 стр. 130-134.

68. Голушко С.А. Проблемы синтеза оптимального управления // Материалы второго научно-практического семинара «Новые информационные технологии». Москва -1999 стр. 109-111.

69. Голушко С.А., Сучков В.Г., Шелохвостов В.П. Оптимальное управление процессами сварки// Материалы 2-й Всероссийской научно-технической конференции «Компьютерные технологии в соединении материалов» Тула 1998 стр. 87-88.

70. Голушко С.А. Некоторые проблемы синтеза оптимального управления // IV научная конференция ТГТУ Тамбов -1999 стр. 120-121.

71. Голушко С.А., Сучков В.Г., Шелохвостов В.П. Специализированная микросхема для устройств оптимального управления Вестник ТГТУ 1999 №4.

72. Голушко С.А., Шелохвостов В.П. Исследование процесса изготовления микросхем на металлических платах // Конференция «Прогрессивная технология и вопросы экологии в гальванотехнике и производстве печатных плат 99».

73. Орлова Л.П., Голушко С.А. Об одном способе повышения быстродействия систем энергосберегающего управления.

74. Автоматизированное проектирование систем управления / под ред. Джамшиды М. и др. Пер с англ. Дунаев В.Г. М.: Машиностроение 1989 - 342 с.

75. Алексеев В.М. Оптимальное управление М.: Наука 1979 - 429 с.

76. Атогин В.В., Згуревский М.З. Машинное проектирование оптимальных систем управления пространственно-распределенными динамическими объектами. Киев: Выща шк. 1985 - 170 с.

77. Брайсон А., Хо Ю-ши. Прикладная теория оптимального управления М. Мир 1972 -544 с.

78. Воронов A.A. Анализ и оптимальный синтез на ЭВМ систем управления М.: Наука 1984 - 204с.

79. Воронов A.A. Введение в динамику сложных управляемых систем М.: Наука 1985 - 351 с.

80. Ефимов И.Е., Козырев И .Я., Горбунов Ю.И. Микроэлектроника. Проектирование, виды микросхем, функциональная микроэлектроника. -М.ЖВысш. шк. 1987. 416 с.

81. Иордан Г .Г., Курносов И.М., Козлов М.Г. Микропроцессорные контроллеры в системах автоматического регулирования.//Приборы и системы управления 1984 № 2 стр.50-54.

82. Колосов Г.Е. Синтез оптимальных автоматических систем при случайных возмущениях М.: Наука 1984 255 с.

83. Красовский А. А. Универсальные алгоритмы оптимального управления непрерывными процессами. М.: Наука 1977 271 с.

84. Ляпин Л.Н., Муромцев Ю.Л. Анализ и оперативный синтез оптимального управления в задачах двойного интегратора на множестве состояния функционирования.// Изв. АН СССР. Техническая кибернетика № 3 1990. с.57-64.

85. Микропроцессоры в химической промышленности: Автоматические регуляторы и адаптивное управление./ Р.И. Батырев, Б.Ф. Зарецкий, М.М. Эренбогел. и др. М.: Химия 1988 136 с.

86. Микропроцессоры управления в системах энергообеспечения и электропривода./НИИ автоматики и электромеханики при Том. Ин-те автоматизации систем управления Томск: Изд-во Том. Ун-та 1991 - 224 с.

87. Микропроцессоры. Учеб пособие для СПТУ. В 5 кн./ под ред. Шахнова В.А. М.: Высш. шк. 1988.

88. Моисеев Н.Н. Элементы теории оптимальных систем М.: Наука 1975 526 с.

89. Муромцев Ю.Л., Орлова Л.П., Чернышов Н.Г. Математическое и программное обеспечение микропроцессорных систем энергосберегающего управления // Автоматика и вычислительная техника 1996 № 6 стр. 26-34.

90. Погорелый С Д. Слободянюк Т.Ф. Программное обеспечение микропроцессорных систем./ Справочник Киев: Техника 1989 300 с.

91. Приборы и средства автоматизации: отраслевой ката-лог.//ИНФОРМПРИБОР М.: 1994-124 с.

92. Применение микропроцессорных средств в системах передачи информации: Учебное пособие для ВУЗов/ Б.Я. Советов, О.И. Кутузов, Ю.А. Головин, Ю.В. Аветов. М.: Высш. шк., 1987. - 256 с.

93. Технические средства для автоматического контроля, регулирования и управления в производственных технологических объектах: 4.3: Каталог / АООТ ИНФОРМПРИБОР М.: 1994 81 с.

94. Уотерман Д. Руководство по экспертным системам. М.: Мир 1989

95. Фурунжиев Р.И. МикроЭВМ в динамических системах. -Минск: Высш. шк. 1982. -175 с.

96. Шевкопляс Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения./ Справочник 2-е год перераб. и доп. М.: Радио и связь 1990 - 512 с.

97. Приборы и средства автоматизации: отраслевой ката-лог.//ИНФОРМПРИБОР М.:1993-120 с.

98. Болотов A.B., Щепель Г.А. Электротехнологические установки. -М.: Высш. шк. 1988 336 с.

99. Самарский A.A. Вычислительный эксперимент в задачах технологии.// Вестник АН СССР 1984 № 3 стр.77-88.

100. Лионис, Жак-Луи, Оптимальное управление системами, описываемыми уравнениями с частными производными. М.: Мир 1972 - 414 с.

101. Колосов Г.Е. Синтез оптимальных автоматических систем при случайных возмущениях. М.: Наука 1984 - 255 с.

102. Мишулина O.A. Исследование точности линейных систем автоматического управления со случайными изменением структуры.// Изв. АН СССР. Техническая кибернетика 1970 - № 1 с. 195-206.

103. Аоки М. Оптимизация стохастических систем//Пер. С англ. Е.п. Маслова и Э.П, Маплельбаума/Под ред. Я.З. Цыкина М.: Наука 1971 - 424 с.

104. Воронов A.A. Введение в динамику сложных управляющих систем. М.: Наука 1985 - 351 с.

105. Воронов A.A. Анализ и оптимальный синтез на ЭВМ систем управления. М.: Наука 1984 - 204 с.

106. Неймарк Ю.Н. Динамические системы и управляемые процессы.- М.: Наука 1978 336 с.

107. Проблемы оптимального управления: сб. статей./АН БССР, ин-т математики, Минск Наука и техника, 1981 - 376 с.

108. Алексеев В.М. Оптимальное управление нестационарными температурными режимами. Киев: Наук. Думка, 1979 - 395 с.

109. Григолюк Э.и., Подстигач Я.С., Бурак Я.И. Оптимизация нагрева оболочек и пластин. Киев: Думка, 1979 - 364 с.

110. Прангишвили И.В. Микропроцессоры и локальные сети микроЭВМ в распределенных системах управления. М.: Энергоатомиздат: 1990 -304 с.

111. Пухальский Г.И., Новосилыцева Т.Л. проектирование дискретных устройств на интегральных микросхем./ Справочник М.: Радио и связь, 1990- 304 с.

112. Алексеева В.И. Микропроцессорные средства производственных систем. Л.: Машиностроение, 1988 - 287 с.

113. Гарнам В.Б. Программно-технический комплекс «Сириус-DOS».// Приборы и системы управления 1994 - № 1 с. 12-15.

114. Кафаров В .В., Бодров В.И., Матвейкин В.Г. Теоретические положения решения задач управления детерминированно-стохастическими объек-тами.//ДА СССР 1991 - Т.317 - № 4 - с.927-931.

115. Мищенко C.B., Муромцев Ю.Л. Оптимальное проектирование измерительных и управляющих систем.//Промышленная теплотехника 1989 №4Т,Х1-с. 78-83.

116. Микропроцессорное управление технологическим оборудованием микроэлектроники/ A.A. Сазонов, Р.В. Корнилов, Н.П. Кохан и др.//под ред. A.A. Сазонова: учебное пособие М.: Радио и связь, 1998 - 264 с.

117. Рафикузаман М. Микропроцессоры и машинное проектирование микропроцессорных систем. В 2-х кн. КнЛ/пер с англ. М.: Мир 1988 - 312 с.

118. Рафикузаман М. Микропроцессоры и машинное проектирование микропроцессорных систем. В 2-х кн. Кн.2/пер с англ. М.: Мир 1988 - 312 с.

119. Прикладные нечеткие системы: Пер. с япон. / К. Асаи, Д. Ватада, С. Иваи и др.; под ред. Т. Тэрано, К. Асаи, М. Сугэно. М.: Мир, 1993. - 368 с.

120. Барвел Ф.Т. Автоматика и управление на транспорте. М.: Транспорт 1990 - 367 с.

121. Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение. М.: Энергоатомиздат, 1990 - 320 с.

122. Дворецкий С.И., Лазарева Т.Я. Проектирование автоматизированных систем управления химико-технологическими процессами: Учебн. пособие. Тамб. гос. техн. ун-т Тамбов 1993 - 206 с.

123. Шварце X., Хальцгрефе Г.В. Использование микропроцессоров в регулировании и управлении / Пер с нем. М.: Энергоатомиздат, 1990 - 14 с.

124. Корноушенко В.А., Ядыкин И.Б. Идентификация, адаптивное управление и диагностирование динамических объектов и систем наименьших квадратов // Автоматика и телемеханика 1988 № 12 - с. 12-15.

125. Макаров И.М., Лохин В.М., Мадыгулов Р.У., Тюрин К.В. Применение экспертного регулятора для систем управления динамическими объектами.// Теория и системы управления: Изв. РАН 1995 № 1.

126. Александров А.Г. Оптимальные адаптивные системы. М.: Высш. шк. 1989 - 263 с.

127. Андриевский Б.Р. и др Принципы построения и входной язык САПР адаптивных систем управления // Вопросы кибернетики: Актуальные задачи адаптивного управления. М.: Науч. Совет АН СССР по компл. пробл. «Кибернетика» - 1982 - с. 31-49.

128. Фритч В. Применение МП в системах управления. М.: Мир, 1984 - 464 с.

129. Коломейцева М.Б., Панасенко С.А. Оптимизация систем с распределенными параметрам поисковыми методами.//Тр. Моск. энерг. ин-та -1974-Вып. 214 с. 11-19.

130. Эйкхофф П. Основы идентификации систем уравнений. М.: Мир 1975 -684 с.

131. Муромцев Ю.Л., Ляпин Л.Н., Оперативное оптимальное управление в распределении АСУТП // Автоматизированное управление химическими производствами: сб. Моск. ин-т хим. машиностроение. М.: 1988 - с.55-58.

132. Иванников А.Д. Моделирование микропроцессорных систем. -М.: Энергоатомиздат, 1990 144 с.

133. Справочник по теории автоматического управления./Под ред. Красовского A.A. М.: Наука 1987 712 с.

134. Автоматизация инженерного труда на предприятиях машиностроительного профиля./ E.H. Малыгин, В.Г. Мокрозуб, В.А. Немтинов, C.B. Корпушкин.//Вестник ТГТУ. 1995 - Т.1, № 3-4 - с. 233-238.

135. Компоновка и конструкции микроэлектронной аппаратуры/ П.И. Овейщер, И.И. Лившиц, А.К. Орчинский и др.; Под ред. Б.Ф. Высоцкого, В.Б. Пестрякова и O.A. Пятлина — М.: Радио и связь, 1982—208 с.

136. Конструирование и расчет БГИС, микросборок и аппаратуры на их основе/ Г.В. Алексеев, В.Ф. Борисов, Т.Л. Воробьева и др.; Под ред. Б.Ф. Высоцкого — М,: Радио и связь, 1981 —216 с.

137. Наумов Б.Н., Гиглавый A.B. Микропроцессорная техника.// Проблемы. применения: Международ, ежегодник «Будущее науки».—М.: Знание, 1983 —Вып. 16.—С. 112.

138. Микропроцессорные БИС и микроЭВМ: Построение и применение./Под. ред. A.A. Васенкова.—М.: Сов. радио, 1980.—280 с.

139. Файзулаев Б.Н. Оценка средней длины и трассировочной способности связей матричных БИС ЭВМ // Микроэлектроника.—1983.—г. 12, вып. 5,—С. 457—463.

140. Балашов Е.П., Пузанков Д.В. Микропроцессоры и микропроцессорные системы.—М.: Радио и связь, 1981.—328 с.

141. Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы.— М.: Энергия, 1979. — 528 с.

142. Цифровые фильтры и устройства обработки сигналов на интегральных микросхемах: Справ, пособие/ Б.Ф. Высоцкий, В.И. Алексеев, В.Н. Пачин и др.: Под ред. Б.Ф. Высоцкого — М.: Радио и связь, 1984.—216 с.

143. Рейдер Ч.И., Маккеллан Дж. Применение теории чисел в цифровой обработке сигналов: Пер. с англ./ Под ред. Ю. И. Манина.—М.: Радио и связь, 1983, —264 с.

144. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях./Пер. с франц. под ред. Н. Г. Волкова.—М.: Мир, 1983.—Т. 2— 256 с.

145. Микроэлектронная аппаратура на бескорпусных интегральных микросхемах./ И.Н. Воженин, Г.А. Блинов, Л.А. Коледов и др.; Под ред. И.Н. Воженина — М.: Радио и связь, 1985.—264 с.

146. Яшин A.A. Конструирование микроблоков с общей герметизацией.— М.: Радио и связь, 1985. — 100 с.

147. Интегральные схемы и микроэлектронные устройства на сверхпроводниках./ В.Н. Алфеев, П.А. Бахтин, A.B. Васенков и др./ Под ред. В.Н. Алфеева.—М.: Радио и связь, 1985.—232 с.

148. Фомин A.B., Бочонков Ю.И., Сорокопуд В.А. Технология, надежность и автоматизация производства БГИС и микросборок./ Под ред. A.B.

149. Фомина.— М.: Радио и связь, 1981.—252 с.

150. Алексенко А.Г. Основы микросхемотехники: Элементы морфологии микроэлектронной аппаратуры.—М.: Сов. радио, 1977.—408 с. 51.

151. Обеспечение качества РЭА методами диагностики и прогнозирования./ Л.И. Гусев, Н.С. Данилин, Ю.И. Загорский, и др.; Под ред. Н.С. Данилина— М.: Изд-во стандартов, 1983.

152. Мурога С. Системное проектирование сверхбольших интегральных схем: В 2-х кн.: Пер с англ.— М.: Мир, 1985.—579 с.

153. Диллон Б., Сингх Ч. Инженерные методы обеспечения надежности систем: Пер с англ.—М.: Мир, 1984.

154. Готра З.Ю. и др. Омические контакты к полупроводникам на основе лазерной технологии // Зарубежная электронная техника.—1984.—Вып. П.— С. 3-^47.

155. Адамов Ю.Ф. Конструктивные элементы сверхбыстродействующих биполярных БИС // Зарубежная электронная техника.—М.: 1984—Вып. П.— С. 25-58.

156. Синкевич В.Ф., Соловьев В.Н. Физические механизмы деградации полупроводниковых приборов // Зарубежная электронная техника. — 1982, № 2.

157. Абрайтис Л.Б. Автоматизация проектирования топологии цифровых интегральных микросхем. — М.: Радио и связь, 1985.— 193 с.

158. Пономарев М.Ф., Коноплев Б.Г., Фомичев A.B. Базовые матричные кристаллы. Проектирование специализированных БИС на их основе.— М.: Радио и связь, 1985.—80 с.

159. Заморин А.П., Мячев A.A., Селиванов Ю.П. Вычислительныемашины, системы, комплексы: Справочник.—М.: Энергоиздат, 1985.—264 с.

160. Павлов Б.В., Соловьев И.Г. Системы прямого адаптивного управления. М.: Наука, 1989. - 132 с.

161. Конструирование аппаратуры на БИС и СБИС. /Под ред. Б.Ф. Высоцкого и В.Н. Сретенского. М.: Радио и связь, 1989. - 272 с.

162. Бондарь Б.Г. Основы микроэлектроники. Киев: Вища школа 1987.-309 с.

163. Agrawal V. D. Mercer M. R. Int. Test Conf. Dig. Pap., Philadelphia, 391—396,1982.

164. Андронатий H.P., Федулов A.A., Щербаков O.B. Аппаратно-программные средства автоматизированных систем управления. Кишинев: Штиинца, 1989. - 234 с.

165. Альсевич В.В., Кириллова Ф.М. Задачи оптимального управления и наблюдения для неопределенных динамических систем с последействием // Автоматика и телемеханика 1996 №9с. 117-130

166. Шильман C.B. Адаптивное прогнозирование при управлении // Автоматика и телемеханика 1996 № 8 с. 100-107.

167. Зинченко П.Н., Бехтер В.К., Левченко А.И., Михайлов В.Н., Сильченко Ю.А., Лимофеев А.П. Система автоматического управления вспомогательными механизмами прошивного стана // Автоматизация и современные технологии 1995 № 2 с.2-3.

168. Крутиков Г.А., Вурье Б.А. Выбор оптимального управления релейным многопозиционным пневмоприводом // Автоматизация и современные технологии 1995 № 9 с.5-9.

169. Павлушкин Н.М. Журавлев А.К. Легкоплавкие стекла. -М.: Энергия, 1970. -144с.

170. Парфенов Е.М. и др. Проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры: Учебное пособие для вузов / Е.М. Парфенов,Э.Н. Ка-мышная,В.П. Усачов. -М. :Радио и связь, 1989.-272 с.

171. Intelligentr program-techiiischer komplex (IPTK) zur energie-und kraftstoffe-insperung/P. Latzel, Ju. Muromtsev, L. Orlova, R. Zimmerman // Вестник ТГТУ. 1996. T.2 № 1-2 - с. 20-26.

172. Амосов С.П., Ботин Ю.Ф. Контроллер Р-130М заменяет три ре-миконта Р-130 и дает новые возможности // Приборы и системы управления. 1994 № 2 - с.27-28.

173. Скафтымов Н.А. Основы газоснабжения. Л.: «Недра» 1975. с.343.

174. Туищев А.И. Методы и средства компьютерного моделирования радиоционным нагревом. Москва 1998 г. с. 425.

175. Значение Тк можно выразить из уравнения (2.1), т.е.яУ + «1,2 + <44К = кс СА + а^2ттр + а1АТСЧ}^>к Сл1. У Q ±

176. ЯУ + «1,2 + «1,4 9У + «1,2 + «1,4 (П1.2)1 ? «14 гр , ±12. гр1. Н 1Тр Чг -1ст

177. ЯУ + «1,2 + «1,4 9У + «1,2 + «1,4

178. Подставляя (П1.2) в (П1.1) получаем, а2^3 + а3^5 т аЬ т а1,2а2,Зк

179. С3 В С2С3 в С2С3(ду + а1/2 + а1/4)1«1,2«2,3 ^ «1,2«2,3 у

180. С2С3(ду + а1/2 + «1,4) К С2С3(ду + а1/2 + а1/4) тр1,4«1,2«2,3 г «2,3 («1,2 + «2,3) у

181. С2С3(ду + а1г2 + а1/4) ст С2С3 трили

182. Тв + а\тв + а '0ТВ = + + Э'трЯрр + РсАт (П1.3)где2,3 + «3,5 ' «2,3а = -£-а() =--;1 с3 С2С3р' = а1,2а2,3* р' С1а1,2а2,3 ^

183. С2С3(ду + + а^) ' к С2С3(ду + а1/2 + а1г4)'

184. Ь«2,3 «2,3 («1,2 + «2,3 )1. ТР чЩ + «1,2 + «1,4. С2С3р' а1,4«1,2«2,31. СТ С2С3(ду + а1г2 + а1А)'

185. Так как коэффициенты а'0, Ртр' Рст пренебрежимо малы, то модель второй зоны имеет вид4 + «14 = Э'<?или в канонической форме1 = г2(р),1. П1 4)1.Iгде а2 = -а 1гЪ2 = р .

186. С2С3(ду + а1>2 + а1А) С2С3(ду + а1/2 + «х,4) ТР1,4«1,2«2,3 т «2,3 («1,2 + «2,3) ^

187. С2С3(ду + а1/2 + а1/4) ст С2С3 трилигде

188. Тв + а"гв + а'о'т = + р'т'рГтр + Р"ТГСТ (П1.5)22,3 + «3,5 " а2,3ах = ---,<х0 = —- ;р" а1,2а2гЗк1. С2С3(ду + а1л2 + а1/4) '

189. R" = а1,2«2,3 «2,3(«1,2 + «2,3)

190. ТР С2С3(ду + а1/2 + ам) С2С3а1,4а1,2а2,31. Рстс2с3(ду + «1,2 + «1,4) *1. П1.6)i» II

191. Рассмотрение коэффициентов a i, Р j показывает, что значениямим i? ?iо / Ртр / Рст близки к нулю, поэтому можно записать1. Тъ + «Г4 =или в канонической форме1. Ч =2 = a3z2(t) + b3u(t),и iiгде а3 = а^, Ь3 = р .

192. Для четвертой стадии на основе уравнения (2.3) можно записать

193. Oto -а + Oto с. Oto -з Oto с

194. Гв + 7 г ' Тв = Гтр + Твх. (П1.7)

195. Выразим из уравнения (2.2) при Ттр = 0 значение Ттр, т.е.1,2^ («1,2 + «2,3 Кр + а2,3Тъ = 0}

196. Гтр = —а1>2 тк + -— Тв/ Приложение 11,2 + «2,3 «1,2 + «2,3и подставим его в (П1.7), тогдаа? -5 + оц с т + -т1. Сз2,32,3«1,2 +

197. Оз(«1,2 + «2,3 ) К Оз («1,2 + «2,3)3 51. Ф 4- ' Т В -^ВХс3с32,31. С3(«1,2 + «2,з.2,3«1,21. Т =3 5 т + —ф ^к ^ „ -"-вх *