автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка и реализация моделей и алгоритмов управления динамическими режимами судовых энергетических комплексов

Нижегородский государственный технический университет

- - <-4 Л 1

¡ч 0 ЬМ

4 « илп «С^ 1 1 и ил!

На правах рукописи

ПЛЮЩАЕВ Валерий Иванович

РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИМИ РЕЖИМАМИ СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

05.13.01 — Управление в технических системах

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Н. Новгород 1996

Работа выполнена на кафедре информатики и автоматизации производственных процессов Волжской государственной академии водного транспорта (г. Нижний Новгород).

■ действительный член Международной инженерной академии, доктор физико-математических наук, профессор Фейгин М. И.

доктор технических наук, профессор Максимов 10. М.; действительный член Международной инженерной академии, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук, профессор Вейц В. Л.; доктор технических наук, профессор Сахаров В. В.

Ведущая организация: Институт машиноведения Российской академии наук им. А. А. Благонравова (г. Москва).

Защита состоится ............................1996 г.

в ..^.Т...часов на заседании диссертационного совета Д.063.85.02 в Нижегородском государственном техническом университете по адресу: 603600, г. Нижний Новгород, ГСП-41, ул. Минина, 24.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГТУ.

Автореферат разослан ..............1996 г.

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

Ученый секретарь диссертационного совета

Иванов

ОБчАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАУЧНОГО НАГ^АЕЛИМЯ И ВШйЛКЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Актуальность исследования. В современник условиях важнейших требованием при эксплуатации объектов является спти-мачьное использование в. любых ситуациях и режимах работы всех располагаемых ресурсов (т отшшго • ■ з н е р ^ т к ч ос t мх, технических, информационных и т.п.) для достижения гласной на дачном этагге цели с учетом судеегзуюкре ограничений. Решение задач управления в рамках этой концепции на объектах всаного транспорта сталкивается с рядом проблем, присущих отрасли.

В эксплуатации находится больше количество типов судов (пассажирские суда и контейнеровозы, ледоколы к нефтеналивное суда, -земснаряды и гидрелерегрухатели и т.п.;, годы постройки которых различаются на многие десятилетия. Для речного флота (б отличии от отгогкх других отраслей) не характерна глобальная замена устаревш;« судов » их оборудование модернизируется и заменяется по мере износа. Модернизация оборудования £ в том числе внедрение средств контроля и управления) наталкивается- на серьезные трудности в связи со сложностью вшюяз на длительный срок судов из эксплуатации (что существенно ограничивает oöгемы, срсга к средства для проведения работ). ханизны и агрегаты, эксплуатирующиеся з настоящее время на судах, не приспособлены для "гстрадааяия" в иих электронных средств и практически отсутствует возможность внесения в их конструкции серьезных изменений. Техкологичесгак; процесса на объектах водного транспорта отличаются слоеккостьо » сдаст-. венной зависимостью о? внешних условий, характеризуются вим числом координат, 'измерение киторш часто .".ибо aeses но, либо сопряжено с бокыпки трудностями и затратой», кепрл-емлеыкю? в условиях. речного флота, Оудоагэ зяергетяческя!' жзмияекси (СЭХ) хатиктеризуются ннреташ ралюсбрсдша «пас-труктиняих р«г«гай. Ссльгим числом кЬнтразкруздш в рогулягл'-еыыя параметров, существенно различишь рзкздакх доЗзти ог%х- ■ гатов, иехшшдаов и систем. Рост «яяоетя C3.i, стремление гя>-лучить максимальные ?«сшг,'лтл;»;)пшс аачя? къгя, озг-~ гсгк-ja гс'<-poer опасности (¡с-Здагеприлтиы'к воздействий sa «жрулшзуе ty*--'

ду арп охабках улравлеки.-:, сложность функциональных зада1; требуют разрг£стки новгх подходов для резекия задач управления.

Вэгрясташие требования к качеству и надежности систем контроля к управления судовыми энергетическими комплексен не могут бить полностью удовлетворены лжь применением современной элементной базы Двычислительной и микропроцессорной тех-зичя). Требуется глубокое изучение и анализ режимов функционирования объектов управления и ,в первую очередь, их динами-чкскик хгр&ггержтик, поскольку в специфических умениях эксплуатации •объектов водного транспорта СЗК работает значительную часть времени в переходных режимах. *

При достаточной энергии управления и необходимой степени управляемости почти любая цель управления мотет бить достигнута путем "навязывания" управляемому объекту новой, "искусственной" динамики. Одгако ограничения технических и энергетических ресурссг, затрачиваемых на управление, делает энергс-. тиче.екп напряженные редины неприемлемыми для практической реализации. Целесообразно в процессе управления максимально использовать естественные динамические особенности объекта.

В связи с этим, разработка и всесторонний анализ математических моделей СЗК, изучение их динамики является актуальной задачей, требующей дальнейаого развития.

Для объектов водного транспорта ( характеризующиеся относительно невысокой строительной стоимостью ) особую актуальность приобрела 'задача создания сравнительно недорогих средств контроля и управления технологическими процессами,механизмами и агрегатами с приемлемыми для практического ис-нельзевачия точностью измерений л качественными показателями процесса управления, легко "Еписываищихся" в структуру СЗК.Учитывая специфику речного транспорта следуег признать, что единственной. возможностью повысить технический уровень эксплуатируемых судов является поэтапное внедрение развиваи--щикся систем управления и контроля. При создании подобных систем долети максимально использоваться принципы топологической распределенности и функциональной децентрализации. В зависимости от- требований, технического состояния судка, уровня "подготовка зкняааа, финансовых возможностей судовладельца и

других факторен., такие :г;5~тм.;и могут зкедрлггея кач в .ча-лс;.-обгуме (в течение .определенного периода времени), так и t экономически обоснованных конфигурациях.

Для создания подобных систем очень вахней становится га-дача выбора методов исыерения или оценки координат состояния объектов, позвалякзи в судовых условиях получать яхтоверную исходную информащм. Эта в значительной степени -будет спред?-гять качество и эффективность процесса управления, безопасность эксплуатация СЭК. В -настоящее время натоплен значительный опыт использований косвенных методов для опенки состояния 4 объектов управления.Этеку вопросу.лосвядако бовьвое количество работ. Однако а бод^ошсгве этих работ расскатриваются установившиеся репины дутазю-чирсвания &грсгатаз и rs счетов. В связи с этам,требует дальнейшего развития проблема обоснования и реализации методов косвенной оценки состояния объектов управления примениrexbJio к сгтещг&гческм.» условиям речного транспорта.

Гакам образем, среди ■проблем, возникэхких при создании ерздеж® -кохареш и управления СЭК, особо ап&чтпши ssxsoich: .

1. адекзата/ое иклвхалическое моделирование хиаамгчесхих осоЗеявосжО и критериев кячества функционирования реахьтх

обьетжз;

2. разработка зфрскяитых алгориянсз управления '( с ■ aza-i'Mvsm вхояххю и , Оааирупзкея w кхктмче-¡tux езейая&х рмхсыж.оЭьскзяа

3.а5сст{оз.чт№ и pp&stzsstm методов стют coanosunvt сЭъ-ежзв управления *а основе косвенных ишерекиЗ:

й.синрез эффективных структур- и Лрсгргзии сиспгн ут.рягл?-»шг ресурсзт СЭК. / '

Лзянея работ посяйцииг взаиыоуввззянш првбгеязу гдад-t-шг» иеслояовягт, прзкюжеского npuvesom гштзешеашх' гяймев» Memsat w жггэри»даз. прибора» и гоепзн лля figstsastc mil про';сссо". ynpz&iwns: ( с иютгздьдо шжк: лгат«:',*' езат&жт жхяятеосик сзсОаяз oGi-скгт / prcypsz>r.t щ-дглых

Сиi'"-1- с " •л.'' шаоаиа'аккйса ввтсрси а с 1578 во Ш5 гегк

иийм и внедрением систем контроля и управления СЗК судоь то. нического флата, транспортных и пассажирских судов, в том числе судов на подводных крыльях.Многообразие технических . средств и объектов, эксплуатационных требований и ситуаций в указанной области привело к постановке серии новых задач управления ресурсами СЭК, созданию математических моделей, исследование динамики, поиску единого подхода к решению задач управления с максимальным использованием динамических особенностей поведения комплексов объект-система управления,синтезу на этой базе алгоритмов управления.Это,в свою очередь,позволило сформировать интегрирующую точку зрения на проблематику " управления ресурсами СЭК, создать и внедрить ряд приборов и систем управления на различных объектах водного транспорта.

Объектами исследования являются судовые энергетические комплексы судов технического флота и транспортных судов.

Предмет исследования - процессы управления ресурсами "СЭК и технические средства их"реализации.

Цель работы. Дедъ работы - создание методологии реализации управления ресурсами СЭК в переходных режимах,основанного на-динамически* особенностях объектов управления, а также применение полученных результатов для решения практических задач по созданию средств контроля и управления режимами ' работы сложных судовых энергетических комплексов,существенно повышающих эффективность их функционирования.

Достижение цели исследования включает в себя оценку современного состояния проблемы на основе анализа научных публикаций по рассматриваемой теме и предполагает решение следующих .задач:

•-разработка методологии выбора параметров управления и координат,характеризующих состояние объекта в системах с неполной информацией, и эталон®« режимов функционирования объектов управления для проведения калибровок системы управления с целью исключения влияния внешних факторов на процесс управления; ■ '

-построение математических моделей для систем и технологических процессов транспортных судов и судог технического ота, проведение машинного моделирования,выявление динами-

>.гсчих осе¿(гя.чоеген объектоь упрзяшхи:

реслгаув:;;;-:/. зада«« угразлоняч зап-гсгсшкем дия&У5иоозак.осс;бс-кнгс7«й объект от

-обоснование методов оперативной оц"}:;;л состояния СЗК; - .-22.'1ли? и синтез структурных к с:<смото>;ь':г'гесЬг>: рес^шй систем ynpiU!.':?":':? ¡;

-решение практичеогск задач по согдгни» • к внед^.-н.гс-'средств контроля и упраглуг-ш, базирудаихся на указанных лог-ходах, яа ураяслортлъи судах и судач техтпеекгго флота.

' Teopt-Ttt'iecîw» и методччесгг-.'в базу работа соста)х^тат подходы к инструкенг&рий теории налик^иах динамически систем, вычислительный эксперимент'с апробацией результатов к натурных уедзгнлх.

При выполнении исследовании автор опирался ка райоту ряда отечественных и зарубежных авторов (Андронов A.A. «Врускп В. А., Емельяноз С.В.,Вейц В. А. .Кашля P.E. .Магаичог JO. M., Попов Е.П., _ Пятницкий E.G. .Фейтия М.И., Цкпккн Я.З. н др. ),а также на результаты, долученные яри .решеяак указдащх зат-т-í дяя • СЭК .( Бадан П.И., Брук М.А., Власов В.Г., Гиттас В.».,. Звонцов В.А., Козаков Г. А., Ку^и^аялв Ю. И., Кутврянв В,Д.. Лукин К.В., R'î<5«îchob В. И., нелегок P.A., Пхсанчкхаг г. п., Попев С.Л., Рихтер A.A., Сачарсп В,В., Стариков A.C.* Таил« В.й. »Harms П., Kadcwski T.,Lee M., Maxrockî A., Spen? fc-, tr др. > •

Научкая.ноЕизка и цеяксоть осйовксго результата диос<?р--t5:;íící;:;c:.í г^Лн;: - нетодологаи реа-п;засяй' узрл&я-якя

>.г, '?.?>.•'. • р-гжл'й*. оо-свагактл ¡га л,:-

с^Сенносггй обчеетев уяразле.чир. - ~v.zyj:.ííc-~: гуяадг- aui-.cc.ivji.j на падяг/ ¡хтхт.гм

l.Peí'v.'NTí.T1-; v:-ùr/ï<fîoro модели;сы?.;;,-.д и ¿¡ягл^-а si-vr? судо~;т a^prsïîwecïiHx кашексс-в i- «. -

.■.'j'î-fiX.

i-.';!/-- с:-• ■

,íi> "логады': к tcxívmío г с глч ükv.u':'"-; .>чтсв

полна"" тг-г.-í-ín.для тезд.чьич twístí'^xío. vn'.•.•> >. -¡''кж*

3.Методика выбора параметров -управления, являющихся функцией "активных" ( легко измеряемых .) координат,,, и подавления влияния "пассивных" ( недоступных для измерения по техническим, вконошгаескиы и другт причинам ) координат.

■ 4.Методика синтеза траекторий в фазовом пространстве (трек - характеристик ), движение по которым обеспечивает на- \ перед заданные качественные показатели процесса управления, в условиях, когда структура и конструкция объекта задана его целевым назначением и возможности его изменения Весьма ограничены ( а часто и невозшавш).

З.Аггоршга управления, максимально адаптированные для специфзгческих условий работы судов;« энергетических комплексов.

б.Обоснование способа оперативного контроля нагрузга дизеля. - ' •

7.Иетодсгсгия проектирования сксгем управления с использованием дквадоеских особенностей объектов, позволяющая создавать аппаратные сродства элективного управления ресурсами СЕК с. заданньши качественными показателями.

Соэонугтоагь таоретческих и приапических резулгкзжш, сосажзякцих задареше тучние прзхявам диссертации, решат крупную нау-тую и прикладную проблему, шещую #увдзмедашь-ное затенив дхя отрасли в. част создания мегодагогии реади-задай сислюл/ контроля' и управления ресурсам судовых экс-рсе-плоских комплексов.

Обоснованность и достоверность обеспечена результатам енреких ¡¿¿шинных зиспериаентов.сопосгаааелкьас! с результатами натурных испытан®!, а также реализацией основных защищаемых гозсш»нмЯ в ряде устройств и систем, прошедших длительные периоды лазурных испытаний а прошзленной эксплуатации .на объектах водного "транспорта в 1982 - 1995 гг.

Практическая значимость и ценность диссертационной работа определится созданным подходом к решение задач управления СЭХ объектов ьодного транспорта в динамических режимах" с максимальным использованием естественных,собственных движений объектов управления для получения заданных, высоких качесу-' венных гюкагателей процесса управления при неполной и'нфзрма-8

цня. Внедрение и использование, указанного подхода яри создали.:, устройств и систем управления позволили значительно погасил, эффективность функционирования СЗК, реиитъ ряд актуальных за дач для сущгатеяво различных объектов водного транспорта.

Резгаэаэдз р^рутатагов.Материал диссертация представляет собой теоретическое оЗобскик© зффектгтгтах подпело? к рек^.^т * практических задач создания средств управления и-контроля ССК в динамических регзшх.

Результата днссертадаг яаязн пранененке при создания приборал коятрегаг г? систем упрааленгот д.гя объектов годного тра-:;;пзрта, гкадрешаз* пол руководстнси гг при непссредбтпен-нс; участки аптека п ускогг'га 5нсайуч«фгвзт?:огся в рззтгх аортах к п^охоцстгах:

-микропроцессорной си'стемы' "комплексной ачточатязгчпгц технологически процессов добыча и обогащения неруд'ет сткхж-•гелькых материалов- на гидромехаякзирэваншч яоягешке "Пр".га - 7" Казанского речного порта; ,- . '

-гашроярсцессорноЯ системы автоматического контроля и : управления процессов грунтозабора пздрокехагшзкровакнизс доб«--. вахтах юомадексбв' -"Драга -1,-12" Казанского речяого порта и "Прага -14" порта- Набережные Четы;

-система аатоматичесюго управлений процесса?* разгрузки гидроклгссгфлъгтороз на всех гцдремеязиизкрокттшх дойшак;« катяексач Казанского речного порта I! Камского пароходства; ,

-устройства контроля процесса.грунтозабора на гвдромехя™ нязкрованнюс дэбывгадж комплексах "ЗтекгоршЗ -2,-3" Казанского речного порта я "ЗкекторвыЙ - 4" Качсксго речного пароходства; ■

-адаптивно'.! иккротроцеесорной свстш» улраашшя лязедгж судна ка подсодгагк хрудьях к перехода«?? реигдаг из тегггохссах "Шскод - -20" Барского сЗъедязевтго рытого пярсуот-.'-п'з. ( ¡гкй«г АС Тапг-з. - •

-нухь.тйпрзаясссрисй СЮТСЫ.! СПСрЛТ.'ЕГГСГО ¡-ХН'ГрСХ";: каг-

рузгл дизехей га угитоде "Легат" АО *Еалгз * (хгтг";

"СУДОГлл! СГ^Те?""^ - - г-;-"-'':- — гру,-.

йея»я на «одхкеде "Л?:/кя" АО " Эодгз -

-культяпроцессоряого ксиш»кса оперативного коягроля ¡' ' .. ь

-:'д;-.-.>слй-.;л транспортного Судка на той;.:: >;с.де "¡-.ол-гс 2*$" .'0 "i-'слготакк.ер",

'.г^г:.::.'!!':;? р^зработг^' ч р.иыка? iоя-

/:••. '''.TviaccTü5H::oi акпдемии годного транспорта к ¡:ау-->-hc'-vo:-'¡-.'гГя-СаСГ'о центра Российской ккленерной а.-:лле.утг по ка-.-"_>.: .-'ст.-'ротез речного транспорта PJ'ICF га

р:'.i'oro рТ:'. Министерства транспорта PI), ПК?: !;•:'■ 'J.7K

: .. ■ . А.:.о1 .■:о*5га.Ьо;.лского осъсяннеиного речнсго лорохслстуа и - ¿лот"), Камского речкогс пароходстга, АО "Бодго-i :.••,•.•.••(•".г'~.гaiX'Kcrc речного лсрта,иорта Кадергзиак Ччтш.

Vjic.r;;-;- днссертадаи исполъроезны .при ¡л.'ртанонке

; ■■ lucvpo.'i.. р.чда лабораторных работ, ь курсовом ;; дп:>л;.мнсм ':;..:■ ола;;;'»! .на электромеханическом факультете Баиексй го-с:,7:...рот?ег;ксй зкадекйи водного транспорта.

Апробация работа. Основные положения работы докладывались \< подучили одобрение на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Горьковского института -.«¡лекеро? шдясго транспорта ( ныне Волжской государственной ••са-лжп водного транспорта) в 1980,1984,1988 и 1996 гг. на '.ч>! ическо-» совезмии специалистов Щ1 ССОР, FCSCP и ЬШ •i'*.:."• ,iö80 г.),на научно-угхьпческих юкфс-реяфШ" НТО

-д-гадгмхка Л.И.Крылова 'Очередные задачи речкого судсс.гро-Chi'.;:" (г.Горький,1983,1S85 гг.),на Всесоюзном научно-техническом совещании по совершенствованию гидромеханизации и полюдней добыт полезных- ископаемых- (г. Москва, 1986 г.-) „на Все-Ьоиаком научно-техническом совещании "Интенсификация гидроме-' ■ чш ировашшх работ и подводной добычи с применением погружаю: Iрунтонасосних комплексов" (г.Москва,1989 г.), на Всерос-научном семинаре "Проблемы динамики и прочности ;j.iÄ'tp.> и экоргомааин" (г.Санкт-Петербург,1SS3 г.), на IJ1' кок&ередца: "Нелинейные колебания механических систем " (г.Нижний Новгород, 1993 г.), на научно-технической конференции "Тран£Лсом-94" (г.Санкт-Петербург, 19Э4 г.), на IV конфе-ьсяэд "Нелинейные колебания механических систем" ( г.Нижний Рсугорса, 1996 г.), на технических совесдош Волжского реч-»crc- Казанского речного перга, перта Набережные

Публикации. До теме диссертации опубликовано более 50 работ; основное содержание отражено в С1 - 261.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, библиографии из 203 наименований и приложений, содержит 332 страницы , 90 рисунков.

СШЕРЯАНМЕ РАБОТЫ

Во* введении дается общая характеристика научного направления, обосновывается актуальность исследовав, формулируется цепь работы» раскрывается научная новизна и практическая зЕзчгсгость падучаяЕЯС результатов. Приводятся СБСЯетш об ш апробации к практическом внедрении на ряде - объектов водного транспорта. Кратко излагается содержание диссертации.

В первой главе определяется сущность, место и роль задач управления СЭК з динамических режимах с целью повьпения зф-, фектйвностк их функционирования з условиях существенной' зависимости от внесших факторов, '.'.."• ' -

В § 1,1 на базе анализа публикаций о^сулдаотся проблеш управления объектами различного назначения и природы. Многовариантность использования ресурсов СЭК, ии функциональное а №йстрУктнвЕоз разнообразие судественпо затрудняез есп.оаъас^-ганке традзщкокньк концепций теории управления при создашгз-средств контроля я управлений. Впервые примелптельло к • СЕК нредаоивн я развит один из возможных путей решения проблемы-г.-махсгашькое использование дшхашческаг особенностей обгевгоз: управления,! Сущность такого управления ресурсами сгсвшой ■готской система закгачазтся в цвленаврзвлешом йэиеяешй па?-' ргк&троз 13 етсшта? ее оостсяаня; ^йршоящям . к рваяшашет-

'..оовстэвЕЕЫя.ланяйияй йщувим й, кг», следствие, к язиекеяйэ-ё^

ссеткотш з собтаекягаиа с айразаой делъв к аздотк*? «чй»;'; •"теванкмя ;яоказатедякн, я'сосуову. а-сбор»,а ©бробояа» йвЭ88£' «авя» (чзсго иагучегсой пря косвеязаас шжереашО о койег:аро*г процесса 'ущйвжипся в'уехо&гзх. яйетзтз' шеи,

'. * * ■ 1Г-

пик С как правило, в рехиме реального времени).

§ 1.2 посьяден анализу проблемы получения исходной информации. для , систем улразления СЭК в условиях неопределенности , ■ часто ■ имеющей. яриншшально неустранимый характер. Вместе с тем, для большого класса задач , описываемых в общем случае сложной функциональной зависимостью в неявной "форме ,Х£,..'. ,хп,у) * 0, при соответствующем выборе параметра управления у, который в окрестности рабочей точки существенно зависит от легко измеряемых (активных) координат х-ь.,хт, возможно суцественно упростить. реализацию системы управлении.

Влияние других (пассивных) координат хст+1.....хп должно быть

иагначягелькш» и "не ыеоать" процессу управления в выбранном режиме (пая.' г„ч' влияние должно быть легко учитываемым при настройке или калибровке системы).Т.е. рассматриваемую задачу можно сформулировать как определение у с заданной погрешностью с в разуыяых для практических целей интервалах изменения координат 1хI_х°1( = ¡$¡1 < в окрестности некоторой стадеолёрной рабочей течки х°1 при миндальном числе активных координат. ' В это.у 'случае формальную зависимость у » Г(хь ... ,Хп) мжяо представить, ограничиваясь линейными членами, в виде ряда: ' .

И 11 • ,

У - Уо1х°1) + £ Г'Х1 + £ Г\з ^ » у0+ .^О^) + '

где Уо " постоянная составляющая;

¡ - частные производные ло х 1. ^ в точке В данной постановке ошибку вносит член ^(£,1) , который додаен удовлетворять неравенству < £• Сложность задачи

защищается в своеобразной оптимизации:стремления минимизировать ^сло активных координат ш за счет "перестановки" отдельных сдагаедах из з Рп(^) при сохранении условия » Р-п^)- В связи с этим, ваяно отметить, что вылслияние двух последних условий не обязательно предполагает суверенное различие в частных производных:

\lf-xi) > I? «|>- (1-1-...,т: 5т+1.....п)-

..Сианую ¡зависимость-от некоторой координаты к, шкно "подавак", ©оди при.эксплуатации систем управления предус-

12'

• мотреть перенастройку системы (калибровку) при переходе с одного режима работы ¡га другой,» процессе которой згтзченкл со-ОТБетствувдюс интервалов изменения 5j •* 0. При таком псдлсде в диапазоне «сменен®? координат .следует 'выбирать ояорнь'в точки - характерные дая данного объекта рс-жко или состояния.Ка-гкбровка системы управления в этих- точках позволяет косааить--са не "гсчг-.ко от изморекгЛ абсолютных акачеиай-коердкагт к, л--рейти к отяоектельньм.по 'и от накопившейся сакбкн sa счет

. Rn(«j). Это? подход херезо "согласуется" с новей аппаратной базой, из которой реализуются подобные алгоритмы - йифсзро-цессорной техникой. Решение рассматриваемой оптимизационной задачи макет быть проведено методом простого перебора, с-слк 'имеется математическая модель управляемого объекта и система управления. Цри -том одновременно резвятся es.e две сопутс?вш: пце проблемы "оптимизации" алгоритма управления и создание аягор:тюз,отследа?ашзк. возникновение бкфуркзщюнвых стуз.-îçrii в процессе эксплуатации система. Такой подход был реаяи-, всиав-'- при созданш микропроцессорных систем увргзгеншг .ада. ; некоторых объектов водного транспорта. 8 ряде случаев удавалось . свести число активных координат до m » 1 и предусмотреть как автоматическую калибровку,так й агтсжапг.'ескуто перевает-

• ройку систему при возникновении Зифуркацнанких ситуах&$.

В § 1.3 обсуждаются варианты решения задач /травленая агрегатами, механизмами и технологическими процессами обьек-Vtoa водного транспорта, исключащие "навязьшалке" улра&гяеко-йу объекту "искусственной" динамики . Для регенда* проблему 1 выведения системы на заданный реют работа гетсет быть .гюгхш-•оован. бифуркационный подход - изменение структур« фгзенюго простргяства таким обрагем,- чтебы'лглаемо? состояние «даакчгз» оказакжь' в заданной сбдастк щятшшм я лакьвейхкэ джквезжя Ьсуцзеташшсь без зпеваих воздействий. В результате саше»

ry» iw« сссгсйикя екста Uâ rpama» яау*

«йасгей прйтшшая с кшяэеакьныыя аатрятшк зверпш за ув-оавлешда ( исасвркэ задачи раоаштряаагяс* -в работах Яейгаи

Мспйзагспгнк«? Ся^рявакснноагс подхода догвоsa«? к? к.»-

ко реализовать» переход .ка--заданный-режим работы, но и осуществить его с заданными качественными показателями (т.е. обеспечить движение фазовой точки в пространстве по желаемой траектории). Процесс перехода от одного установившегося режима к другому можно рассматривать как последовательную во времени совокупность неустановившихся режимов, которой в фазовом пространстве* в общем случае» соответствует бесконечное множество траекторий, каадая точка которых определяет состояние комплекса объект - система управления в фиксированный момент времени. . В общем случае задача управления в переходных режимах может быть сформулирована как задача синтеза траектории в фаговом пространстве, движение по которой обеспечивает заданные динамические показатели. Эти показатели часто определяются в виде ограничений, налагаемых на значения координат и параметров реального объекта. Особенностью такого снятееа» как. отмечалось выше, является то,, что структура и конструкция объекта задана его целевыы назначением и возможности его изменения весьма ограничена ( а часто и невозможны), Знание динамических особенностей объекта позволяет сформировать некоторую траекторию перехода-из одного состояния в другое, отвечащув .следующим требованиям;

-переход по траектории обеспечивает высокие, наперед заданные, качественные показатели процесса управления ( задаются исходя из конкретных технических требований, предъявляемых в реальных эксплуатационных условиях); .

-траекторий! ''сшита" из собственных движений Г что позволяет осуществлять переход иэ одного состояния в другое при минимальных внешних воздействиях) ..

Такую желаемую '■ траекторию движения точки (, отображающей состояние системы, в фазовом пространстве будем называть трек характеристикой, а ее проекцию на какое-либо сечение фазового" пространства.- трекок . Реализация движения по некоторой трек. - характеристике предъявляет специфические требования к системе управления.Она должна не "яесткр" регламентировать поведение кошйекса, а лишь'ара необходимости-корректировать ■его собственные движения.Систеад управления, -выполняющую такую роль, можно назвать интеллектуальным стимулятором.Постро-н . ■ ,.,:Г; . •■■-_■

ение интеллектуальных стимуляторов предполагает предварительное исследование особенностей динамики объекта управления.

Вторая глаза лосвяиенз исследованию динамических особенностей поведения СЭК судка на подводных крыльях s различных режимах : при разгоне,торможении и реверсировании, обоснованию условий реализации интеллектуального управления дизелем. судна. Выбор объекта исследования предопределен специфическими. наиболее тяжелыми условиями работе дизелей СЯК в переход. ныл режимах по сравнению с другими типами транспортных судов.

В § 2.1 развита математическая модель комплекса корпус - двигатель - движитель- система управления для CTK¿ позвсляшая исследовать динамику комплекса б лереходштреля-. 'мах. Состояние судового комплекса (при обкелрикатой. адеализа-ции) описывается системой-ди<Й«ренциагькых уравнений ::

г ' " dv - , ; . -'.'.-"7,г

Ту¡ - fie(v.n) - R(v);

: .. tit \ ■ - ' " ' '' » ., . . .

Jn — - Мя(п.nx)■- «c(v.D),

Л : cít - • ...

.где п , - 'частота вращения.• давигатеяя*, l/c;-. ' v ;.: ■'/.- скорость двйжэкия судна, Wci ' Raíy.n) - усор гребвнх вйнтов, Й5Л

^[полное сопротивление движеяко v/ffl&iyj;• •

да«.....

.Mc(v,n):r. момент сопротшшедаз^. н*«;

; ТП" ZrJ - постоянная,, определяла?.

го 'ванта о прзсоездненнсй вдэооЗ я

?v -"• ^rcfst^s.^ps^aüfcafia/eíascoS едаа esa*-'

»х вр^гш^ ' sososícro хода,-, i/с,

'вртееявмв» иж^нж гатта^«*«'4-?;, Mhín): f мгжен? мехеятеатх

ts

Использование экспериментальных данных, полученных в ЦКБ СДК им.Алексеева и лаборатории автоматики завода "Звезда" (г.Санкт-Петербург),а такке приведенных в литературе , позволили получить модель для СЯК типа "Восход" ( в безразмерны?' параметрах): :

от

Л

А ссе?(у) (14?) (В V2 + Е у л + Й л2 ) - ей;

р мд + а (н V2 •<• а г к + р к2) -л' я ,

(1)

где

А » , Ь2/т0 ; В « -ОЛЗУо2 ; Е » -0,К535уоПоС ;

5 ■« 0,62ло202 ; с » ^ /(шуо ) ; Г - 1/(2яЛп0) ;

<3 « ро03/2К.1по ; I! .«= 0,032Уой ; Ц - 0,03937оПоП ; Р » -О.иЗпо2!)2 ; V - 0,05 Мл"*" У (2Я1п0 ) ; I « Ш с ; <?(у) « 12° +■ 9>1 ; ■

.91

О ' при V •< 0,3;

.8,33 г - 2,6 ври 0,3 < л? < 0,0;

2,5 яри 0,6 < б- <0,?;

-14,29 у+ 12,3 при 0,7 '< V < 0,77;

1,5 при V > 0,77;

(0,033. + 0,00Ш.91) Л при Л < 0,7/Хо ; Хо (0,С8 + 0,01468 Ф1) Л - (0,032 '+ 0,0051 >1).

при Л> 0,7/ Х0;

г-с- г"^ л» ('"4* (>?'? V)

' <; ц^^ч». I С ¿¿¡.а,

ВСч)'

0.61;

■при 0.64 < V < 0:7;

-41,7 О-0.04)2+1 Зв,7 (У~0,77)2+О,б7' = при 0.7 < V < 0,77; ¿,72 О-0,77)2*0,67 при 0.77 < V -,

Мд(п.пх)

-SOCO дл-0,72)2 + 5100 при л < п* ~ Длр; {-3000 (Ях - Длр-0.72)2 51С0> (Лх'-я)/ '&п0 при пх - ¿Пр ((¡(fx ; О ' .при п >

у0. По. f?o - номинальные значения спарос?и,час:гсга вращения я сопротивления;

у » V / v0 - нормированное ?вачешие скорости; Ра- ~ плотность еоды, кг/ы3;

D' - л^з.чйтр зкнга,,. и. -

•V'-Vo/íno tv). Л \ / Ч0 - ча&тпаЬзое л •

г-тадп'.-; отпссигмьпоА поступ;;; 'л - 'i-7'0 - вдт.-угрс зачете ссп^гязле;!:,.:?;

• " Г-.í >' Г)о -

3 з 2.2 для кяученшг типов движений , присуди кглгексу

- .управления СПК, (1) дспаз-

ÍÍC-1!^ ;ф:свпзл;:'Ш5- 'учагынз'а:::;^ tssmse' СЙОТ-ЗЙЫ 'ч'лр^слои;«;

Тр « F(T)x»n,t) •,

О-

fp - кссгояявй'», определяет системой улршздек:г-.

дтяг^ячеош лзрачтйрггетак гхмпзекез • врозсд&УйкД для 'рткшы* скоростей переведения рычагу гостропгс? регуля-"гора за сдашзкгжу» ьетачину ( n;t í+i -'n* -г)i - у.г.

ь-1 ~ i,

' . ?íñ;u¡htj Пх i +--------— i - П.Ч

'• Atp ■ •

г,19 ¡3t» - зр<?из перемецшт рычага настрой«*- рмутаерв» шв-гогяет сделать лызэд о тем, что тр»»хиерног $азояое лрострадо-тао n*.v,ri «мгоо нредстакпъ. как,-;"с*шжу" ,'трг«- еднсаагвякх

вдпесжтрплста .*

- acsnpojTpáacTsa j-Bjasomt третьего 'герякт «♦ <:;, ;'з oca-;¿, v * ccnst); • .....

подврсстрагсгяз ¿жюяяй .avoporo■ везряэгз (йл/dt. * с. n* •« c«ist,. v « const)

- г.г!Лйрсстра?стза дгзатй пеояот-а язг-кдка {tív/tit * о,

f" ■

r>x ' Const, n * const). *

Своеобразная картина проекций фаговых траекторий расс-' матриваемон системы в пдосксхзти момент-частота вращения и возможность их целенаправленного изменения позволяет синтезировать делаемую трае^рот^вювнияр^цейточки -трек-характеристику Мт(n), а следовательно желаемый режим работы, ДЕИгательнс^движительного комплекса. Приемлемые эксплуатационные качественные показатели процесса управления дизелем можно получить в случае,, если изменения пх и п будут относиться . к движениям одного.порядка (в данном случае второго).

§ 2.3 и § 2,4 посвящены измени» динамических особенностей комплекса корпус - двигатель - двигатель - система управления СТ1К ври торможении, и реверсировании. Для этих целей математическая модель комплекса, представленная, в предыдущем параграфе, была расширена путем введения кривей сопротивления при уменьшении скорости судна, двух уравнений для двигателя и водопровода ( при их разобщении в•процессе реверсирования ), выражений .для упора и момента застопоренного винта и г, д.

Постоянная времени системы управления, воздействующей на рычаг настройки регулятора , может варьироваться в широком диапазоне и очень- существенно влияет на динамику комплекса. Интенсивность тормохения определяется величиной л и интервалом времени, в течении которого % имеет максимальное значение. В значительной степени характер поведения Л определяется скоростью реакции .системы управления.¿tp. Наиболее благоприятные условия получаются при Atp * 0. Следует отметить» что в отличии от процесса разгону, где выполнение условия Atp -» О (двияенив третьего порядка] приводит к значительным яерегруа-кам дизеля, прх торможении эта опасность отсутствует. Как по* кааиваот результаты маииянык; экспериментов, использование различных вариантов управления рычагом настройки регулятора не позволяет добиться'существенного снижения времени торможения и тормозного пути. Наиболее эффективный режим торможекия реализуется при fitp -», 0. ' • '

Процесс реверсирования на СПК , оснащенных нереверсивными в'жюкоооорояшми дизелями типа 12ЧИСША 18/20 и реверс -редукторами, екдшает несколько этапов: снижение оборотой до 16 -......•..•

частоты,' ссотЕетстгуюата у ¡юру реверсирования; перекаючгияе реверс - редуктора ( при этом происходит разобв^низ вала дчи-' гателя и вадопровода, механическое торможение вала и последующее соединение рала двигателя и .газопровода, вращение которого <'<удет происходить ухо в другом , ианраглснш!;* увеличение частоты врявряия ддигатслл ]. ••

Результата моделирования прэ&олазт сделать'еыеод о том, что момент начала переключения реверс редуктора . а гати скорость переыеткния ршага настрой® регулятора после' >гго

ленлп скпрост.ч судча. 'В' то.-.е лрямя при сня*5?ига Л£р наедается работа двигателя гр хнаотс'й харахтеряетЕ?кз, что приводят 'к супесгвоизм кгхашгдескии перегрузка« .. Тати озрагок.- при увеличении частоты вращения можно рекомендовать режки, при котором рабечач . точка характериэукшя'состояние' кясшкса, двяяется.-по грек ~ характеристике в зогге, , границей которой ' является -ограничительная- характеристика. ЕксТрые пёре-кещеяга рычага настройки' регулятора, относящееся к движение третьего . тгойд?»,- ->»огут 'Сыть опроддот яваь 5 аварийных сятуа»««!. "' . Ая&таз ревультатоз мазанного зткркдеэта лодшлжз р*5-р-

, ПОЗВОЛЯТ-"*? .?Л$<>К?'КН£>' ОС^^СТЭРЧТЛ на СПК реяш торжггенкя и резерснрсвяння с 'кшвш&ииж* нз-чаг-• ввческши и тепловыми"лерегрушсами.• ■•.".' : -;.•" у

В 5 2.5; доказывается вогмогассть ''ческих'особенностей объекта ( на'прткере СЕК СП}1. -) -для роазя-■ътт ■ упрявиетгя, при тоторсм' рябсчз?' точка;' ■ • • отсЗргжжсзя. состояние объекта, дзккется- по ■ желавшей тр«:» - уэраггерасти-нэ.- Дпиленме рабочей течки. по рзгуляторяой яяраггтерисксм : оптаавается-вторам урашетгем система (1)'.(.яргй*.* • еагк?£.Ь ,з йгызяеккз Нд(п,пх).' ври дгоиеша. яз (^азешй.грзадгоаяд а?-.* гроогёЬ' определяется гиражеквви:

■ 'Аъ ¡Н " Кз И-: " !Ь; I }.

I

Охресгь Мд'^г.г.*.? и^-Гла:

с1Мд , с1пх" йп . Мс - (Л ^ сЗЪ / Дпр '

Таким образом для движения точки по горизонтальному тре-;;у ( <2ма/<й. = О }, необходимо выполнение условия <Й1Х/<1Ь -т.е., как отмечалось выше, изменения п и пх должны относиться к -движениям одного порядка. -При произвольной конфигурации тре^а Мт(п).скорость перемещения точки по треку равна:

с!Мт (Л!т с]п сИ с/п сИ

. Тсчкз будет серешадзсься по веданному треку при условии.*

с).мд

йГ " (Л

СЗП г йПр ч

— 1 + — — .

¿1 ^ &л ?,*0 '

Ишсиеиие пазезегош рычага настройся регулятора по этому вйкшу обеспечивает перэ«гщение рабочей точки по заданному ?р*ку Мт(п). Двкяевио точ:« по вертикальному участку трека 1{!.м**/(!л ♦ с-), -храСугг цгяовенного изменения полошиш рычага налдойки- регулятора из одного аозояетт в друга? пх ; -» г>х .1 + 1В третьей главе рассмотрены проблемы, связанные с созданием интеллектуального стимулятора для управления дизелем судна на подводных крыльях в переходных режимах.

Аладизу специфических особенностей работы дизеля в составе СЗК судов на подводных крыльях посвядек § ЗЛ. При раз-генэ СЯК часто необходим высокие мощности на поникеннах чао тегзх врэдоиия да преодоления "горба"-сопротивления движения корпуса судна. Бри росте общего сопротивления движении судна 'мощность двигателя, необходимая для его преодоления, модет Сып выше значения, соответствующего ограничительной характеристике для данной частоты вращения. В этом случае безлерег-

со

или

СПХ с!1

рузочяыи разгон судна невозможен. Если оС-ь;ее свщткхлсг,;: двютедаг» огдага достигает величины, требутоей д.тя -та • лоь'ия моцкоаги . значен;« которой й.<зхсд«?сз '--а прл-.л'.'л."--' * бочего диапазона дизеля, заданного внекней характеристикой. то выход судна на крылья не представляется возможным бе.? его форсирования, т.е. искусственного смещения внешней характо-

Кг-ч ?? гг;.'а;:т! "кс^^у.-са:;;^; :.;;~0;у:С уоротпл л;:

эелей СПК, длительная рябота по вшзней характеозегик« акп работа со зпдайтальзш су-марным временем с нагру.-^гчи.с'о-ог-ветствукжими Еяегкеи характеристике, приведет к резкому сок-ранения их ресурса из-за потери работоспособности псршгавой .группы.

Современное состояние автоматизации позволяет "конструктивно" 'заложить б 'систему регулирования заданную ограничительную характеристику. Но при этом ухудва&тся прй&ягсгость д?гзеля, кэдеврешше качества судна, исключается яозмогдаостт. получения пошгешгой могтости прг иетгеектк частотах зрагсе-пия, что актуально для СПК. Работа по жестко заданной ограничительной характеристике неприемлема для СПК. Возникает: задача реализации - режима эксплуатации судового дизеля, допуска»-цего мияго/ллыга необходимые перегрузки без снижения ресурса.'' Язя судоводителя водна минимизации перегруеок оетгквзетср сссьна слошзй взиду отсутствия инфсрнзщш о регкчгх гксялуа- • тзции дизеля.

Задача реализации процесса разгона СПК ( 9 3.2 ) сводится « формированию тре!с-характеристики и закона пгменекпл Р(пх.пД) ( при котором рабочая точка, характеризую?»* состояние комтдетоз, двктсг по трвк-хорактер'«®?'^) 1= оЗэея^ш-шзгдах!

- разгон суяиа за оадаяйый проиазчггок г,р>:мег;-;;

- ври кеобхоят'естя пргвтаенла егпет^тег^гу:; ргстгсг, псдан^к узгоуо^язгетсшгел-у^ •'ууп.гууу'.с::; этого лргаькенм;

- юнтюацда уреузкп работа о перогруйксй,.

Еавяеяво по трек-характерясяг», • шм сг»,

ракячнтольЕСй яггхетвртагекй.. имеет мгсгег вр*.::

Г?

( 1 яри МДо < мт(п); 4 (31 чпах

ап / Дп4.

_ I 1 4--- — лри йд^ = М'(Г|);

СЙ-1 'Но '

О при Мд0 > Мт(п),

Чаэ - гначение момента в начальный момент времени.

Дн^ение пс треку определяется вторым уравнением. Трек цуласосСрззнэ совместить с ' ограничительной характеристикой. При.этом будет обеспечено минимальное.гремя разгона судна без теплозых и механических перегрузок дизеля. Первое и третье уравнения определяют варианты выхода на трек из состояний, гздалае-хш начальными .условшми." Есж Ыдо < ¡'^(п), ■ то шход целесообразно осущзствлять с магаигшьно возможной скороотг» (грек вздается хара!я,ериотиками исполнительного ''тгроасгига ), 1;рл > Ыт(п) - ко регуаяторнэй кривой •(тросье урзвьшш )•

Беги требуемая мощность или момент прсюдшт значения, игранные страикштеяшэА характеристикой, ноко построить не-глтэркй грек мвлду внешней и винте пой характеристиками, кото-ри/. возводят преодолеть "горб" сопротивлении с жшеныжш гегхияш', и иехзнячесгааш перегрузками дизеля. Такой вариант те« быть реааизован за счет пошагового, поднятия трека нэ фиксированную величину. При этом происходит, "переползание"' чер&з "горб" сопротивления по 'ступенчатому треку,; опнрааце>,«уся назинтовуо характеристику. Могут быть предложены и ;<ругао гш-оряташ построения трека на данном участке.

В параграф также - рассмотрена динамические характеристики с;К СйК ера реализации предложенного алгоритма управления.

В а 3.3 обсуждаются методы оценки состояния СЭК ло кос:-, генном параметрам, наиболее приемлемые для судов с низкой Температура .'выпускных газов представляет значительны^ иктг-р?:-,' пос~лолък?'$е ковко легко измерить в' реальных условиях'и хспзз&здвааъ '-та нагрузки дизеля. Шиен?.разшшаямый

' дсяяется .функцией ' многих' координат и ппрсметроз

w:-."..i. cy,v;a л. тсмлерл?уп; о;:ружэсл:ей ср»./;\' дл. азС-кткл гслду/а'а к лр.), т.е.

' t' ¡0 . . г;;'. 6А . .'.'. е;г:;огc-f*t¡"-"f г."-;:-;;; У:-. -

¡■¡родсгзвпть з ьлд.' рлла;

Мд> F(8> 'АО Fin) Ai '* F(¿n) "Да+ Ив*; F(ec) 'te*... , где - постплйная -состкиавцат;

F(ö)' ,!• (п)' ,Fím) ' ,f íffe)' .F(«)' - иаозше гяхяввезна? по. в , . я , г , 8а , * в точке 0° . n° , nf , ва° ,а°).

Разумный вчбор' врр&енз калибровок (регул:-':гт-:ае калиброзга , через определенные 'ярохяг/тки времени и разовые - при существенном изменении условии, например, , температур окрух-яжей среди 0а), позволяет свести к минимуму влияние вней/в« факторов и ¡то относительным изменениям температуры вмаусияых газов судить -об изменении режима эксплуатации дизеля:

Мд - Мд°ГШ) 'Л0 + F(r¡) 'ür> -i F(а)'¿п. : ' VV На основании экспериментальных данках (получены на : ва-федро СДВС ВРАВТ) синтезирована трек-характеристика С использованием' "легко .измеряемых координат ( температуру - выпускных' газов дюедя к частоты вращения ), что позволяло сущеетгеяво упростить техническую р-?айиздц® системы управления процессом разгона СЛК. " • .

§ 3.4. посьякея вояросам внбора зконсмйчйыч рстощов рдбо-ты СОК СЛК. Для зтих целей система уравнений тт СЖ СЛК (глэаа 2) дополнена известной зависимо;?!,» (S^n 1*2000 'от Рр для дизеля типа 12 ЧНСП1А 18/20 .сШпра-хтжиропаляоР? .как в ■ . ' • „'

---I'OGO » мр ( - 0,02274' ррг* 7.Í03S pD+ 0,6374..),.

п ' ' : • ■ ' ■

где G - расход топл/шл в кГ/ч, а средне«? з-^г-гсгзк-;. давление рр ( кР/сч) выражается через Ш. Подучгмш акж-мч уравнений определяет заву.сйкзгть раскола тонлвка .су. pe»m*¿

авиювкз сак.

Для окзнл;: гксплу^аускнсй я^фегсгигл'о-тто сугдч asna гвюкяаюсп» расхода ккшша'яа слаа.'шгж .oipesm еугл яри проходДекня их с (мэдой сморкзтью. кикиыуи' раехсяя таге«;.?, при крзхозденак -»5ого аэ участков схадткгстауег; доодоэд

'tí

'.тароогые. ссютветстзувд.'зй минкыуму сопротивления. Унооипеике скоиосп; кеде" к сияете времени нахождения в луг», но сд-нсвромекно и к росту раскола гопжва. Как следует из расчетов при увеличении екоргсги с до бОта/ч время нахождения

в путх сзилается, а расход топлива возрастает в 1.1 раза (не-<?а?1:си!,ю от длиш участка пути). Поэтому, целесообразно при '>эр..ирозачи:1 графика движения СПК закладывать не номинальную скорость движения, а, с учетом требований.конкретного маршрута, варьировать скорость с це.с,ю экономии топлива.'.

В четверуэй гладе разрабатываются матештические модели и ассритиа уг;[ш.шчи:: технологическими процессами гвдромеха-ижшрстхных добывавдих комплексов, позвонки дне в практическом г.да>:е создать системы контроля в' управления.

Рассмотрен»! гидршехаиизировашгых добывающих комплексов (• Г1;к ) объектов автоматизации посвя»?н 3 4.1. •

Б & Л.2 представлена математическая модель ГДК, построна базе акопоритентазьккх оавасшэстей, . подученных автором на ?дк, я данных научных публикаций. Динамика унравле-).'!'.': продассш груитсзабора РДК описывается следующей "системой • гхбгероишагьиих уравкенкй:

С!П

(¡г

Осм г<

х ЦГ«

v

ГР

Фсм

Тр1 - + Рем » -кг и) ь ■* лри УГр ) 0 ;

ей ,■

Фсм

Тр£ —- + Рем.» -Иг (Ф) ь + »('>) При Угр < о ; . (11

>0 ---- + Осм

сЗЬ

св - - ,

т.— ..«■(

I - М<>) Рем + Со Осы < Оси18®*; " [ " ко3 (Ф)рсн + Са Ос* > Сем™0*: Оо ~ Осй л 1/4

см л 1/4

~У «

Й]

(2)

сг->

юдителыюстй г,рп р:й$су«? на rpvnr.T-. с медклг;! v-:;;i;£y;f Гоз:--чем при работе па rpy:i глх с крушшми v;: л едппгут

:•■ cTcp:.hy-C.;':v3i>:";:>: i:.--.;;.?-::.-; '-г:< г;:::гJ

¡ш luiii оператором гакуума. &тэт рс-оулъ:т.т этот •

практике. у*

Проведен сравнительный анализ дшгаягческих хлдаа.-т^*™^ ;!г: системы управления яри стчб:о1^;ащ>и рвздпкж гиерд :г «kv-ума, расхода гидросмеси и плотности пух*-ш щ; груятоп

рлешшка. Стабилизация ваг/ума s ;ij-. -СЛЭг

- в,5 м.вод. ст. .что соответствует^¿¿Щ^СвльноЛ ности ПО грунту (полученс*Гиа осноьании анализа {коультагуг. машинного моделирования ).Расхи1Л ПРК моделирование яод;:ер.*:и вался в пределах ( 0«5 - 0,6 ) Об. соответствует максимуму' производительности (данные Лукина Н.\л .'>• плотность пульп» на входе - в пределах 1330 -1400 кг/м3 (по реь.и;^,ТЛ7дМ яагур ных наблюдений). Средняя производительность по грунту r-.i.av при стабилизации расхода. Однако с точки зрения дина^|.ч.-,>с;-:;1ч свойств систекы предпочтительнее управление по ва\-ууму' ■ ч.-.с •io?a срабатывания привода примерно в 3 - -1 паза силе, чогЛ ;!Г;) стабилизации рзеходз и примерно вдвое иеяиаэ, чем при еглб;>. лизацки консистенции). Стабилизация одной из координат,харзк-терипукоих процесс груитозабора ГДК, не позволяет достичь поставленной цели - максимального использования техшздхжш жодшяссгей ГДК, игкяочеиия адияккя на произвелигрльноегг. влезших воздействий ( изменения характера рагрз&тср&еюго грунта}1 и износа технологического оборудования (в пс-рвуы очередь грунтового'насоса).Этот вывод подтеертаают шгогочкедеи-мыс? ггсшгкй создали:! систем упраялегпм процессом груктезабора на грогюиевиа каопх лет. Все кг-всстные система о&ц«з.г? су -йгзтвеккш недостатком - оки могут обеспечирагь достижение .высоких показателей лгаь в увком дизнагоне изменения параметров, характеризую®»^ состав .разрабатываемого грунта к износ дсхяаяогйчесдаго оборудования.Изменение эгкк пзр-зшгрос зле-•гот оа собой кеобхедюгаотъ подстройки спг.тен управления. ; - ' Адаагтконмй алгоритм управления процессом грунтоазборз. сюттевврззап в 5 4.5.' Проведетше автором исследования коор-. дтга? , и.параметров на ГДК "Прага - 7", адрастеризуюздк про-

т '

г,1 - глубина выемка и спускания груитояриемника.м; Ь -: - угол между образующей воронки и вертикаль»; угр - скорость движения грунтсприемника, м/с;" 5см,0о ~ объемный расход пульпы и расход на воде, м3/с; тих _ ой.^е^наз, расход пульп«, определяемый допусти-веской высотой всасывания Бдоп; В - в5И-УУМ Б0 всасывающей линии, ы.вод. ст.-, с0 - объемЯ£35 консистенция; Рем - нлотносЯ) п^йВД^ЦГ^*-'3: Тр1, Г.02,То,Тв . -¿оэто*1™1^ времени,с: ¡;г - коэффициенты пропорциональности,

кависяцне от сила рагфр^тУваемого грунта; к*. козффжп**»1}' пропорциональности: -Ф - безразмерный параметр, характеризующий способность грунта транспортироваться потоком ьоды и являющийся функцией ■ *гицрам|*ческой крупности частиц грунта;

. константа, аависяшя от крупности частиц .кг/м3.

.' Оценка здекъаткссти математической модели.процесса груи-/о:)зЗора Г£К проведена в § 4.3 на основе сравнения экспериментальных кривых, снятых на земснаряде "Прага - ?", • и ре-;;ультатоЕ казашого эксперимента, полученных, с использование» модели (£>.

Значительный интерес для практических прйлотекий представляет изучение дзиамик» систем управления процессом грукто-ээйора при стабилизации оснохшьк координат ( § 4.4 ). На ГДК с двухскоростным приводом рамолодъешгай лс-Зедки операторами используется алгоритм управления со стабилизацией вакуума:

- vi при Втек < В1у; О при В1У < втек < В-2У ;

- V» при ,В£У < Вт-ок'с Рзу ; \>2 при Втек

'где В11',В2у,Вэу - уставки, задаваемые при работе с:кстеиа уг.ряьлеишя или оператора.

Диализ результата*: моделирования позволяет сделая вывод, что дссткга&кчй прк стаЗлигаациа ш-т/уиа максимум прела •

а,осе грунтоззборя, лоичкаив для «то ргая^рИГ жпользоза-..-, лстгко измеряемый косвенный параметр - темлерлтур-.-' выяускпух • газов дизеля (ираведа грунтового насоса) и дополнить систе'г/ {£-) уравнением:

с!0

Тх--0 - КгОсм а-СзанК ,

. ■ с»

где Тт - постоянная времени тепловой системы ДЕИгатели.с; кт _ ■ коэффициент пропорциональности; Тоап - г.ремя чистого запаздывания,с. Покаашю, что пепек максимума производительности целесообразно проводить путем пошагового изменения величин уставок г'1У, оценивая его достижение? по среднему значению на выбранном интервале температуры выпускных газа? 0 :

В,Г

Ег' - №

лрл при

О > Эз. 1Ь < 0 < 61

В < 02

В)у - (¿В/г) при 8 < бз п запрет евдада:-: из бяюойлем интервале усрсдит-я.

где ОьБ? - температура выпуекких газов, соэтЕетстсупоя": гч-Оранчому джаагопу гзмвкекия расхода;

&з - температура внпускяых газов в предзабойном-состоянии. I. ' "

Как показывают результаты моделирования, спетому управления бистро "ириспссаЗлираеяся" к данному виду грунта и все координаты с-треуятся к установившимся зяттш. . Иря еточ к&Эжиоется васокея производительность по 0~р и сч$яь ■ срйбатшзмга электропривода рдмапоягейяей л-збедиг. Это йкло подтверждено на практике при реализации данного оягоритго в шхропроцессоряой системе управления технологическими процессами ГДК.ч ' >

Привлечет!» кссгеккш? параметров ; ( 5 4.5 ) помогает отсдетивать бифуркажеттн опушу 5 протеса? - лГ'УКтогяСэг« (тшид ??зк зетрепи? г-р-кгвдй | »эстетки груотскряеюкка) и ежг-

дать базу дллЦНгаботки эффективных приборов 'сонтроля процесса грунтоззЗора. ?та задача vok?t бухг рсг'сн.ч при vznnn-, зовании зависимости меяду плотностью пульпы (реи/ (■ et" рической проводимостью < î (.m )•' Однако на проводимость пуль пи оказывает влияние ряд факторов, самыми существенными из jcoto-рых являются соленость воды v£ (определяется кзк сбдим состоянием родо«-"!, мч rvvrviferjbworo грунт.*«) и er иература ( Ca ):

Рем = f i^CΠλ vli » • • • )• ,

YCM является ¿ел» измеряемой 1к.-зрдкиатой, оценка лда ' гавксн мости Ген от vß и Эа в производственных условиях не. представляется возможной. В окрестности секоторой стационарной точки ( VCMO»^°.0BO ):

Pc M - Рсм° + F(r) ЙГсм + F(v)'ûvB + F(8)"Mb + где F(r)\ F(v)', F(в)' - частные производные по ïCMf va и В в точке ( ïc>°,vB0,Gs° );

Рем0 - постоянная составлида».

Частны* производные F(r) F(v.) ', F(0) ' .яалязгея влзичк-нами одного порядка, поэтому подавить влияние яторогс р. третьего членов южно лишь с помосьв калибровки системы в некоторых pc.rjw.ax, обеспечива'сгях ¿vB О к Л8а - 0. При работе ГДК на одной карьере легко -можно выбрать интервалы времени, в тезвшш которых изузиеюиг указанянх пгрдаетрог, кеакачигаш» (ûvB -* 0 а Ш3 ■* О ).В качестве характерного psxsam для ка-дибравки выбрана работа ГДК на воде.Кат,бровка может проходить как в заранее определенные uo.hïhtu времени, таг к при резких выбросах измеренного значения Гсм>В результате кадиЗ-ровкй ксклячдется' накопившаяся дакбка и появляется возможность перехода от гбеолвткых значений к нгмерекип .относитель-величин, V. с.

¿Реи " F(r) "&Taf.

Оцетсл" ьедяшу Гек Р ее дкзпзрегсз Dr гтжэ oOsapvrra. бкфуркадоокиуо «есуацго ( наруоеике норггазьяогэ года процесса грунтоэабора ) к осуществить переход к новому ротжу - очвег-к1? грунтопрмпотика. Такой подход позволил создать гак отдельна® ррйЗоры кэктроля грунтоаавора , тше и ввести- коягур конт-рзгя Б скстску коуплекспой аатса!зтнззш»г ГДК.

v «- ' *

Разработке адаптивных .алгоритмов управления процессом обогащения нерудных строительных материалов в гидравлических классификаторах ГК ( 'звено единой технологической цепи ГДК 1 посвящен'§ 4.7. Для исследования динамики САУ ГК разработана-.следующая математическая-модель ( в безразмерных параметрах):

(

Т„

¿Чах сЗГ йУн сЗ-С

с1Ьг

+ Чех = Чп ; Чвх " Чаых '>

чьих - ^«.(З ;

йх

кцРа(и);

I при ¡V ' 1;

| Ь при о Ьг < 1;

! 0 при !)г < О, \

Мум (Р?.(УгГун0)-КосЗ ),

( 0 г;-:; !и| X Ь;

I

1 ^^ -1 при и < -Ь,

0 при (Уц-^я0) < 0; "'¿('■'к-'Лз0)- ку(у,гуТ10) при 0 я ('«'„-'/л0) < 1/ку;

1 ПРИ > 1/ку,

где х - безразмерное время;

~кЛм - постоянные времени ГК и материала з накопителе;

Чвх^внк - пряток л расход продукта в иазшнпзлч;

qn - относительная величина весового расхода ту-

льны на входе гидрокяассификатора;.

к.ч - коэффициент,- характеризующий расход катериа- '

лз через разгрузочное окно;

vH - объек материала в пакслитеде;

vK°. . _ .заданный сбгем иатерхада.в накопителе; s . степень открытия разгрузочного-окна; ку,кум,Кц»кос - коэффициенты, величина которых может варьироваться при - проектировании и настройки система;

Ьг - величина, л;::м::гсг;пуд:1зл nui:

гидроцклиндра;

u ,.. : паарякение на выходе усилителя иоашозтк; b , . ■ - зона нечувствительности гидроусилителя. ■ Структура фазового пространства системы позволяет легко синтезировать трек-характеристику, обзспечивааду» удсвлетво-рягельные качесггенные показатели управления ( незначительное число переключений привода, что повышает его ресурс и сникает "энергозатраты).' При попадании изображающей точки в е-окрест-ноать врнмой разновеса s « So a ваюычевки увравлеш:.? Fi(u; «'О , она будет медленно (: dvu/dt 0 )дз1!Гаться по Tpeisy.ко

iip;; -, t. 0 х-рл^.я ЛЛ' Л-л. г;p^-'-..л.7Л; точки в е-окрестности.неограниченно возрастает. . ...

• Синяк кз , путей, •'■воаьшнва.. качества' регулирования' ( при вариации параметров материала) является изменение - .параметров : OEcxexbV Рост'кос увеличивает вадашшй диапазон стабилжззджа лхллс-ка ;;атер;*»сда в накоштеосе ( с av« д? ' >, ' смнкзя ' тгн 'сгали вс poHTiïccTb прорыва гшдкой фш! через разгрузочное ек-. по. Сапшом ' для. увеличения к0ъ мокэг огукить цааадание 'кзоС-'{шавдзй. трчкн .на' траектории F8('yir'va°) » 0 {su» сигнал .дат-;«i0sa о&ьеха «атернала vK ^ уй°), а для сяшюяия' k<sç -.пояада-8ко тэта;'- на1' траекторию ?s<V|,-Vfc0) « 1 ( гаи

' cjii-ssi fis.T4iUCii.Yg » Vu' Isa,; КРеамоддеа ясаггалога пзрекзсчс-кСс сузлли^йКо ул-л'лл.-.-'Л' качественную кпслилсд

уг-йшсшт.

дадаммжА { »¿лршар, ■ - -, аолрроялй ¡затвор, S

:'yiùiiczy4iiii сис/мт. жавша.««¡ецто'азгорати упр&в&ееяя. Cffims

л.

на переключение алгоритма формируется при возникновении ситуации Fi(u) =* -1, s » const. Включение такого контура управления обеспечивает работоспособность системы в нештатных ситуациях.-'

Здесь же рассмотрены вопросы привлечение косвенных пара-' метров "для,оценки состояния объекта, что позволило существен-;' но упрсюпиъ конструкцию системы управления ГК.

'.' В пятой главе проводится обоснование целесообразности^ создания судовых мультипроцессорных раззиващихся систем уп-' равления . и контроля , обсуадаются методы получения исходной информации для и;< функционирования. "•■-.".

Специфика разработки и внедрения систем управления и контроля на объектах, водного транспорта позволяет сделать вывод о том, что продвижение новой техники на эксплуатируемые суда может быть успешным'лишь при условии ее выполнения в виде модульных, распределенных, развивающихся систем, структура . которых определяется принципами, используемыми при проектировании судов и организации обслуживания агрегатов и механизмов. В § 5.1 изложены требования к структуре и составу мультипроцессорных развивающихся систем управления и контроля. ; Предложенный подход реализован при создании аппаратных и -програшных средств для' системы оперативного контроля и регистрации (АПС JXP) параметров судовых дизелей ( § 5.2 и 5.3). АПС ОКР предназначены для измерения, индикации и регистрации основных параметров дизеля: нагрузки,. частоты вращения, часового и суммарного расхода топлива,времени нара-' боткидизеля с разными нагрузками, распределения нагрузки и температуры по цилиндрам дизеля, температуры газов в выпуск-' нем коллекторе. АПС ОКР позволяют персоналу судна оперативнол оценивать состояние дизелей, . а также контролировать эксплуатационные режимы дизелей в течении навигации с возможностью получения отчетных документов. Комплекс АНС СЖР выполняется в Еиде распределенной, трехуровневой структур.

8 9 5.4 и 5.5 рассматриваются методы получения исходной информации для'систем управления и-контроля..

Модность дизеля определяется как: Ре " Kg. £ц Т1в п,

где g-ц --циклевал подача топлива (кГ/цикл); л9 - э#ектш:ний к.п.д. дизеля; п - частотз вращения вала дизеля ( мин"1); ¡V опредёляется низшей теплотворной способность» то-....вдива й числом цилиндров.

....Очевидно, что при'работе по внеаней 'характеристик??

г,,... . .. РИГГ -t-Va/** Tie"®* п.', '

.где ;;pe8HS0- мощность дизеля на внешней характеристике;

Su1™3* - щпиавая подача топлива на упоре река; тсллип-

jip;-o «жсоя; . '

.'.. \' "¡L'""" " £ф>окти2»;1Й[, к.п.д. для mokcs^i:^ асй циклоне;; "одач>! iv-nz'y-bi. ■ \

." "Т'-гга для 'щэдсй частоты сра^'к^т tara дйзолй п*

. '' ',' Po(ni) К s- ?.ц riô щ

" ;; ' кя т:/1^ г..

Полагая i. имеем:

* ' '"."l P«-(ni)'?'« —— Penaoa-(ni)

. ! • - max '

v.-

'яа «якл определяется хар&<с?«|рйСТвиой so,»i-' '' '"а^Ш^ёксуШг^Шгатедг^ц » fCni,Bb,F(x1)) - коордкна-'"• '-^^çoltMM^^^îiMMMtôi« насоса, F(Xj)- функция внесшего 'л> остааьвых ьневши й-ковс-

томивной сйстеш). Ке-^ШеЩР'"^»^!), в равной степени в» ва к».

'' '• ^^Ш^яйк^Шг^Шя^Шё'системы (.снятие внесшей- .харск-' на 'судне) влшшис ксвструк-

'тавш* особешсстей даэеяя и его топливной сртеш, кэдя von-«stsa. я 'SP-. '. маиао • совета к пренебрежимо магой-в^личике, (tope-дегекке' î-'airii)'иа сдвой частоте вракения rmsaaï«ï -{¡скшчигь ijj", , т.е. «¿so jju » ((щ>) и с достаточной стелекы

точности положить зависимость цикловой подачи топлива от по-,, ложения рейки топливного насоса линейной,т. е. Кх.% (,КХ - некоторый коэффициент пропорциональности) . ......

Тогда

■ Pe(ni)---роЕнеш(т) .

' глоу'¡п^ -г.

Тагам образом для нового дизеля, имея паспортную,завися-мость Рввнво(п) при Кр"18^ и паспортных условиях .эксплуатации, , можно определить значение мощности дизеля .на ..любой частоте ... вращения. Для двигателей, находящихся в эксплуатации,' в силу.......

условий их работы , может измениться значение Гмоцностей,дес-г, тетиных на упоре педачи топлива: ,<.. • ^ '

PoBHeB"(nj) - КВ Po'^iniV.l -'J ' 1

В этом случае:. . ку:. ■ . .--.г - : .

Яр .,.■■•■■ -V -

Pa"(ni) - - :'р PoBlieo(ni).-

Пр""*.

Периодическая процедура' кал»:броЕ!и системы созгаля оп~ ределить Кр> , и дачное уравнение меняет быть использовано для определения мовдгости на любом этапе зкеплуатадая дизеля. ■ .

Важное значение для эффективной эксплуатации СЗК приобретает задача формирования рационального трзфиса движения су-' дов ( § 5.5 ). Современный уровень компьютерной-техник:! и цены на нее позволяют перенести процесс расчета графика движения непосредственно на q/дно и возложить эту задачу на. судовую диспетчерскую систему ( СДС ) формирования графика движения судна. Принтом появляется возможность учета реакьяых условий эксплуатации конкретного судка,что недоступно для б-зре-тот-ото дясп'угусрстого а/пэр';"". Результата рлечлтслз ¿озшдо частоты ср^цекуй га&мых двнгатеа»й по участи; лу-ти) .являются исходной информацией для системы управления СЗК." Релкм работы СЭК, а следовательно и расход топлива,определяется большим количеством вкеэнкх. факторов,которые . допустимо условно разбить на две группы. К первой группе (фактора для, «..о

тельного влияния) можно отнести осадку судна, состояние дви- . жительно-рулевого комплекса, средние глубины на выделенных участках , скорости течения и т.п.Во вторую группу (факторы кратковременного действия) могут быть включены отклонения от "паспортных" значений глубин и скоростей течения, метеорологические условия, волнение и т.п. Факторы первой группы учитываются как начальные условия при расчете рациональных час-• тот вращения, двигателей судна на участках маршрута с "пасг портными" глубинами, скоростям;) течения «'другими ограничениями по принятому критерию. Факторы второй группы, сказывающие существенное влияние на режим работы СЭК и имеющие случайный характер, не учитываются при формировании графика движения.

При автоматическом поддержании расчетного графика движения ' факторы второй группы могут оказывать 'существенное влияние на динамические характеристики СЭК ( 0 5.6 ). ' Исследования проводились для пассажирского судна проекта 302 с трех-вальной силовой установкой (главные двигатели типа 6ЧРН36/45). Модель построена по методике, изложенной б § 2.1. Отличительной особенностью. _математической модели .комплекса корпус-двигатель-движитель-сиегема управления" транспортного "судна, с трехвальной-силовой установкой является наличие ъ системе (1) трех уравнений для частот ьращешю каждого из двигателей, а также методика подсчета полного сопротивления /?' (V) движению судна в первом уравнении (1). Рассмотрение '.-различных-режимов управления СЭК проводилось при лрохждешш' суднсщ эталонного участка переменного профиля.(модель реального участка реки с отклонениями глубин И® от среднего значе-?:' ¡кш, разного б и, принимаемого при расчете, графика дшогегш) / . Псйучэяву® результаты позволяют сделать следуяпие «иод»:

расчет графика движения . лздтен зроЬ^сдкться ведос-иг судне-, что да';?- аозиэхнрсть "сп?Ратпгксго учета -реашшх условий .эксплуатации конкретного судна;

^ "жесткое" соблюдение расчетного, графика движевиямокет .-щзшесги: к существенным динамическим лаг руакш,- снижающим рет. алжоше ^актородв второй группы},-;: ' ^-це^гасЬобрааяо «ююасьвсшоть автсштиоирсшакньШ (ссяшекс ,(^Г4)?ча5яа!Й, в свой оостав СДС а модули ущкшеюй . режимами -

дизелей), обеспечивающий бесперегруэочную работу дизелей при реализации графика движения, рассчитанного СДС.

Анализ результатов машинных экспериментов позволяет ре-люмгндовать для ис!шзчения динамических перегрузок дизелей' прк использовании автоматизированного комплекса (включающего з свой состав СДС и модули управления режимами дизелей), но-, пользование алгоритма управления, обеспечивающего постоянное значение МдОч.Пх) , что дает возможность поддерживать расчет- • ну» частоту вращения для среднего значения глубины данного участка маршрута. Исключить нежелательные выбросы Мл(п,г)х). вызванные перемещением рычагов настройки регулятора, можно путем выбора характеристик сервопривода, обеспечив ашкх дви-аение рабочей точки, отображающей состояние СЭК, по делаемой трек-характеристике (методика синтеза трек-характеристики изложена в главах 2 и 3). •' '

Иэстая глаза посвящена изложению практических аспектов применения созданного в диссертации модельно-алгоритмического аппарата.

. О § 6.1 сбсуядается специфика разработки и внедрения средств контроля я управления на объектах водного транспорта.

О 6.2 посвящен описанию структуры , функциональных возможностей и про: рашного обеспечения микропроцессорной системы управления технологическими процессами гидромеханизированного добывающего- комплекса, обеспечивающей:

-управлеше процессом грунтозабора с автоподстройкой разима работы на максимальную производительностьг "

-автоматическую калибровку трактов измерения,что исключает необходимость перенастройки системы при изменении грунтовых условий и износе грунтового насоса;

-управление процессом разгрузки ГК с автоподстройкой ре- * яика работы при изменении рода выгружаемого грунта и обеспечением пропуска крупных вкгзчений;

-автоматическую калибровку, кскзэдчагащуп необходимость подстройки яодокстемы управлений угзгрузкой ГК при износе затворе?

-перемещение земснаряда по становым лебедкам ( с "перешагиванием" препятствий) на фиксированное расстояние при от. 35

сутствии материала в Боне всасывания;

-контроль и индикации засорения грунтоприемника к его эагдатной решетки; ■

-контроль и индикацию попадания в грунтовый насос круп-пых включений';

-автоматическую очисти/ грунтовриеккика и насоса; -индикацию ксмацд управления и кодов спйок. В § 6.3 рассмотрены состав, конструкция, алгоритмическое к программное обеспечение, а такке регул*таты натурных испытании и опытной эксплуатации адаптивной микропроцессорной системы управления процессом разгона СПК.

Система имеет ыодульяую конструкцию (микропроцессорный иодуль, пульт управления и индикации, блок питания, отладочный пульт, сервопривод и клемшый соединитель). Конструкция 'электрогидравлического сервопривода органично винсовьется в ч существующую систему дистанционного управления (ДУ) .легко монтируется и сопрягается со птатным ДУ через гздрораспреде-литель с .электрическим управлением, что позволяет осуществлять переход с ручного управления на автоматическое я обратно за десятые доли секунды. Потребляемая сервоприводам шд-иость не превышает 100 Вт»что практически не влияет на, обпеда яагрувку судовой сетк.; : • , ■

Качество процесса разгона при ручном управлении вазисиг от квалификации судоводителя, его состояния «.состояния окру-ваювдей обстановки. Использование систеш автсшатического ул-> : равления стандартизирует режим разгона судна, исключает ата-ние различных объективных и субъективных факторов, ддаятивный 'алгоритм . управления позволяет осуществлять процесс разгеяа с/дна с качество»» обеспечиваешь опатшаг судоводителем, жстю от кзыевеяия вяеютх условий я партт-роз судна. С:;:-¿уел отметить, что снсте&га на требует "специальной псйизтоым ^удешшеа^ ¿ре ее тюкгувшда. ...

'.»В § 6.4 приведено саксакке средств тер&т.т',ого соятрслк ;лора»етров СЭК» Мультипроцессорная смстша контроля. . сбесде-шюда судоводителя ккфермацией о нагрузка дизелей, •выдал-»^^•• йа дерсаекя'йЕКой элементной базе '-. однекриставкых мик-.роЗЩ ХШШ) серМ! (фириа ШШ к включает в свей

'З» ' ' '

состав измерительный модуль,модуль регистрации, информационное табло-, отладочный пульт и блок питания. Конструктивно система выполнена в виде четырех блоков -блока литания, отладочного пульта, информационного табло и центрального блока, содержащего модуль регистрации и измерительный модуль. Качсдкй модуль реализован па базе СМЭВМ 8751Н. Информационное • табло усяет располагаться з?а расстоянии до 20О метров от центрального блока. Межмодульный интерфейс- реализован по последовательному ¡каналу. Все модули объединены общей двухпроводной линией связи. Обмен-производится самозосстаназливаюцимся кодом , что позволяет сократить число сбоев при приеме и передачи данных, ' .

В качестве параметров, по которым оценивается нагрузка дизелей,- используются температура выпускных газов, частота вращения и положение топливных реек. Получая от измерительного модуля информацию с датчиков, модуль регистрации вычисляет положение рабочей тонга:, характеризующей состояние дизеля в плоскости Р<э - п.. Информационное табло имеет двухцветные газоразрядные индикаторы»■ Для любой частоты вращения засвеченная часть Е«алм соответствует -текущей нагрузке дизеля ( -пол-' н:=я длина шкалы соответствует значению мощности, развиваемой ка внесшей характеристике ). При работе в зоне выше ограиичи-• тельной кривей засветка красная , в зоне ниже ограничительной крагой - зеленая. Для каждого дизеля на информационном табло . предусмотрен свой индикатор .Таким образом- судоводитель псс-■ тоянно имеет информации о загрузке дизелей. .

Прибор для оперативного контроля и учета расхода топлива построен.по схеме с многоуровневой организацией на однокрис? ; талыш" микроэвм . Первый уровень - измеритель расхода топлива отдельного объекта (дизеля, дизель-генератора и т.п.у.На этом уровне производится измерение мгновенного ( с пересчетом в часовой ) расхода топлива и его индикация. На втором уровне обеспечивается сбор,учет и'обработка информации с измерителей первого уровня.Этот прибор имеет возможность индикации, расхода топлива по любому подключенному объекту за заданный промежуток времени.При отключении питания сохраняется' накопленная информация,а Пакт фиксируется время отсутствия

питания. Гибкая структура прибор позволяет легко скомпоновать систему измерения расхода топлива практически дне любого" вида судовой энергетической установки..

В § 6.5 приведено описание мультипроцессорного комплекса управления и контроля, объединяющего в своем составе три подсистемы: формирования графика движения судна, управления дизелями судна к оперативного контроля работа дизелей.Комплекс обеспечивает.- расчет графика двикения судна (с ианииалькьк расходов ' топлива) по заданному ыарвруту за заданный промежуток премии; за .минимально возможное время (яри бесперегрузочяой раЯо-. та дизелей); с минимально. возможным расходом топлива (дзвке-ние е минимально возможной эксплуатационной скоростью без ограничения времени),'

-отслеживание движения судна по заданному маршруту (по текущему времени) с привязкой к пунктам следования;

:. ^перерасчет графика движения на оставшийся участок Маршрута с текущего момента времени и данного пункта прохождения;

. ,--возможность оперативной коррекции баз данных (пунктов маршрута,глубин,скорости течения и 1.Д.), вво^а к редактирования пунктов и времени стоянок,времени прихода и т.д.

■ У. -возможность адаптации алгоритма расчета к менящкисй ' условиям плавания и случае нарушения расчетного графика дги-яейкв при соблюдении рекомендуемых режиыов работы диввйей; .

-вошокность сохранения реального маршрутного графмхз двихеняя;

; -передачу рекомендуемых частот вращения дизелей мультипроцессорному блоку;

автоматический пересчет графика движения; по. Хгаандад иузъштроцерссрвого блока при нарушения рвкстевлуезеих р^жшзз

-пркеы диагностической информации о состоаада (о

ее ерхрааеайей по кежаниз лерсхиада судка; .в'йредсга®йеш:& ш ка экране иошпора.' ■ .. - Кашекс .Бкгэчга? в сгой срсгаз: швшзтер •. ■ Ш ЗБйЗХ« вше, . оерзшрБизды а ауг&у, '.Вз

.¿¡зш&г^р • авагок«!ка левача .расчета' графаза двакеш?»' .'в ада !дйУ'"'"" • ' ' ■ - ■

'кклСотп'Л. х^зкекпл и прс-дстаглеии;: v. л;хслчллкс>{ ;-л • ,■< .ллп;;;.-. лл л .гг;ч-!гого ллнтролк работа дигален: Мул^'гллллцлл-: .pvr г:'*.:•<■ нч 5 СМЛРУ ) сСесл^члг.ялл сллр лллор-

л-ллг;; с- л-лллл'о?.; v ;;;йропкл датчиков, е-? с^рл-Лсгку, лср^л ;лл лли>; ■■л;-; обмена с ¡Б,М PC,контроль я улпавлсллл

,::'-г7л. .. Олрг'хпжодь: прэдк'^-качены Д.К1 ч.-v."--

.члл ; Г'л:л:,':л длк-гой ¡тс ксмакдам мультгсфоцессо;:всгс 6лл>:л<. п-л'лл'-л-:;:' г—г>т крс-Охэдин для настройки к проверки рдйптос-л -г'-сл/лг.. лл-

[i.¿. "'У-'У лформуллрогж!» сс};свные научны« и лрлкли-

ческл.о р.чС'ОП!.

Л;ЛЛл??ллл:л; соя<??язгг сведения.и документы о внедрении и яракт:гг>снсч использовании подученных в диссертации научных результате*.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ й БУВОДЫ

Сслллк:- м ллзультатом диссертационной работы является со-лллг, лг"'"лл'' л'-лл" ллл; л лрл-ктнчесгллх результатов, ллл.т-"л. 'л' •■ •■р7-:ю'' >;лллл;ок и прикладкой проблемь, ::л'--и гУь л л. л-л л:. :;ос- л-;::лл?-ше для отрасли, в чалти ме-тодохопг«: р&аагаадий систем контроля и управления ресурсами судовых зц-ргетических комплексов.

Разработка, внедрение и использование основанных нз ре~ вульт&тах исследований аппаратных средств контроля и управления ресурсами СЭК с заданными качественными показателями лоз-шллв? г>!лктпвно использовать высокопроизводительное оборудование судга технического <§яота и силовые энергетические ус-"..л;ол-'л; тр/л-лпортнлх судов. .

1Ьл рлллнш! унасачной проблемы яглузены следтещие научные к практические результаты:

1 .Вплрлые, применительно к судп&зд знергетическш !:ош-лс-ксзм, огщчетъя&пл Г/Глолеж;ж постановка задачи управления р-оурелмн л йсяа.;ьзсйакис.ч гк дяза'шчеегт особенностей.

.?. F-л'та т: гллско 1тспл.;г,йсллла г-ри создании силсеч тодол'огм.з льйог'! пх'амлгг'оп уп^лпллплл, лглйчз'гхся

"активных" ( легко измеряемых ) координат, и подавления иг: яния "пассивных" ( недоступных для измерения по техническим, экономическим и другим причинам ) координат за счет калибровок систем управления при характерных режимах функционирования объектов управления.'

3.Построены• дивакическке модели некоторых судовых энергетических комплексов ( корпус - двигателе - двшкитедь - система управления судна на подводных. крыльях, технологические процессов гвдромеханнзировашого добысагзцего ксмалокса), пь;-явлены динаАЖчеаах оссбеккости кх поведения, г.озпаетгг;:^ создать систегсз! с машж знергетаигсгазд: гатратеки на упр.-.:. ление и высотки качесхьеш:^« сокзгзгвзшх уиро&еки О::-. теллектуалЬные сил.:улаторы). '

4.Исследована структура (¿сЦ,ох>оги прсстраиспа. косраЛ ^лт комплекса коря>с - двигатель - дл^ггель - сксгль: уврюллля, (ЯК, представляющего собой "сшивку" трех одномерных подлрссг-ранств движений различных поряди,- изучена дама вош-тсг. са. Показана возможность использовании д?шачлческих сссс;п-ностеи комплекса для осуществления перехода по деласмсй траектории (трек - , характеристике) в фазовом пространстве аа счет использования собственных двшзкий и создания технических средств с низкими затратами энергии на управление - интеллектуальных стимуляторов.

... <5. Получены условия для дизелей транспортных судоз, обеопечиааащке движение рабочей точки б фазовой пространстве, отражаэдей состояние СЗК, по желаемой траектории; (трек-харзк-териохкке), что позволяет получить еадашше качественные показатели процесса управления в условиях, когда структура к ¡инструкция объекта заданы его целевым назначением й в-жск-ности их «вмененйя весьма ограничены ( а часто н-вевоаьжкц}.

д. Синтезирована трек-характеристика для процесса разгона в шса-ос*« г~:,:псрагура сивусжос_гаьов-Ч52гота сокшззг рэдишзогахь интеллектуальный стимулятор, длл управление дизелей-СПК в процессе разгона. Рассмотрев вопросы выбора. зкойокйчнкч рдааот раОоти дизеля СПК.

7.Из базе результатов численного кодедкроваяда прокос-сов управления грунтозаборсм н разгрузкой гвдрокаассификато-40

*

ра ГДК синтезированы адаптивные алгоритмы управления' технологическим , процессом гидромеханизироваяного добывающего ¡комплекса (адаптированные для специфических условий работы энергетических комплексов судов технического флота), искяо-чавдие необходимость перенастройки систем управления при износе технологического оборудования и изменении характеристик разрабатываемого грунта.

8.Доказана бесперспективность создания систем управления процессом процессом грунтозайсра ГДК, базирующихся на стабилизации едко"! ях координат, харакгерйзукцих процзсс грунтозгбора.

9.Обоснована-целесообразность использования при модернизации оборудования эксплуатируемых судов мультипроцессорных развившихся систем управления и контроля , предложена структура мультипроцессорной развившейся свстекы управления и контроля, разработали требованы к ее функциональным, схем-нсм и котегрулггагныя реп'эгаж». Обоснозеш методы подучзния ггсходнсЗ якйортацяа для указанных систем управления а контроля. ...

Ю.Дреляпгза методология прозктироагнвя систем управления с йсгеиьсспавяе« яидодагескях особенностей объектов, доэ-шкга создавать • лдп.гра?кнэ средства эффективного управления рссурогял! СОХ с егдаинши качественными показателями.

11. Испогьзевглке и внедрение•разработанных в. диссертации подходов з практик/ проектирования позволило создать ряд приборов юттроля и систем управления для объектов водного транспорта, успеваю эксплуатировавшихся в разных портах и пароходства4! з течение многих лет, таких как: микропроцессорная система гакяле:-?сяай автоматизации технологических процессов добычи я сбогатошя лсрудкш строительных материалов на гид-роиехзнизировашшх добывающих комплектах; система автоматического управления процессом разгрузки гядроклаежвфиезторов; устройства контроля процесса груитозабора на гидромеханизиро-заяиых добывающих кокплекс-зх; адаптивная микропроцессорная система управления дизелем судна на подводных крыльях в переходных реякхач; кудьтйщзоцссссрдая система оперативного контроля' нагрузки судовых дизалей; судозая. диспетчерская система

41

рл-.шю?? контроля и упрагигски? дизел."?«' тазнсггоотнопе -л;:...

:2Л:олучеишго рес'/льтаты гс-лпя зф^с. косг: -л

практическую реалиоуе.чооть научного подло,>::i р^рлйог^о.гл д;:ссерт<и::га:шой работе и целессоСр^-.кэ.~.-; г го г.;. : ■

практике исследования и аигли.^л шрокссо круг » :.y..vi у?-;.

ККЯ; . В ТОМ числе» ИССЛЙДОЕаи'ШЯ Я вроектирокаг«:! С;г,-Т">,; .-ССКГ; роля и управления ресурсами судовых эяергетзчс-ких ксыгле»:-

ооб .

ОСНОВНЫЕ ЛУШККАШЖ

Плшэев В.И.Зиначичесгле характеристик:; скст^ы агтомл " тической разгрузки гкдрокдасскфачатороз // Тр. Горьк. ин-та' шис. водл-- тр-та. - Горький.- 19S5-- Выл. 210. -С.92 - -112.

2. Михеенков Н.Ф..Плющаев В.И., Савельев В.Н. .Федотов. Н.К. Автоматизация земснаряда,- Речной транспорт.-1986.- К

а.- с.so.

3. A.c. 1239943 (CCCF).Устройство для автоматического уп-ргаленил выгрузкой крупного продукта из гидравлического классификатора //В.И.Шэсадаев.- Олубл. в Ш, Ш&.

4. А.с. югоззо ( СССР ). Устройство для контроля • проц*ссл '

.груктоааЗорз землесосного снаряда // В.И.Пжюс&ев.-0ЛУ<5Л..Е ЕЯ, 19S7. - N24.

Б. A.c. 1555431. (СССР) .Устройстьо для упрдгл?.'лч пред-лто» грг~7сза?с-ра с.млесссього свщххп. '-'Р.И.rtan^'i'.Cv:--л-v.-t В. И. .хлшш А.Н. - Опубл. В Ей, :'9?С. . - N13. г>, Оса&ев В.if. ,Шеаедев. ß.A. Кросс-средства для разработки прогрькмкого м;кропрок.;ССоркых гнетем

ленхя // Тр. Г-. таковского инст. из*, годк. -.р-та. \ Г'срьга;?,- 1 Р37. - ВыпJii-iS! 7, ЭМчимоа Ff. А. .Шлзгсасе 0.Й. .Преобр.чадксг-ж; л.Б.Шпк'пс-. ■ агссоркая система управления злигесосыд* с.-«ч»лд<?* . *« хвуз. об, научи. трудов: "Система ч^хог£--171к:кроа«in.vr *" V'rpiyyiiHIfn СУКЯГД* npO'J " Л.. ^.'О .

лшгг, i'i". - с.аз-'/г.

.;. Плющаев В.И. .Шевелей В. А.Система имитационного моделирования микропроцессорных систем управления // Тр. Горьк. ин-та шш. водн. тр-та. - Горький. - 1988. - Вып. 236. -С.52-63. . •

9. Грошева Л.С., Плющаев В.И., Фейгин М.И.Средства автоматизации судов технического флота на базе микропроцессорной техники // Тез. докладов-Всесоюзного научно-технического совещания "Интенсификация гидроиехавизированных работ и подводной добычи с применением погружных грунто-насосных комплексов".- М.: Изд.ВИЕМС,1989.

10. Плщаез В.И. .Савельев В.Н.Математическое моделирование процесса грунтозабора добывающего землесосного снаряда //Тр. Горьк.ин-та инж.водн.тр-та.- Горький.-' 1989.-Вып.239.-С.67-84.

11. Плщаев В.И,Шевлягин 11.В. Автоматизация рабочих перемещений добывающего земснаряда //Тр. Горьк. ин-та кнж. водн. тр-та.- Горький.- 1889.- Вып. 239. - С.3-16.

12. Грошева Л.С., Плющаев В.И. Структура программного обес-

. печения микропроцессорной системы управления добывающего земснаряда /J Тр. Горьк. ин-та иня. водн.тр-та.- Горький.- 1991.- Вып. 254. - С.81-92.

13. Зобов В. В. .Пвдзев' в.И.Синтез алгоритма управления процессом грунтозабора добывающего землессхзного снаряда // Тр. Горьк. ин-та инж. водн. тр-та. - Горький. - 1991. -Вып. 254. -С.133-143.

14. Аладышкин В.Я..Грошева Л.С..Плющаев В.И.Математическое моделирование процесса разгона судна на подводных крыльях // Тр. Горьк. ин-та инж.водк.тр-та.- Горький.- 1991. - Вып.257.- С.3-15.

15. Грошева Л.С..Плющаев В.И.Синтез алгоритма управления разгоном судна на подводных крыльях // Тр. Горьк. ин-та инж. водн.тр-та. - Горький. -1991. - Вып.257. - С.16-28.

16. Патент N 2002000( РЕ ).Устройство для управления процессом грунтозабора землесосного снаряда / В.И.Плющаев, В. Н. Савельев. -Опубл. в ЕИ, 1993.- N39-40.

\У. Грошева Л.С.,Плющаев В.И, К построению трек-характеристики процесса разгона СПК // Тр. Гсрьк. ин-та инж.

43

водн.тр-rà.-'Горький.- 1993.- Bun. ZÙ7: - С. 10','-111.

18. Трошева Л.С..Плющаев В.И. Моделирование экономичных р" жимов работы дизеля судна на' подводных крыльях/ Тр. Волжской гос. академии водя, тр-та. - Н. Новгород. •-1994. -N 269,- С.3-7. •

19. Плющаев В.И. Некоторые аспекты применения микропроцос сорной техники на объектах водного транспорта.- Тез.' докладов научно-технической конференции "Транс-ком-94". - С. - Петербург: Кг д. СПГУВК.- 1C0-Í.

20. Шзодаев В.И. .йсигин М.И. К обоснованию косвенных измерений координат состояния объекта в системах автомат«■ ческого управления//Тр.Вольской гос. академии юди. тр-та.- Н.Новгород.. - 1995. - N 273.- С.3-7.

21. Кутыркин В.А..Шпицаев В.И.» Смирнов Н.Г., Фейгин М.И. Оптимизация процессов управления энергетическими установками судов в автоматизированном режиме // Наука к техника на речном транспорте.- М. : Изд. ЦБНТИ ДРТ Минтранса РФ, 1996. - N 1.-С.1- 15.

22. Грошева Л.С. ,Перевезенцев B.C. .Штазев Б.И. Судов:!/! компьютерна; система оптимизации графика движения суд -на// Речной транспорт. - 1938.- M 2. - С.& - 8.

23. Грогега Л.С. ,17шззеэ В.И. Оперативный контроль нагрузки дигкуж // ййзедестроениг.- 1990.- tí 2.

24. Веревбзекц4гв C.B..Плхжаев ВЛ;.Дакакака судового ьиерг*-•шешзго KOMasBKca при диккекии на участка с переменной глубиной// lea. докладов IV ноа4*реади по к&ганейкш калебанияа механических систем Н. Новгород М<,1896.

IS. Шадзев Б.й.,-Сейши М.И. СО. упразлэкик нелинейными оОг-ектамк косредствои интеллектуальных стимуляторов //Тез. докладов IV конференции по ьештшщ каяебш'яа исгхаки-чосях скгтеи ..- Н.Новгород: езд.НЗД.П&ч, 1986.

Й6. Гражва Л. С..Кврзшйэв В.И.¿Переввгснаев C.B., Паздае^ . В. К; .Сисаеыа шлграк нагрувкв судовых дизелей //Прибор;.; г. сьс7йл узрОКШа.- Í9U0.--K 5. • С. J3-Í« .