автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Разработка композиционных моделей для исследования промышленных систем автоматического управления

Щй&Н^Ы&СТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

1 7 ОКТ Шь

УДК 681.51 + 519.711 На правах рукописи

Умников Юрий Дмитриевич

РАЗРАБОТКА КОМПОЗИЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Специальность 05.13.07 Автоматизация технологических процессов и производств

Диссертация в форме научного доклада на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владивосток 1996

Работа выполнена в Дальневосточном Государственном техническом университете

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

Сибирско - Дальневосточный научно - учебно - тренажерный цент РАО "ЕЭС России", г. Иркутск

на заседании специализированного ученого совета К 064.01.08 при Дальневосточном Государственном техническом университете п адресу: 690600, ГСП, г. Владивосток, ул. Пушкинская, 10, ДВГТУ, специализированный совет.

С диссертацией в форме научного доклада можно ознакомиться в библиотеке Дальневосточного Государственного технического

университета

Диссертация в форме научного доклада разослана " ^ " 1996 г.

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РС Слесаренко В.Н.

кандидат технических наук Король Е.В.

•/4

часов

1996 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, доцен'

Горбенко Ю.М.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. _________________________________

Современные промышленные системы автоматического управления САУ) - это сложные системы. Объект управления - технологический часток некоторого процесса - как правило, является нелинейным, ха-актеризуется распределенностью параметров. Нестационарный ежим является обычным состоянием объекта управления вследствие епреднамеренных и случайных возмущений, действующих по многим аналам. Поэтому необходимое для проектирования промышленных ;АУ математическое описание объекта и возмущений принципиально е может быть полным. Чаще всего исходные характеристики объекта правления (особенно динамические характеристики) при создании ;АУ представлены в виде приближенного описания.

Вследствие высокой степени сложности объекта и подсистемы уп-авления и приближенного их описания невозможно, используя только асчетные процедуры и теоретические представления, спроектировать ;АУ, которая будет функционировать заданным образом и с аданными значениями критериев качества сразу же после включения е в работу.

Для создания работоспособных промышленных САУ в приемлемые роки должны использоваться расчетно-экспериментальные методики азработки, предусматривающие корректировку исходных и проектных ¡анных на основе специальных экспериментов.

С точки зрения создания и использования таких методик можно вы-,елить три этапа жизни САУ - разработка, наладка и эксплуатация. На аждом из этих этапов существует объективная потребность в экспери-!енте. На этапе разработки - для получения фактических характерис-ик объекта и управляющей подсистемы, необходимых для решения адач синтеза САУ; на этапе наладки - для отработки наладочных про-едур и обучения персонала методам наладки; на этапе эксплуатации -¡ля подналадки (повторной наладки) САУ по мере износа и старения е элементов и изменения условий эксплуатации.

Экспериментальные исследования обычно проводятся на действую-дем оборудовании или на моделях. Однако по мере роста сложности /АУ использование этих традиционных методов экспериментального сследования становится все более неэффективным и затруднитель-ым. Натурные эксперименты требуют больших материальных затрат, 1ни организационно весьма сложны и неудобны из-за многочисленных ксплуатационных ограничений. Для моделирования необходимы исхо-1ные данные, получение которых требует дополнительных затрат.

Таким образом, налицо противоречие: с одной стороны, проблема оздания промышленных САУ должна решаться с привлечением экспе-1иментальных исследований, а с другой - натурные и модельные экс-

перименты в их традиционных формах все менее удовлетворяют разработчиков. Следовательно, весьма актуальной для создания промышленных САУ является проблема разработки новых средств и методов экспериментального исследования этих систем , создание предпосылок для увеличения объема экспериментов на различных этапах жизни САУ с целью сокращения сроков и уменьшения затрат на выполнение этих этапов.

Работа выполнялась в ИАПУ ДВНЦ АН СССР (1971-75 гг.) по теме "Динамическое моделирование и испытание систем", на предприятии Дальтехэнерго Всесоюзного объединения Союзтехэнерго (затем предприятие АО Дальэнерго) по централизованной тематике совершенствования энергетического производства и по договорам с энергосистемами Дальнего Востока (1970-95 гг.).

Цель и задачи работы.

Цель диссертационной работы состояла в разработке таких моделей промышленных САУ, в состав которых входят компоненты, различающиеся по виду моделирования, использованного для их реализации, - натурного, физического, аналогового или вычислительного. Использование таких моделей, которые мы называем композиционными моделями (КМ), позволяет создать различные типы экспериментальных установок, существенно расширяющих область применения и объем экспериментальных исследований САУ на этапах ее разработки и функционирования.

Для достижения указанной цели были решены следующие задачи (применительно к САУ теплоэнергетических установок):

1) разработка структуры КМ и условий ее подобия исследуемой системе; 2) разработка КМ с воспроизведением динамики натурного процесса парообразования и конденсации в лабораторной экспериментальной установке; 3) создание на основе КМ компьютерных тренажеров и стендов с натурной аппаратурой управления, предназначенных для обучения персонала методам наладки САУ; 4) создание КМ для экспериментального исследования вариантов САУ тепловыми нагрузками котлов, работающих на общую магистраль и САУ температуры перегретого пара на котлах с поверхностными пароохладителями.

Методы исследования. Работа выполнялась путем проведения теоретических и экспериментальных исследований, а также проведением натурных испытаний на действующем оборудовании.

Для обоснования применения КМ были использованы основные положения классической теории подобия и моделирования.

Разработка КМ с воспроизведением процессов парообразования и конденсации некоторого рабочего тела выполнялась путем матема-

ического моделирования на основе теории теплопроводности.

При создании моделей для экспериментального исследования сис-ем управления теплоэнергетических процессов на стендах с натурной ппаратурой регулирования использовались методы вычислительной штематики, математического моделирования и теории автоматическо-о управления.

Разработка на базе КМ компьютерного тренажера для обучения пер-онала методам оптимизации параметров САУ осуществлялась путем азработки компьютерных программ с использованием специальной нструментальной системы на основе методов теории автоматического правления.

Испытания на действующем оборудовании проводились на основе иповых испытательных процедур, принятых в энергетической отрасли.

Научная новизна.

Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что в ней:

1) введено понятие композиционной модели, предложена структур-ая схема этой модели, установлены критерии подобия оригиналу,

ассмотрены варианты реализации КМ в экспериментальных установ-ах различного типа; 2) рассмотрены варианты эквивалентного пре-бразования линейного математического описания объекта управления ля КМ с натурной аппаратурой управления; 3) разработано програм-inoe обеспечение для компьютерных тренажеров, построенных как КМ пециального вида; 4) разработан способ создания КМ с воспро-зведением в экспериментальной установке лабораторного типа динамки натурного физического процесса парообразования и конденсации абочей жидкости; 5) с использованием КМ как основы для экспе-иментальногст исследования вариантов систем управления с натурной ппаратурной реализацией разработаны новые САУ теплознергетичес-лх установок (управление тепловыми нагрузками котлов, работающих а общую паровую магистраль, регулирование температуры ерегретого пара).

Практическая ценность выполненных работ определяется тем, что них разработаны и внедрены в эксплуатацию:

1) стенды с натурной аппаратурой управления, предназначенные ля исследования САУ теплоэнергетических процессов и обучения пер-энала; 2) комплекс компьютерных тренажеров для обучения персо-ала методам оптимизации настроечных параметров САУ; 3) новая сис эма управления температурой перегретого пара на котлах с поверхно-гными пароохладителями, разработанная с применением КМ.

Внедрение результатов.

Ряд полученных результатов был внедрен на различных предприя-иях:

1) с использованием стендов с натурной аппаратурой управления н предприятии Дальтехэнерго АО Дальэнерго создан единственный энергетической отрасли Дальнего Востока центр по обучению персон; ла методам наладки САУ. На этом центре прошло подготовку боле 600 работников цехов тепловой автоматики электростанций энергоси< тем Дальнего Востока и других регионов; на основе работ центра со; дан ряд отраслевых документов по различным вопросам разработю наладки и эксплуатации теплоэнергетических САУ;

2) на Чульманской ГРЭС в Якутии внедрена новая САУ температур перегретого пара, варианты которой прошли экспериментальное иссл< дование на стендах с КМ;

3) на предприятии Дальтехэнерго внедрен комплекс компьютернь тренажеров по обучению персонала методам наладки САУ;

4) ряд компьютерных программ для моделирования промышленнь САУ внедрен в учебный процесс в ДВГТУ (на кафедре теоретической общей теплотехники, на кафедре автоматизированных производстве» ных систем в машиностроении).

Универсальный тренажер для обучения персонала методам наладк промышленных САУ демонстрировался на ВДНХ СССР и удостое бронзовой медали.

На защиту выносятся :

1) совокупность теоретических и практических исследований по рг зработке КМ как основы экспериментальных установок, предназнг ченных для исследования промышленных САУ;

2) опыт применения стендовых установок на базе КМ с натурным комплектами аппаратуры управления и компьютерных тренажеров дл подготовки персонала методам наладки САУ;

3) результаты использования КМ для разработки новых промышлек ных САУ.

Апробация работы.

Основные результаты выполненных теоретических и экспериментальных исследований опубликованы в отраслевых, межотраслевых академических изданиях, в отчетах по НИР и авторских свидетельства СССР. Отдельные результаты работы докладывались на ежегодны научно-технических конференциях ДВПИ и ДВГТУ (с 1972 по 1995 гг.; на семинарах в Институте автоматики и процессов управления ДВ( РАН, на постоянных семинарах и школах передового опыта по тем "Тренажеры и учебно-тренировочные центры" в Республиканском дом-экономической и научно-технической пропаганды в г.Киеве (с 1977 т 1987 г.г.), научно-технической конференции "Повышение качества и на дежности машиностроительной продукции" (г.Луцк, 1989 г.), научно технической конференции "Повышение надежности и экономичност! оборудования энергопредприятий и улучшение электро- и теплоснаб-

кения народного хозяйства Дальневосточного региона" (Владивосток, 1985 г.), на 4-й Дальневосточной научно-технической конференции САПР и надежность автоматизированного производства в машино-ггроении" (Владивосток, 1990 г.) и др.

Публикации. По материалам выполненных исследований публиковано 17 статей, 2 монографии, получено 8 авторских свиде-ельств СССР.

Личный вклад автора в выполнении исследований состоит в по-пгановке цели и задач исследования, разработке всех принципиальных (вшений и теоретических исследований, выполнении модельных и на-урных экспериментов, внедрении результатов, подготовке всех отче-ов и публикаций.

Частично экспериментальный материал и большая часть трениро^о-ной работы с обучаемым персоналом на стендах с КМ выполнена под уководством автора группой специалистов цеха автоматики и вычис-1Ительной техники предприятия Дальтехэнерго АО Дальэнерго.

1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ РАЗРАБОТКИ, СТРУКТУРА И КРИТЕРИИ ПОДОБИЯ КОМПОЗИЦИОННОЙ МОДЕЛИ.

1.1. Модельные установки, в которых одновременно используются азные виды моделирования, находят применение во многих областях ауки и техники [1]. Можно указать три области, в которых они исполь-/ются наиболее интенсивно - 1) испытание силовых агрегатов при ди-амических нагрузках (электрических машин, транспортных средств, ис-эчников энергии и др.); 2) создание тренажеров; 3) экспериментальное сследование САУ.

КМ в области исследования САУ в основном строятся по схеме "мо-ель управляемого объекта - натурная аппаратура управления". Пер-ая такая модель была создана в 1929 г., она представляла собой гид-авлическую модель управляемого объекта, соединенную с натурным 1дравлическим регулятором.

Теоретические и практические основы "полунатурного" моделировали были разработаны отечественными учеными - Вороновым A.A., ричевским И.Я., Коганом Б.Я., Лоссиевским В.Л.,Солодовниковым В.В. др. Пик работ по созданию КМ для исследования САУ приходится на Э - 70 годы. В это время КМ на основе соединения модели объекта давления, реализованной на АВМ, и блоков аппаратуры управления гали по-существу стандартным инструментом исследования САУ.

Из анализа состояния в области разработки композиционных мо-элей САУ можно сделать следующие выводы:

1) разработанные к настоящему времени КМ применяются преимущественно для моделирования одноконтурных и одномерных САУ. Поскольку промышленные САУ относятся к многомерным системам, то необходимо исследовать особенности композиционного моделирования таких систем;

2) математическая модель объекта управления в существующих КМ реализуется по той же методике, что и для обычных моделей. Необходимо разработать такую процедуру построения математической модели, которая позволяет учитывать специфику сопряжения разнородных элементов в одной моделирующей установке;

3) в имеющихся КМСАУ для реализации математической модели управляемого объекта используются АВМ. Однако, существующие АВМ не всегда удовлетворяют задачам исследования многомерных промы-шлённых САУ и поэтому актуальны работы, направленные на разработку основ использования ЭВМ в КМСАУ;

4) пока не созданы КМСАУ с воспроизведением натурных параметров теплового процесса. Создание безынерционных тепловых преобразователей позволяет разработать КМ для исследования систем управления с использованием натурных измерительных преобразователей тепловых параметров.

Изучаемую методом моделирования некоторую систему в соответ ствии с установившейся терминологией будем называть оригиналок [2]. Для воспроизведения свойств оригинала часто используется одш из четырех основных видов моделирования - натурный, физический, аналоговый и вычислительный. Модель САУ, реализованную с исполь зованием одного вида моделирования, будем называть однокомпонент ной. Чаще всего используются именно однокомпонентные модели САУ и им посвящается большая часть исследований.

Существуют и другие модели, в которых комбинируются два (возмо жно и более) вида моделирования для воспроизведения характеристи оригинала. Такие модели на основе сочетания преимуществ и досто инств нескольких видов моделирования могут быть наделены новым! полезными свойствами и могут иметь больший диапазон применени! для экспериментальных исследований, чем однокомпонентные модели Модель, в которой используется два и более вида моделирования, бу дем называть композиционной моделью. В математике термин ком позиция относится к разбиению некоторого множества S на подмнс жества А1,А2,...,Ап . Если элементы Ai взаимно не пересекаются,

то их объединение называется композицией S. Термин композицион ная модель САУ (КМСАУ) относится к такой модели САУ, в которой по дсистемы, полученные указанным разбиением, реализованы с использованием разных видов моделирования.

На рис.1 приведена структурная схема КМ общего вида . Исследуемый оригинал состоит из двух подсистем А и В, каждая из которых представлена в КМ сходственной подсистемой а и Ь. Подсистемы а и Ь в КМ реализованы с использованием двух разных видов моделирования и в общем случае сигналы на входах и выходах этих подсистем различны по физической природе. Поэтому в составе КМ имеются интерфейсные блоки И1 и И2, которые обеспечивают согласование сигналов связи подсистем а и Ь.

КМ, в состав которых входит натурная подсистема, будем называть КМ с натурной подсистемой, а остальные - КМ общего вида

Оригинал представлен векторами: 1/1-т1- и \]2-т2 - векторы входа; Г,-^- и У2-п2- векторы выхода; Я-к- и 5'-/ - векторы связей подсистем. Сходственные векторы в КМ определяются аналогично, причем векторам связи И и Э сходственны пары векторов гх ,г2 и 5, соответственно.

Орипшап КМСАУ

Рис.1 Структура КМ

Будем далее считать, что в оригинале не содержатся никакие автономные подсистемы.

Уравнения связи векторов

V, = ^ (и, ,Я,Т),Г2 = о1 (и2 т), я = /г, (и, я,т) ,я = о2 (и2

где 7 -время оригинала, 1Ч\ ,/72, С1, Сг - вектор-столбцы, размеры которых соответствуют размерам векторов ,У2 .

Заметим, что ^ и 1'\ (и соответственно и С2) - взаимосвязанные функции, поскольку они имеют одинаковые аргументы. Аналогично определяются соотношения и в КМ. Например, _У] = /^М} ,г2 , где I - модельное время. Общее число координат оригинала (и модели) равно ¡л - п1 + п2 + т1 + т2 + к + /

1.3. Критерии подобия оригинала и модели необходимы для обоснования правомерности исследования оригинала на его модели и для обработки результатов эксперимента. В теории подобия разработаны методы установления критериев подобия для указанных выше основных видов моделирования. На основе теорем подобия могут быть установлены и критерии подобия для КМ.

В работе автора [3] на основе первого дополнительного положения Веникова [2] о подобии сложных систем установлены критерии подобия для КМ в виде безразмерных отношений указанных выше координат к базисным координатам. В качестве базисных могут быть приняты любые координаты любых векторов на входах и выходах подсистем.

Пусть для определенности функции ^ ,Рг ,02 и им сходственные в КМ являются однородными. В этом случае для КМ общего вида должно быть установлено ц - 1 критериев подобия. Критерии, определяемые подобием (е) подсистем оригинала и модели запишем еле -дующим образом:

X х

а*А, -, (1.1)

м>-<ра,

гдетг,. - критерий подобия, Ха = ^Ха1,Ха2 ,...}= {^Я,^}; IV- базисная координата подсистемы А оригинала; Фа1 - компонента } . связывающая базисную координату \¥ и координату Ха1 ; / = 1,2,...,Я = к +т1 +п1 ; ха) -определяются сходственно.

Аналогично этому из Ь&В получим еще ц = I + т2 + п2 критериев подобия. Компоненты Фи ср математического описания подсистем могут быть записаны в виде Ф = Ф(Р,Г) , (р = (р{р,{) где Р,р-векторы параметров.

Так как для базисных координат (например для Ха1 = IV ) соответствующие значения критериев подобия из (1.1) равны 1, то общее число найденных независимых критериев составляет Я~1+Т]-1 = /л-2

и для обеспечения подобия не достает еще одного критерия. Недостающий критерий подобия КМ общего вида получен в [3], исходя из подобия координат связей подсистем Г? = гх = г2 и Б = ^ = 52,

К\а ' К2р - п,

(1.2)

где К1,К2- векторы коэффициентов передачи интерфейсных блоков, <.1,1<кр<. к .________________

Контур связи КМ общего вида, для которого установлен критерий (1.2), будем называть базисным контуром.

Для КМ с натурной подсистемой критерии подобия могут быть установлены по соотношению координат аналогично (1.1), их количество уменьшается по сравнению с КМ общего вида и составляет X + /.

1.4. Из условий подобия связей подсистем Я = }\ = г2 и.Б = ^ =

следует, что коэффициенты передачи интерфейсных блоков должны

быть размерными константами.

Для КМ общего вида значения коэффициентов передачи интерфейсных блоков входят в критериальное соотношение (1.2). Таким образом, в базисном контуре коэффициент передачи одного из интерфейсных блоков может быть назначен произвольно, а другой должен быть определен из условия обеспечения найденного критерия подобия (1.2).

Рассмотрим теперь вопрос о значениях коэффициентов передачи интерфейсных блоков в других контурах связи подсистем в КМ общего вида. Так как автономные подсистемы в ссставе КМ отсутствуют, то при наличии других, кроме базисного, контуров, один из интерфейсных блоков базисного контура обязательно войдет в состав, по крайней ме-эе, еще одного контура связи подсистем. Таким образом, можно выб-эать такой порядок следования контуров связи подсистем, начиная с эазисного, при котором один из двух коэффициентов передачи интерфейсных блоков известен, а другой необходимо определить.

Критерии подобия КМ с натурной подсистемой не зависят от зна-нений коэффициентов передачи интерфейсных блоков. Поэтому выбор (оэффициентов передачи интерфейсных блоков в КМ с натурной подсистемой определяется только диапазонами изменения входных и выездных координат этих блоков.

2. РАЗРАБОТКА КМСАУ С НАТУРНОЙ АППАРАТУРОЙ УПРАВЛЕНИЯ

2.1. КМ с натурной аппаратурой управления предназначена для экспериментальных исследований промышленной САУ на этапах зазработки, наладки и обслуживания САУ в процессе эксплуатации.

Включение реальной аппаратуры в состав модели дает возможность:

1) учесть в модели САУ реальные характеристики аппаратуры травления, если неизвестно ее математическое описание или очность описания недостаточна для представления в одно-юмпонентной модели; 2) упростить построение экспериментальной ус -

тановки для исследования САУ в связи с задачами параметрического и структурного синтеза в тех случаях, когда модель аппаратуры получается слишком сложной и громоздкой для реализации в однокомпонент-ной модели; 3) произвести отработку наладочных процедур для промышленной САУ в связи с конкретными действиями на натурной аппаратуре управления; 4) обучать наладочный и эксплуатационный персонал методам настройки аппаратуры управления.

2.2. КМСАУ с натурной аппаратурой может быть реализована по схеме "аналоговая (или вычислительная) модель управляемого объекта -натурная аппаратура".

КМСАУ должна удовлетворять следующим требованиям:

1) возможность использования аналоговой или вычислительной моделей для замещения управляемого объекта в КМ; 2) включение в состав модели любых типов промышленной аппаратуры управления; 3) возможность использования в модели контрольно-измерительной и сервисной аппаратуры - нестандартных устройств, специальной наладочной аппаратуры, генераторов сигналов, интерфейсных блоков и др.

Блок-схема универсальной КМСАУ, отвечающей этим требованиям, показана, на рис. 2. Эта схема позволяет реализовывать любые - одно-компонентные и композиционные - модели для исследования промышленных САУ [4, 5].

Коммутатор стенда (наборное поле) конструктивно аналогичен коммутаторам больших АВМ и позволяет осуществлять набор структурных схем САУ путем подключения аппаратуры управления, сервисной аппаратуры, контрольно-измерительной аппаратуры и модели управляемого объекта.

Пульт управления КМСАУ предназначен для управления моделью объекта (выполнение операций пуска, останова, сброса в исходное состояние), подключения возмущающих и задающих воздействий, запуск сервисных устройств и пр.

Для замещения объекта управления на разных этапах разработки КМ применялись аналоговые модели, построенные с использованием операционных усилителей блоков аппаратуры управления, и различные типы серийных АВМ.

В процессе выполнения работ на модели использовались блоки различных типов промышленной аппаратуры управления, подключаемые * модели с помощью сменных адаптеров.

Кострукция интерфейсных блоков в КМСАУ определялась типом аппаратуры управления и границей разделения САУ на подсистемы - натурную и модельную. Граница разделения САУ в описываемой конструкции КМ устанавливается произвольно и зависит от целей и задач исследования на модели. В типовых случаях - при выполнении работ,

связанных с исследованием структуры и параметров САУ, и при обучении персонала - граница разделения соответствовала входам и выходам аппаратуры управления. В этих случаях измерительные преобразователи переменных величин и исполнительные механизмы относились к модели управляемого объекта, а интерфейсные блоки КМ на входах аппаратуры управления представляли собой преобразователи

Рис. 2 Блок-схема КМСАУ

"напряжение - ток" или "напряжение - напряжение", построенные на операционных усилителях.

В промышленных САУ в большинстве случаев применяются исполнительные механизмы с постоянной скоростью перемещения, управляемые блоками импульсного регулирования. Поэтому на выходы импульсных регулирующих блоков подключались интерфейсные блоки, представляющие собой релейные преобразователи, коммутирующие сигналы на входах моделей исполнительных механизмов.

Управление двухпозиционными исполнительными механизмами осуществляется блоками дискретного и логического управления, и выходные интерфейсные блоки в этом случае выполнялись также с применением релейных преобразователей.

2.3. Модель объекта управления, реализуемая средствами вычислительной техники, разрабатывается на основе аналитического описания, представленного в общем случае системами алгебраических и ди-ференциальных уравнений. Способы реализации математического описания в однокомпонентных аналоговых и ^вычислительных устройствах хорошо известны.

Отметим два важных обстоятельства, связанных с разработкой мо-

дели управляемого объекта для КМСАУ.

Первое. При разработке модели объекта управления для КМ необходимо учесть ряд специфических особенностей. Эти особенности зависят от того, какими устройствами (аналоговыми или цифровыми) модель объекта представлена в КМ. Общая специфическая особенность этих двух вариантов аппаратной реализации модели объекта в КМ - необходимость сопряжения с внешними устройствами. Для аналоговой модели многомерного и многосвязного объекта, кроме этого, необходимо исключить влияние собственных динамических характеристик аналоговых решающих блоков на результаты моделирования. Для вычислительной модели объекта специфической является проблема сокращения затрат времени на выполнение вычислений и обеспечение натурного масштаба времени.

Второе. При разработке однокомпонентной модели некоторой системы чаще всего воспроизводится ее внутренняя структура, что позволяет подробно изучить функционирование этой системы в связи с ее строением и конструкцией и открывает возможность решения задач пс усовершенствованию этой системы или прогнозированию ее поведения. Поэтому реализуемое при программировании аналоговых и цифровых вычислительных устройств однокомпонентное математическое описание системы обычно тождественно исходному математическому описанию. При построении КМ задача изучения внутренней структуры к строения моделируемой средствами вычислительной техники подсио темы отходит на второй план, так как цели и задачи моделирования е этом случае связаны прежде всего со взаимодействием этой подсис темы с другой, внешней по отношению к ней, подсистемой, представ ленной другим видом модели. Следовательно, указанная выше тож дественность исходной мысленной модели объекта и реализованногс в аналоговой или вычислительной модели математического описани; объекта, для КМ совсем необязательна. В этом случае уместно гово рить об эквивалентности мысленной и материальной моделей или точнее, об их функциональной эквивалентности . Таким образом исходное математическое описание подсистемы путем некоторого экви валентного преобразования может быть приведено к такому виду, кото рый обеспечивает определенный выигрыш при построении КМ.

В результате этого анализа возникает идея эквивалентных преобра зований исходного математического описания объекта управления дл: решения задач, обусловленных указанными выше специфическим! особенностями построения КМ. Реализация эквивалентного преобразс вания математического описания объекта управления, основанная н использовании численных методов и ЭВМ, должна предшествовать пс строению КМ. Предварительная подготовка математической модели

для применения ее в КМ соответствует методике предвычислений, используемой в вычислительной математике [6].

Математическое описание объекта управления.

Пусть объект управления представлен уравнениями в пространстве состояний

х{1.) = А ■ х(0 + В • 7/(0 + Р • <р(х) + О ■ г(0 , (2.1)

у(0 = С • х(0 + В •?/(/)+ Н • 2(/), (2.2)

где х(т)~ п-вектор состояния; г/(7)~ -вектор входа (возмущения); у(0~ г-вектор выхода объекта (на входе аппаратуры управления);

/-вектор управления (на выходе аппаратуры управления); <р(х)~ вектор-столбец , представляющий нелинейные преобразования координат состояния; матрицы А,В,С,Э,Р,0,Н имеют соответствующие размеры.

Структура КМ, которой соответствует описание объекта управления

в виде (2.1) и (2.2), была рассмотрена автором в работе [7]. Описание объекта управления в пространстве состояний позволяет наглядно представить результаты эквивалентных преобразований. Векторы связи модели объекта с натурной подсистемой г(/) и >■(/), а также вектор входа »(/) должны быть инвариантны относительно эквивалентных преобразований, так как при этих преобразованиях изменяются только вектор состояния х(?) и соответствующие матрицы, входящие в описание (2.1) и (2.2).

Для выполнения эквивалентных преобразований в системе уравнений (2.1) и (2.2) будем выделять линейные и нелинейные подсистемы.

Для линейных подсистем разработаны процедуры взаимного преобразования различных форм математического описания и их можно рассмотреть применительно к задачам построения КМ. Известно, что общего метода эквивалентных преобразования нелинейных моделей не существует. Поэтому целесообразно частные приемы преобразования таких моделей, если они имеются, рассматривать применительно к конкретным задачам.

Минимальная модель объекта управления.

Рассмотрим такое эквивалентное преобразование линейной части системы уравнений (2.1) и (2.2), при котором обеспечивается наилучшее выполнение условий сопряжения модельной и натурной подсистем КМ. Эти условия сопряжения могут быть сведены к обеспечению управляемости и наблюдаемости КМ.

Можно исходить из того, что натурная аппаратура управления сконструирована таким образом, что она всегда полностью управляема и наблюдаема. Поэтому на основании теоремы Гилберта об управляемости и наблюдаемости системы с обратной связью можно заключить, что управляемость и наблюдаемость в КМСАУ определяются моделью объекта управления.

Управляемость модели объекта управления определим как возмо -жность воздействия натурной подсистемы на все без исключения переменные состояния этой модели. Соответственно наблюдаемость модели объекта управления определим как возможность получения информации на входах натурной подсистемы о каждой переменной состояния модели объекта. Таким образом, условие сопряжения модели объекта и натурной аппаратуры состоит в том, что модель объекта должна быть полностью управляема и наблюдаема, т. е. в ней должны отсутствовать ненаблюдаемые или неуправляемые переменные состояния. Модель объекта, отвечающая этим требованиям, является минимальной моделью объекта.

Вопрос построения минимальной модели для линейного объекта рассмотрен автором в работе [8], результаты которой представим следующим образом. Рассмотрим объект, связанный с натурной аппаратурой управления, описание которого соответствует (2.1) и (2.2) . Эквивалентные преобразования этой системы, относительно которых инвариантны векторы у(() и г(/), приводят к изменению матриц

А,О,С. Обозначим эту систему уравнений как(А,0,С). Пусть

известны два преобразования исходной системы - относительно наблюдения Р и относительно управления 2 . Тогда последователь -ное применение этих преобразований позволяет построить минимальную модель объекта. С учетом введенных обозначений цепочку преобразований модели объекта запишем следующим образом

(А,О,С) Р (А, ,Ср ,Ср) г (А„ ,Срг ,Ср2) , (Ат ,От ,СМ) ,

где индекс р указывает матрицы полученные преобразованием Р, индекс рг указывает матрицы, полученные последовательным применением двух преобразований Р и 2 , (Ат,Ст,Ст) - минимальная модель объекта.

Преобразование Р было найдено с использованием матрицы наблюдаемости N ранга q<.n. Если ц = п, то модель объекта полностью наблюдается и в ней отсутствуют ненаблюдаемые переменные

состояния; если же с} < п, то в модели объекта имеются ненаблюдаемые переменные состояния и они могут быть удалены с помощью

преобразования

где Е, и Enq - единичные матрицы q и n-q порядков; А\-подматрица N, имеющая ранг q\ N2- подматрица N такая, что N

Для определения новой модели [ApiGp,C^j применим преобразование Р

Ар=Р>А'Р-1 ,GP=P-1-G ,Ср=С-Р , Вр = Рл • В .

Кроме этого в работе [8] найдено и преобразование Z для устранения из модели ненаблюдаемых переменных. В этой же работе рассмотрен численный пример для минимизации некоторого стационарного линейного объекта с применением преобразований относительно наблюдения и управления.

Каноническое преобразование модели объекта.

Рассмотрим особенности аппаратной реализации модели объекта.

В аналоговой модели динамические свойства аппаратной части оказывают влияние на результаты моделирования из-за того, что в модели многосвязного и многомерного объекта имеются перекрестные обратные связи между различными динамическими звеньями. Известно, что перекрестные обратные связи между интегрирующими решающими блоками при определенных сочетаниях коэффициентов в схеме набора в некоторых случаях могут привести к потере устойчивости модели даже для заведомо устойчивого объекта. Кроме этого, наличие перекрестных обратных связей сильно усложняет набор схемы моделирования на АВМ и ее отладку. Поэтому при подготовке аналоговой модели объекта для КМ необходимо стремиться к уменьшению объема перекрестных связей путем эквивалентного преобразования исходного математического описания объекта.

Для вычислительной модели важнейшими характеристиками явля-

ются затраты машинного времени на интегрирование системы уравнений (2.1) и обеспечение натурного масштаба времени. Известно, что затраты машинного времени на интегрирование и выбор самого метода численного интегрирования при заданных требованиях к точности решения определяются количеством арифметических операций в правой части системы (2.1) - чем меньше этих операций, тем с меньшими затратами машинного времени может быть найдено численное решение. Количество выполняемых операций в правой части (2.1) определяется объемом перекрестных связей в математическом описании объекта. Поэтому для достижения заданной точности решения при выбранном методе интегрирования системы дифференциальных уравнений и минимизации затрат машинного времени следует путем эквивалентных преобразований уменьшить количество перекрестных связей в математическом описании объекта управления. В этом случае пред-вычисления предназначены для уменьшения затрат машинного времени на получение окончательного решения и, как следствие, для обеспечения натурного масштаба времени в КМ.

Задача исключения перекрестных обратных связей в математическом описании линейного многомерного и многосвязного управляемого объекта полностью решается путем эквивалентного преобразования системы уравнений (2.1) и (2.2) к каноническому виду. Метод канонических преобразований позволяет значительно упростить решение задач анализа и синтеза систем именно вследствие исключения перекрестных обратных связей в математическом описании исследуемой системы. Поэтому этот метод может быть использован и при создании КМ, в которой модель управляемого объекта целесообразно представить в канонической форме для построения ее надежной аппаратной реализации.

Рассмотрим процедуру канонического преобразования исходного математического описания линейного управляемого объекта применительно к задаче построения КМ. Систему уравнений (2.1) и (2.2) преобразуем следующим образом

{А,С,С)Ь(А1,С1,Сь) , Аь = с/1^(Л1,Л2,...,Лп),

А, ,/ = 1,2,...я - собственные значения матрицы состояния А.

Преобразование Ь можно найти из системы уравнений

где vf ,/ = 1,2,.. .,п - собственные векторы матрицы состояния А.

. В соответствии с изложенным порядком канонического преобразования численное преобразование исходного математического описания линейного управляемого объекта выполняется на ЭВМ с использованием подпрограмм известной библиотеки NAG [9]. Для этого исходное математическое описание объекта управления должно быть получено в форме уравнений состояния. Пример вычисления матриц для уравнений состояния приведен в работе автора [10], в которой представлены результаты разработки компьютерной программы структурного моделирования некоторой системы управления.

3. КМ С ИНТЕРФЕЙСНЫМ БЛОКОМ ТЕПЛОВОГО ТИПА

3.1. КМ с воспроизведением реального физического теплового процесса в принципе позволяет исследовать САУ с натурными первичными преобразователями тепловых параметров. Главная проблема разработки этой КМ заключается в создании интерфейсного блока, который удовлетворяет требованию постоянства коэффициента передачи в рабочей полосе частот исследуемой системы. К интерфейсному блоку следует предъявить метрологические требования в отношении динамики , как к элементу измерительной цепи. Для измерительной цепи допускается спад АЧХ на границе рабочей полосы частот, удовлетворяющий соотношению a =gr /gH s 0,9, где gr - амплитуда на граничной частоте, gH - номинальное значение амплитуды [11].

Для приближенной оценки требований к интерфейсному блоку примем, что он представляет собой инерционное звено первого порядка. В этом случае постоянная времени Т интерфейсного блока для обеспечения допустимого спада амплитуды может быть оценена по формуле, следующей из АЧХ звена первого порядка,

где / -частота.

Например, для нижнего значения частоты/ =0,01 Гц (что реально для САУ с тепловым объектом управления) вычисление по (3.1) дает верхнюю оценку для постоянной времени - не более 8 секунд.

3.2. Известно теплотехническое устройство - тепловая труба, которое обладает рядом благоприятных характеристик, в том числе и высокой температуропроводностью. Эффективная температуропроводность

(3.1)

тепловых труб в десятки тысяч раз больше, чем температуропроводность таких металлов, как медь, серебро или алюминий [12]. Вследствие высокой температуропроводности тепловая труба должна иметь отличные динамические характеристики, что и позволяет использовать ее для построения интерфейсного блока нового типа.

Предложенная схема устройства для моделирования динамики тепловых процессов на основе тепловой трубы показана на рис. 3 [13]. Тепловая труба оснащена быстродействующим электронагревателем в зоне испарения рабочей жидкости и охладительной камерой в зоне конденсации. Хладагент прокачивается насосом через радиатор для отво-

Рис.З Схема интерфейсного блока теплового типа: 1- вычислительный блок; 2 - преобразователь "код-аналог"; 3 - блок сравнения; 4 - задат-чик; 5 - преобразователь сигнала; 6 - измерительный преобразователь давления; 7 - тепловая труба; 8 - блок управления; 9 - усилитель мощности; 10 - электронагреватель; 11 - охладительная камера; 12 - измерительный преобразователь мощности; 13 - насос прокачки хладагента; 14 - трубопровод; 15 - радиатор; 16 - измерительный преобразователь давления хладагента; 17 - измерительный преобразователь температуры хладагента

да тепла из зоны конденсации. Электронагреватель и насос управляются следящими системами, на входы которых подаются команды задания, полученные в вычислительном блоке. Таким образом, в этом устройстве следящие системы устанавливают вычисленные значения мощностей нагрева и охлаждения, благодаря чему и создается требуемый тепловой режим интерфейсного блока.

Рассмотренное устройство может быть усовершенствовано с использованием тепловой трубы, в которой осуществляется дополнительный подвод тепла во внутреннюю рабочую полость [14]. В интерфейсном блоке с этой тепловой трубой достигается независимое управление двумя параметрами - давлением и температурой паровой фазы рабочего тела, что позволяет расширить диапазон моделируемых тепловых режимов [15].

Отметим, что эффект "сверхпроводимости" тепловой трубы, позволяющий построить интерфейсный блок для КМ, может быть использован для построения и других быстродействующих устройств. В частности, при участии автора разработан регулятор температуры прямого действия на основе тепловой трубы [16].

3.3. Динамику основного устройства интерфейсного блока - тепловой трубы - можно приближенно оценить, рассматривая ее как сплошной цилиндр, изготовленный из условного материала с температуропроводностью, которая приблизительно на четыре порядка превышает температуропроводность, например, меди.

Будем рассматривать цилиндр как одномерный объект, имеющий размер только по направлению оси. В этом случае динамика прогрева цилиндра описывается известным уравнением теплопроводности Фурье - Кирхгофа

= . (3-2)

где х - отклонение температуры от некоторого начального значения в произвольном сечении цилиндра; £ - расстояние от необогреваемого торца до рассматриваемого сечения; 1 - текущий момент времени; /г -коэффициент температуропроводности материала, из которого изготовлен цилиндр.

Рассмотрим решения уравнения (3.2) при граничных условиях первого рода, определяющих начальную температуру на торцах цилиндра

= 0

4-0

4-ь

ш к,,

(3.3)

где L- длина цилиндра; q^t)- плотность теплового потока внутреннего источника тепла ; кх - коэффициент теплопередачи.

Быстродействие интерфейсного блока на основе тепловой трубы может быть оценено с использованием вычислительного моделирования. Дифференциальное уравнение теплопроводности (3.2) для грани-граничных условий (3.3) представим в конечно - разностной форме [17]

= F°' (*,+u + ) + (1 ~ 2• Fo) ■ xi<k , (3.4)

где i - номер шага по длине цилиндра, начиная с обогреваемого торца; к - номер шага по времени по направлению "вперед"; Fo- критерий подобия Фурье.

Критерий подобия Фурье запишем в виде

Fo = /л-Aí/h2 , (3.5)

где А/ - шаг расчета по времени; h - шаг расчета по длине цилиндра.

Уравнение (3.4) можно интерпретировать следующим образом: температура в любой точке оси в данный момент времени определяется по температурам в предыдущий момент времени в трех точках - в рассматриваемой точке и в соседних (справа и слева) точках.

Начальные условия для расчета: h = 0,01м; материал с коэффициентом температуропроводности ¡л = 1,145 м2 / с (на четыре порядка

выше, чем для меди); длина цилиндра L = 1м (эта длина соответствует реально существующим конструкциям тепловых труб). Граничное условие (3.3) реализуем путем задания начальной температуры обогреваемого торца цилиндра х, х, постоянной для всех мо -ментов времни. Начальные значения температуры в остальных сечениях цилиндра примем равными нулю xi X = 0= 2,3,...,L/h. Расчет

выполнен по программе, в которой реализован алгоритм, соответствующий уравнениям (3.4) и (3.5). Результаты расчета будем оценивать по температуре на необогреваемом торце цилиндра. Из анализа результатов вычисления найдено, что постоянная времени цилиндра из условного материала составила около 0,004 секунды, т.е. тепловая труба обладает исключительно высоким быстродействием. Из уравнения (3.1) при постоянной времени 0,004 секунды следует, что существующие конструкции тепловых труб могут обеспечить верхнюю границу диапазона рабочих частот исследуемой САУ до 20 Гц, что с большим запасом перекрывает диапазон частот САУ теплоэнергетических установок.

4. КМ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЕРЕГРЕТОГО ПАРА

4.1. Объект регулирования температуры перегретого пара котла с пароперегревателем поверхностного типа схематически показан на рис.4. Обычно для регулирования температуры перегретого пара используется проектная схема регулятора, в состав которой входят блоки 12 и 13, клапан 4 и измерительные преобразователи 10 и 11.

Объект регулирования обладает двумя особенностями: 1) большими запаздыванием и инерционностью пароохладителя 6 при изменении расхода охлаждающей воды; 2) связью участка регулирования расхо-

Рис.4. Схема системы регулирования температуры перегретого пара: 1-трубопровод воды, подаваемой на котел; 2 - трубопровод питательной воды; 3 - трубопровод охлаждающей воды; 4 - регулирующий клапан пароохладителя; 5 - подпорный клапан на трубопроводе питательной воды; 6 - пароохладитель; 7 и 8 - первая и вторая ступени пароперегревателя; 9 - регулирующий питательный клапан; 10 и 11- измерительные преобразователи температуры пара (термопары); 12 - дифференцирующий блок; 13 - регулирующий блок; 14 - измерительный преобразователь расхода охлаждающей воды; 15 - измерительный преобразователь положения исполнительного механизма клапана расхода охлаждающей воды; 16 - блок извлечения квадратного корня; 17 - регулирующий блок подпорного клапана

да питательной воды, подаваемой в барабан котла по трубопроводу 2, и участка регулирования температуры пара изменением расхода охлаждающей воды, подаваемой на пароохладитель по трубопроводу 3.

Связанность контуров регулирования температуры перегретого пара и расхода питательной воды проявляется в том, что при изменении расхода питательной воды клапаном 9 изменяется расход воды на пароохладитель вследствие изменения характеристик гидравлической сети. По этой причине, а также вследствие неблагоприятной динамики пароохладителя, типовой регулятор температуры перегретого пара не обеспечивает требуемое качество стабилизации температуры перегретого пара в переменных режимах работы.

Для построения работоспособной системы регулирования температуры перегретого пара необходимо развязать указанные контуры регулирования, т. е. обеспечить независимость температуры перегретого пара относительно изменений расхода питательной воды.

Экспериментальное исследование разрабатываемых вариантов САУ температуры перегретого пара выполнено с применением КМ с натурной аппаратурой управления.

4.2. Математическое описание объекта регулирования было рассмотрено автором в [18] для двух его основных частей - пароохладителя и гидравлической сети трубопроводов.

Для определения динамики пароохладителя использовались переходные характеристики по сигналам преобразователей 10 и 11 при изменении положения клапана 4. Полученные переходные характеристики позволяют найти передаточные функции в виде, используемом при анализе промышленных САУ [19],

-Г I-S

, ч &i(s) кге

m(s) (1+Ти,-s)-(l + T2í -s)

где i = 1,2, Э ¡ - температура, определяемая по преобразователям 10 и 11; ш- расход воды на входе в пароохладитель; к - коэффициент передачи; Ти ,T2i - постоянные времени; xi - время запаздывания .

При описании свойств гидравлической сети необходимо учесть взаимосвязь давлений и расходов воды во всех ветвям этой системы, поскольку именно эта взаимосвязь определяет специфику рассматриваемого объекта регулирования. Экспериментальное определение статических и динамических характеристик связанной по давлениям и ра-

сходам гидравлической сети весьма затруднено. Поэтому нами была принята методика определения характеристик гидравлической сети, в соответствии с которой структура сети описывается математически, а параметры этой структуры определяются расчетом и уточняются по экспериментальным данным.

Для описания структуры гидравлической сети ее элементы представим полюсными компонентами : участки трубопроводов - четырехполюсниками, регулирующий питательный клапан и насос - двухполюсниками. Использование полюсных компонент дает возможность предста -вить гидравлическую сеть как некоторую структуру, связывающую давления и расходы воды во всех интересующих нас сечениях сети. Входными переменными для всех полюсных компонент приняты давления со стороны питательного насоса и расход воды со стороны питательного клапана. Клапан на линии расхода охлаждающей воды и подпорный клапан могут быть представлены как регулируемые гидравлические сопротивления параллельных участков трубопровода.

Четырехполюсники, представляющие участки трубопроводов, эписывались с использованием модели нестационарного потока, эазработанной в [20]. Основным параметром модели участка трубопровода является отношение давлений на выходе и входе участка е в исходном установившемся состоянии.

Четырехполюсник, представляющий участок разветвления трубопровода (выделено пунктиром на рис.4 и 5), характеризуется тем, что параметр б вследствие изменения гидравлических сопротивлений в параллельных ветвях определяется положением клапанов сходящихся в этих ветвях.

4.3. На основе использования указанных полюсных компонент можно представить структуру КМ в целом. Разобьем систему трубопроводов на три участка: 1) участок от насоса до разветвления трубопроводов; 2) разветвление трубопроводов; 3) участок от разветвления тру-эопроводов до питательного клапана.

Эбозначения на рис.5 : -{уцЗ^Ул >4 } - вектор выхода регулируемого объекта ; , 22 ]-- вектор управления; ¡лъ - входное воздейст-зие (положение исполнительного механизма питательного клапана); /и1 и ¡л 2 - положения исполнительных механизмов соответственно слапанов 4 и 5 на рис.4; ^ и - гидравлические сопротивления па-эаллельных трубопроводов после разветвления; МОХл - расход охлаждающей воды; М к - расход через питательный клапан; Р н - давление насоса.

КМ, построенная по структурной схеме на рис.5, была реализована

на основе технического и математического обеспечения, рассмотренно ■ го в разделе 2 настоящей работы. В процессе реализации были проведены сравнительные эксперименты на реальном оборудовании для обоснования правомерности моделирования с использованием КМ. 4.4. Созданная КМ была использована для исследования различных вариантов системы регулирования температуры перегретого пара. Исследования с применением КМ позволяют, в первую очередь, решить задачу поиска структуры САУ, удовлетворяющей условиям эксплуата-

НАТУРНАЯ АППАРАТУРА УПРАВЛЕНИЯ

Рис.5 Блок-схема КМ для исследования САУ температуры пара: 1 - 3 -участки трубопроводов гидравлической сети; 4 - вычисление расхода охлаждающей воды; 5 - блок вычисления параметра е для разветвления трубопроводов; 6 - исполнительный механизм клапана расхода охлаждающей воды; 7 - исполнительный механизм подпорного клапана; 8 - пароохладитель; 9 - вторая ступень пароперегревателя; 10 - регулирующий питательный клапан; 11 - насос; 12 - клапан расхода охлаждающей воды; 13 - подпорный клапан; 14 - интерфейсный блок на входе модели объекта; 15 - интерфейсный блок на входе натурной аппаратуры управления

ции. Задача определения настроечных параметров САУ полностью может быть решена только на действующем оборудовании, а экспе-

рименты на КМ позволяют определить лишь область значений параметров, обеспечивающих устойчивость проектируемой системы.

С учетом этих замечаний последовательность применения КМ для "" экспериментального исследования САУ может быть представлена следующим образом:

1) формирование структуры системы управления на основе анализа действующих возмущений и требований к качеству управления выходными переменными; 2) сборка натурной части КМ в соответствии с выбранной структурой системы управления; 3) планирование экспериментов с применением КМ; 4) оптимизация параметров настройки натурной аппаратуры управления в соответствии с существующими методиками (в частности, может быть применена разработанная нами методика приближенной настройки [22]) ; 5) изменение расхода питательной воды путем изменения значения /иг в соответствии с намеченным планом проведения эксперимента; 6) регистрация значений //1 - ¡л ъ и

У\ ~~ У4' 7) заключение по результатам исследования варианта системы управления на КМ и сравнения с результатами исследования других вариантов.

4.5. Нами была предложена и исследована на рассмотренной КМ новая система регулирования температуры перегретого пара для котлов с поверхностными пароохладителями, в которой обеспечивается стабилизация расхода охлаждающей воды при колебаниях расхода питательной воды [21].

Предлагаемая схема показана на рис.4. В этой системе дополнительно введен регулятор расхода охлаждающей воды 17, воздействующий на подпорный клапан. Регулятор расхода охлаждающей воды обеспечивает заданное соотношение расхода охлаждающей воды, измеряемого с помощью блоков 14 и 16, и положения клапана расхода охлаждающей воды (блок 15) независимо от положения питательного клапана. Таким образом, в предлагаемой схеме реализован принцип регулирования по возмущению, что позволяет существенно улучшить качество процесса стабилизации температуры перегретого пара.

Натурная аппаратура управления в КМ была представлена блоками комплекса ЭАУС. Поскольку в ЭАУС не предусмотрено стандартного блока извлечения квадратного корня (блок 16 на рис.4), этот блок был разработан и изготовлен специально и включен в состав КМ, а после выполнения исследований такие блоки были переданы заказчику.

При разработке САУ температуры перегретого пара исследуемые варианты САУ сравнивались по переходным характеристикам по температуре перегретого пара при изменения положения питательного клапана. В частности, в типовой системе управления в режиме но-

минальной нагрузки при возмущении =0.2 - 0.4 динамические отклонения температуры перегретого пара на выходе из котла составляют 15-20 °С, длительность переходного процесса доходит до 1000 секунд. Для предлагаемой САУ при том же возмущении отклонения температуры в 3 - 5 раз меньше, чем в типовой системе управления, а длительность переходного процесса сокращается в 1,5-2 раза.

Предлагаемая система регулирования была детально исследована на КМ и затем внедрена на пяти котлах типа БКЗ - 75 - 39Ф Чульман-ской ГРЭС. Полученный опыт эксплуатации разработанной системы регулирования подтвердил ее эффективность. Впоследствии предложенная система регулирования была внедрена и на других теплоэнергетических предприятиях. Последнее сообщение о положительных результатах испытания предложенной нами системы регулирования приведено в работе [23], в которой описан опыт модернизации системы управления котлов на базе микропроцессорных контроллеров.

5. КМ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМИ НАГРУЗКАМИ КОТЛОВ С ОБЩИМ ПАРОПРОВОДОМ

5.1. Управление тепловыми нагрузками котлов с общим паропроводом обычно осуществляется по типовой схеме с главным регулятором давления (см. рис. 6, на котором главный регулятор и его связи показаны пунктиром). На вход главного регулятора подается сигнал по давлению пара в какой-либо точке общего паропровода. В этой системе управления заданная тепловая нагрузка каждого котла стабилизируется регуляторами, воздействующими на подачу топлива и воздуха в топку котла, с использованием сигнала по тепловыделению в топке. Недостаток этой системы регулирования состоит в том, что стабилизация давления в одной точке общего паропровода приводит к тому, что в этом паропроводе появляются неуправляемые перетоки пара, вызванные несогласованностью нагрузок котлов и турбин. Неуправляемые перетоки пара по общему паропроводу снижают экономические показатели паросиловой установки вследствие потерь на дросселирование. Для построения системы управления, в которой перетоки по общему паропроводу устанавливаются на заданных значениях (в частности на нулевом значении), необходимо обеспечить автоматическое согласование нагрузок котлов и соответствующих турбин. Таким образом, проблема сводится к обеспению инваринтности систем управления тепловыми нагрузками котлов относительно изменений нагрузки на всех турбинах кроме самой близлежащей.

Для исследования вариантов систем управления, обеспечивающих указанное требование согласования нагрузок котлов и турбин, была использована КМ, позволяющая упростить построение модели за счет включения в ее состав натурных блоков аппаратуры управления. 5.2, Объект управления содержит три основные элемента - котел,турбогенератор и систему паропроводов, связывающих группы котлов и турбин. Для целей исследования только структуры системы управления достаточно использовать линейную модель динамики котла и турбины, представленную, например, в работе [24] и примененную в работе [25]

Рис.6 Схема системы управления тепловыми нагрузками котлов: 1 и 2- котлы; 3 и 4 - турбогенераторы; 5 , 6, 7 - участки общего паропровода; 8 и 9 - регуляторы тепловой нагрузки котлов; 10 и 11 - регулирующие органы подачи топлива и воздуха в топку котла; 12 и 13 - устройства измерения тепловыделения в топках котлов; 14 и 15 - корректирующие регуляторы давления пара перед турбинами; 16 и 17 - задатчики давления пара перед турбинами; 18 и 19 - измерительные преобразователи давления пара перед турбинами; 20, 21, 22, 23 - измерительные преобразователи расхода пара; 24, 25 - корректирующие регуляторы расхода пара с котлов; 26 - задатчик расхода пара по общему паропроводу; 27 - измерительный преобразователь давления пара в общем паропроводе; 28 - корректирующий регулятор давления в общем паропроводе

в целях построения КМ для исследования системы управления одного энергоблока.

На основе динамики одного энергоблока в работе [26] рассмотрен, модель нескольких энергоблоков, работающих на общую паровуи магистраль. Для определенности будем рассматривать группу, состо ящую из двух котлов и двух турбин, причем номинальная производи тельность каждого котла обеспечивает работу одной турбины.

Отметим особенности моделирования общего паропровода: 1) в мо дели общего паропровода должно учитываться возможное изменена направления потока пара (реверсирование потока), связанное с пере распределением нагрузок на турбинах и котлах; 2) при равенстве дав лений в крайних сечениях расход через общий паропровод равен нулк С учетом отмеченных особенностей была предложена модель перетс ка пара между двумя котлами, построенная на интеграторе, на вход кс торого подается разность давлений в крайних его сечениях, а на выхс де формируется расход пара через паропровод с учетом его гидравл^ ческого сопротивления. Математическое описание этой модели можн представить следующим образом

с12м = к-${Ьркп -Ьрм2)Л ,

где с1м - отклонение расхода пара по общему паропровод;

АРм I 5 ДРм 2 ~ отклонения давления на концах общего паропроводе

к - коэффициент, значение которого зависит от емкости паропровода его гидравлического сопротивления и для типовых компоновок ТЭС поперечными связями находится по нашим оценкам в диапазоне от 0, до 0,5(т/ч)2/(с-МПа).

5.3. Общая структура КМ для исследования системы управления тепле выми нагрузками барабанных котлов для двух энергоблоков показан на рис.7. Обозначения на схеме: Дг - расход насыщенного пара с ко" ла; Рб - давление пара в барабане котла; Дк - расход перегретого п< ра; Рт - давление пара перед турбиной; N - мощность генератора; До расход пара через общий паропровод; 2 - регулирующее во

действие (подача топлива и воздуха в топку котла). Вектор выхода м< дели управляемого объекта - {у, }, / = 1,2,..., 9; вектор управлену

- , г2 } : вектор входа - 1 , N 2 } .

Параметры модели управляемого объекта в соответствии с рассмо ренной структурой выбирались по данным ТЭС с поперечныл* связями, оснащенных котлами БКЗ-220-100Ф. При построении К использовались блоки аппаратуры типов Каскад и АКЭСР.

Общий порядок проведения исследований с применением рассмот

ренной КМ советствует последовательности операций, описанных в разделе 4.4 настоящей работы.

5.4. КМ, построенная по рассмотренной выше структурной схеме, была использована для исследования вариантов системы управления тепловыми нагрузками котлов, обеспечивающих стабилизацию заданного перетока пара по общему паропроводу. В исследуемых вариантах САУ использовался одинаковый принцип управления - при появлении расхода пара в общем паропроводе между котлами А и Б на одном из этих котлов нагрузка увеличивается, а на другом - уменьшается на эту

Рис.7.Блок-схема КМ для исследования системы управления тепловыми нагрузками котлов: 1 - генерация пара; 2 - аккумуляция тепла, зависящая от давления; 3 - потеря давления на истечение пара; 4 - аккумуляция тепла, зависящая от нагрузки; 5 - зависимость расхода пара на турбину от давления пара; 6 - влияние нагрузки генератора на расход пара; 7 - общий паропровод; 8 - регулирующие органы топлива и воздуха; 9 - интерфейсный блок на входе модели объекта; 10 - интерфейсный блок на входе натурной аппаратуры управления

же величину. Например, при направлении расхода в общем паропроводе от котла А к котлу Б на котле А нагрузка должна быть уменьшена, а на котле Б - увеличена. На схеме рис.6 показан один из вариантов САУ тепловых нагрузок котлов, предложенный автором в работе [27]. Давление пара перед турбинами в этом варианте стабилизируется корректирующими регуляторами 14 и 15, а показанный пунктиром главный регулятор давления в общем паропроводе из схемы исключается. Регуляторы тепловой нагрузки 8 и 9 стабилизируют тепловыделение в топках котлов. САУ, в которую входят только указанные регуляторы 14,15 и 8,9, не исключает нерегулируемые перетоки пара по общему паропроводу, которые возникают при возмущениях по нагрузке на турбинах. Для компенсации этих перетоков в схеме предусматриваются корректирующие регуляторы расхода 24 и 25, на входы которых поступает разность сигналов по расходу пара до и после общего паропровода. Если разность расходов до и после общего паропровода не равна заданной, корректирующий регулятор выдает задание подчиненному ему регулятору тепловой нагрузки на восстановление значения этой разности. Таким образом, при одновременном функционировании всех регуляторов и возникновении нерегулируемого перетока пара на одном котле происходит увеличение нагрузки, а на другом - ее уменьшение, что и компенсирует этот переток пара.

Выполненные на КМ исследования указанного варианта управления тепловыми нагрузками котлов позволили уточнить алгоритм функционирования корректирующих регуляторов расхода. При работе этих регуляторов в режиме компенсации перетока они должны выполнять функции астатических корректоров нагрузки котлов, а в момент изменения задания по перетоку пара между котлами задатчиком 26 выходной сигнал этих корректоров должен замораживаться на заданном значении на время установления требуемого расхода пара в общем паропроводе .

Полученные результаты исследований на КМ предлагаемой САУ тепловыми нагрузками позволяют рекомендовать ее к внедрению на ТЭС с поперечными связями для минимизации потерь от нерегулируемых перетоков пара между котлами. Так, при ступенчатом изменении мощности генератора на одной из турбин после завершения переходного процесса наблюдается восстановление давления перед турбиной и изменение тепловой нагрузки только на ближнем к этой турбине котле. При этом имеют место временные динамические отклонения давлений и расходов пара в разных сечениях на других турбине и котле, величина которых определяется настройкой систем управления. В работе [28] предложен другой вариант системы управления тепловыми нагрузками котлов, в котором используются не индивидуальные корректирующие регуляторы расхода на каждом котле, а один корректирую -

щий регулятор на два смежных котла. Эта система при экспериментальном исследовании на КМ показала те же результаты, что и рассмотренная выше САУ, однако практическая реализация ее затруднена поскольку требует установки специальной системы измерения расхода пара в общем паропроводе.

6. КМСАУ ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ОПЕРАТОРА

6.1. Оператор САУ - специалист, деятельность которого направлена на подготовку, наладку, ввод в эксплуатацию, текущее и регламентное обслуживание промышленной САУ. Значимость деятельности оператора характеризуется тем, что ему приходится в сложных эксплуатационных условиях практически решать задачи идентификации управляемого объекта и параметрического синтеза САУ, а в некоторых случаях определять и ее структуру. Оператор САУ обычно действует в экстремальных по уровню ответственности условиях, так как его неправильные действия или ошибки на действующем оборудовании могут привести к тяжелым последствиям, связанными с нарушением режима работы САУ или возникновением аварии. Поэтому оператор САУ должен обязательно пройти практическую подготовку, в объем которой входит и тренировочная работа на КМ с натурной аппаратурой управления.

Подготовке оператора САУ на КМ с натурной аппаратурой посвящено ряд работ автора [25,29, 30, и др]. Основное достоинство обучения оператора САУ на КМ с аппаратурой управления связано с тем, что оператор в этом случае выполняет натурные действия - определяет характеристики управляемого объекта и аппаратуры управления, находит параметры настройки и устанавливает их на аппаратуре, производит испытание системы, составляет заключение о качестве работы САУ. Поэтому обучение с применением КМ с натурной аппаратурой управления, оказалось весьма эффективным. С использованием этой КМ предприятие Дальтехэнерго подготовило значительное количество специалистов по тепловой автоматике различных энергетических предприятий.

6.2. Современное развитие технических средств промышленных САУ характеризуется внедрением программируемых микропроцессорных устройств. Для освоения и эксплуатации САУ, оснащенных аппаратурой управления нового поколения, необходимо соответствующее совершенствование системы подготовки операторов. В частности, до начала практической работы с микропроцессорными комплексами в составе натурной САУ или КМ оператор должен пройти курс предварительного изучения этой функционально сложной аппаратуры и ее применения в системах управления.

Для изучения проблем наладки САУ до выхода на натурную аппаратуру может быть использована КМ специального вида, представляющая собой вычислительную модель САУ, с которой взаимодействует оператор (рис.8). В соответствии с этой схемой КМСАУ для обучения оператора может быть построена с использованием компьютера, в котором программным способом реализуется вычислительная модель САУ, а также моторный и графический интерфейсы для связи с оператором.

Нами был разработан комплекс компьютерных программ реализации вычислительных моделей САУ для задач подготовки операторов

Рис.8. Блок - схема КМСАУ для обучения оператора

по обслуживанию программируемых микропроцессорных контроллеров Ремиконт Р112 и их применению в системах управления энергетическим оборудованием. Эта модель представлена в работе [31] , при ее разработке использована инструментальная система САПДиТ Киевского института проблем моделирования в энергетике. 6.3. В вычислительной модели воспроизводятся статические и динамические характеристики объекта управления, аппаратуры управления, регулирующих органов, систем измерения переменных, устройств отображения информации и т.д. в соответствии с техническими данными конкретной САУ. Оператор САУ имеет возможность через информационный графический интерфейс получать всю необходимую информацию о состоянии САУ, а через моторный интерфейс - произвести необходимые переключения в системе управления, установить динамические и статические параметры управляемого объекта и параметры настройки аппаратуры управления. Система регистрации позволяет записать графики изменения любых переменных во времени для оценки динамических свойств САУ и ее элементов.

В комплексе программ предусмотрено моделирование : 1) алгобло-:ов контроллера Р-112; 2) типовых систем регулирования теплоэнерге-ических объектов; 3) систем регулирования котла с реализацией на тпаратуре Р-112.

6.4. Модели алгоблоков Р-112 построены следующим образом. Модель каждого алгоблока имеет два графических окна. В первом окне 1зображена структурная схема алгоритма, в которой при помощи мыши 1а все входы алгоритма могут быть подданы аналоговые и дискретные ¡игналы. Во втором окне изображен пульт оператора, на котором с по-лощью мыши могут быть выполнены операции по программированию шгоблока путем имитации нажатия соответствующих клавиш, а с по-лощью цифровых и световых индикаторов, как и на реальном пульте, ложет быть получена вся необходимая информация о состоянии алго-5лока. Модель отображает все функции алгоблоков и позволяет ^регистрировать переходные процессы по всем его выходам.

Модели типовых систем регулирования ориентированы на примене-ме аппаратуры Р-112 и не связаны ни с одной конкретной технологиче-:кой системой. Это позволяет использовать модели типовых систем ре-улирования при исследовании приемлемых вариантов при проектиро-5ании системы регулирования любым объектом. Предусмотрено моде-тирование одноконтурных, двухконтурных и каскадных систем регулирования. Модель участка объекта регулирования для всех систем зада-зтся передаточной функцией вида

Щя)

(1+74?)

де и - степень астатизма.

Аппаратура управления в моделях типовых САУ представлена регу-чирующими релейными блоками, предназначенными для управления леханизмами с постоянной скоростью, сумматорами, дифференцирую-цими, интегрирующими и др. блоками. В моделях типовых систем регу-тирования имеется по пять окон, в каждом из которых реализованы информационный и моторный интерфейсы : 1) структурная схема сис-емы с отображением значений основных переменных и возможностью зыполнения действий оператора (перевод управления на автоматиче-жий и дистанционный режим, установка масштаба времени, сброс лодели в исходное состояние и др.); 2) окно ввода параметров регули-)уемого объекта; 3) окно ввода параметров аппаратуры регулирования; I) два окна с инструкциями по настройке системы регулирования.

Модель одной из основных систем регулирования барабанного котла - системы регулирования питания котла водой - является примером полномасштабного моделирования системы регулирования с детальным отображением всех алгоблоков и функций аппаратуры управления, участков регулирования, логических функций системы, устройств сигнализации и защиты. В этой модели использовано математическое описание объекта регулирования питания котла водой, разработанное в [24]. Модель содержит девять окон, при помощи которых реализуется информационный и графический интерфейсы :1) титульное окно с указанием реквизитов разработки; 2) функциональная схема системы;3) алгоритмическая схема регулирующей аппаратуры; 3) фрагмент блочного щита управления в связи с системой регулирования питания котла водой; 5) ввод параметров объекта регулирования; 6) два окна ввода параметров настройки алгоблоков системы регулирования; 7) два окна инструкций по наладке системы регулирования.

Рассмотренная КМСАУ прошла всестороннее тестирование и испытания и была внедрена в Дальтехэнерго для подготовки наладчиков систем регулирования и в ДВГТУ для проведения лабораторных работ по курсу автоматизации технологических процессов ТЭС.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе научно обоснована и решена практически задача создания установок для экспериментального исследования систем управления на основе композиционной модели, представляющей собой сочетание разных видов моделей. Для достижения этого результата были решены следующие задачи:

1. Введено понятие композиционной модели САУ, рассмотрена ее структура.

2. Установлены критерии подобия композиционных моделей и в том числе сформулирован новый критерий подобия композиционных моделей общего вида, равный произведению коэффициентов передачи интерфейсных блоков в базисном контуре.

3. Создана универсальная экспериментальная установка для исследования САУ на основе сочетания аналоговой или вычислительной модели объекта и натурной аппаратуры управления, в том числе: разработана конструкция, обеспечивающая за счет сменных адаптеров и коммутационнного поля возможность подключения к установке любых существующих типов аппаратуры управления и средств вычислительной техники;

с целью исключения перекрестных связей между переменными состояния использовано каноническое преобразование исходного математи-

ческого описания управляемого объекта, что позволяет обеспечить натурный масштаб времени в вычислительной модели и повышает ус-_________

тойчивость аналоговой модели;

для исключения ненаблюдаемых и неуправляемых переменных состояния предложены эквивалентные преобразования состояния исходного математического описания управляемого объекта, позволяющие создать минимальную модель объекта.

4. Предложена принципиально новая конструкция интерфейсного блока композиционной модели, обеспечивающая воспроизведение натурного теплового процесса в экспериментальной установке и возможность подключения натурных измерительных преобразователей тепловых параметров.

5. С применением композиционной модели создана и экспериментально исследована новая система регулирования температуры перегретого пара на котлах с пароохладителем поверхностного типа. Эта система регулирования внедрена и успешно эксплуатируется на ряде энергетических объектов.

6. Создана новая система управления тепловыми нагрузками котлов ТЭС с поперечными связями, исключающая нерегулируемые перетоки пара через общий паропровод. На композиционной модели экспериментально исследованы два варианта этой системы управления, рекомендуемые к внедрению.

7. Разработан комплекс компьютерных программ для реализации вычислительной модели системы управления как основы композиционной модели, предназначенной для освоения микропроцессорных контроллеров и САУ, построенных с использованием этих контроллеров.

8. На основе композиционных моделей с натурной аппаратурой управления, представленных в диссертации, на предприятии Дальтех -энерго АО Дальэнерго создан единственный в энергетической отрасли Дальнего Востока центр подготовки наладочного персонала для энергетических предприятий, на которым за время его существования

(с 1975 г) подготовлено более 600 специалистов.

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Испытания технических систем: обзор./ Кочубиевский И.Д., Страж-мейстер В.А., Калиновская Л.В., Умников Ю.Д. М.: ЦНИИТЭИприбо-ростроения, 1977. 36 с.

2. Веников В.А. Теория подобия и моделирования . Изд. 2-е. М.: Высшая школа, 1976. 479 с.

3. Умников Ю.Д. Критерии подобия композиционных моделей.// Сб. ст.

"Энергетика и энергосберегающие технологии". Владивосток: Дальневост. Гос. техн. ун-т, 1996 (в печати).

4. Умников Ю.Д., Волынец Л.Т. Универсальный тренажер./ Экспресс-информация "Энергетика и электрификация", сер. "Эксплуатация и ремонт электростанций"./ М.: Информэнерго, вып.1, 1983. С.8 - 11.

5. Умников Ю.Д., Бугаенко Ю.Д. Использование тренажера для обучения персонала методам настройки систем регулирования. / Экспресс -информация "Энергетика и электрификация", сер. "Эксплуатация и ремонт электростанций" / М.: Информэнерго, вып. 1, 1983. 11 - 13.

6. Боглаев Ю.П. Вычислительная математика и программирование. М.: Высшая школа, 1990. 544 с.

7. Умников Ю.Д. Минимальная модель многомерной системы.// Сб. "Исследования и испытания систем управления". Владивосток: ДВНЦ АН СССР, Институт втоматики и процессов управления, 1977. С.32 - 43.

8. Умников Ю.Д. Динамическая модель многомерной системы регулирования.// Сб. "Исследования и испытания систем управления"

. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, Институт автоматики и процессов управления, 1977. С.22 - 31.

9. Форд Б., Пул Д. С. Т. Развитие библиотеки NAG. // Сб." Зарубежные библиотеки и пакеты программ по вычислительной математике ". Под ред. У. Кауэлла. Пер с англ. М.: Наука, 1993. 344 с.

10. Умников Ю.Д. Разработка программы структурного моделирования систем управления. // Тезисы докладов XXXIV юбилейной науч.-техн. конф.ДВГТУ. Книга 2. Владивосток: Дальневост. Гос. техн. ун-т, 1994. С.21.

11. Вашны Е. Динамика измерительных цепей. Пер. с нем. под ред. Р.Р.Харченко. М.: Энергия, 1969. 287 с.

12. Тепловые трубы. Пер. с англ. и нем. Сб. статей под ред. Э.Э.Шпильрайна. М., Мир, 1973. 322 с.

13. Умников Ю.Д. Устройство для моделирования динамики процессов парообразования и конденсации.

А.С. 468563 СССР, МКИ G06g 7/56.

14. Кочубиевский И.Д., Умников Ю.Д. Тепловая труба.

A.C. 494946 СССР, МКИ F28d 15/00.

15. Кочубиевский И.Д. , Умников Ю.Д. , Сатаев А.Г. Устройство для моделирования динамики процессов парообразования и конденсации. A.C. 596972 СССР , МКИ G06g 7 / 56.

16. Умников Ю.Д. Кагановский И.А. Регулятор температуры прямого действия. A.C. 1287127 СССР , МКИ G05d 23 / 08.

17. Резников А.Н., Резников Л.А. Тепловые процессы в технологических системах. М. : Машиностроение, 1990. 288 с.

18. Умников Ю.Д. Динамические модели автоматизированных теплоэ -нергетических систем.// Тезисы докладов XXV науч. - техн. конф. ДВПИ. Владивосток: Дальневост. политехи ин-т 1978. С. 128 - 130.

19. Ротач В .Я. Расчет динамики промышленных автоматических систем регулирования. М.: Энергия, 1973. 440 с.

20. Чермак И., Петерка В. , Заворка И. Динамика регулируемых систем в теплоэнергетике и химии. Перевод с чешского под ред. Райбмана Н.С. М.: Мир, 1972. 623 с.

21. Забродов В.К., Умников Ю.Д. Устройство для регулирования температуры перегретого пара. A.C. 767453 СССР, МКИ F22g 5 /16.

22. Умников Ю.Д. Приближенная идентификация объекта и настройка промышленных систем регулирования.//Тезисы докладов XXÜI науч.-техн.конф. ДВПИ. Владивосток : Дальневост. политехи, ин-т, 1975. С.208 -210.

23. Кузищин Е.Ф., Зверьков В.П., Грязнов И.Е. Применение программируемых приборов Протар в системах регулирования барабанных котлов.//Теплоэнергетика ,1995 № 10. С.11-14

24. Профос П. Регулирование паросиловых установок. Пер с нем. под ред. Давыдова Н.И. М.: Энергия, 1967 . 368 с.

25. Рекомендации по настройке автоматических систем регулирования теплоэнергетических процессов на моделирующем стенде./ Умников Ю.Д.,Волынец Л.Т и др. М.: СПО Союзтехэнерго, 1978. 138 с.

26. Умников Ю.Д., Волынец Л.Т. Моделирование группы параллельно включенных парогенераторов как объекта регулирования тепловой нагрузки. // Тезисы докладов XXIII научно-технической конференции ДВПИ. Владивосток : Дальневост. политехи, ин-т, 1975. С. 141 -142.

27. Умников Ю.Д. Способ регулирования производительности парогенераторов. A.C. 966402 СССР, МКИ F22b 35 / 00

28. Умников Ю.Д.. Способ регулирования давления пара в общей магистрали. A.C. 861836 СССР, МКИ F22b 35 / 00

29.Умников Ю.Д. Обобщение опыта обучения персонала Минэнерго СССР методам настройки систем регулирования с применением тренажеров./ М.: ВНТИЦ, per. №Б 896602, 1980. 49 с.

30. Умников Ю.Д., Волынец Л.Т., Бугаенко Ю.Д. Опыт обучения

персонала ТЭС Минэнерго СССР методам настройки регуляторов с применением тренажеров // Энергетик. 1981, №10 . С.9 -10.

31.Умников Ю.Д. Комплекс компьютерных моделей промышленных систем регулирования для исследования оптимизации параметров настройки.// Тезисы докладов XXXV науч.-техн. конф. ДВГТУ. -Владивосток: Дальневост. Гос. техн. ун-т, 1996. С.27 - 28.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Умников Ю.Д. Тренажер для обучения настройке САР теплотехнических объектов. // Труды ДВПИ т. 90, Владивосток: Дальневост. политехи. ин-т, 1974. С.76 - 83.

2. Умников Ю.Д.. Устройство для моделирования динамики процессов парообразования и конденсации.

А.С. 468563 СССР, МКИ G06g 7/56.

3. Липатников Г.А., Умников Ю.Д. Стенд - тренажер с аппаратурой автоматического регулирования и его применение в учебном процессе. // Тезисы докладов всесоюной науч.- техн. конф. "Техническое обеспечение учебного процесса и технические средства обучения в высших и средних специальных учебных заведениях."

М.: ВСНТО, 1975. С.46 - 47.

4. Умников Ю.Д., Волынец Л.Т. Моделирование группы параллельно включенных парогенераторов как объекта регулирования тепловой нагрузки. // Тезисы докладов XXIII науч.- техн. конф. ДВПИ. Владивосток: Дальневост. политехи, ин-т, 1975. С.141 - 142.

5. Умников Ю.Д. Приближенная идентификация объекта и настройка промышленных систем регулирования.//Тезисы докладов XXIII науч.-техн. конф. ДВПИ. Владивосток: Дальневост. политехи, ин-т, 1975. С.208 - 210.

6. Кочубиевский И.Д., Умников Ю.Д. Тепловая труба. А.С.494946 СССР, МКИ F28d 15/00.

7. Умников Ю.Д., Липатников Г.А., Мельников Б.Н. Стенд-тренажер

" АВМ -. реальная аппаратура регулирования" и его применение при обучении в вузе. // Тезисы докладов межвуз.науч.- метод, конф. "Технические средства и программированное обучение в учебном про-цессе".Уфа: Уфимский авиационный институт, 1975. 396 - 397.

8. Испытания технических систем: обзор./ Кочубиевский И.Д., Страж-мейстер В.А., Калиновская Л.В., Умников Ю.Д.

М.: ЦНИИТЭИприборостроения, 1977. 36 с.

9. Умников Ю.Д. Построение динамических моделей паросиловых уста-

новок с измеряемыми переменными состояния. // Межвуз. сб. "Эффективность теплоэнергетических процессов", вып.1. Владивосток: Дальневост. Гос. университет, 1976. С.109-117.

10. Умников Ю.Д. Минимальная модель многомерной системы. // Сб. "Исследования и испытания систем управления". Владивосток: ДВНЦ АН СССР, Институт автоматики и процессов управления, 1977. С.32-43.

11. Умников Ю.Д. Динамическая модель многомерной системы регулирования. // Сб. " Исследования и испытания систем управления" . Владивосток: ДВНЦ АН СССР, Институт автоматики и про -цессов управления, 1977. С.22 - 31.

12. Рекомендации по настройке автоматических систем регулирования теплоэнергетических процессов на моделирующем стенде./ Умников Ю.Д.,Волынец Л.Т и др. М.: СПО Союэтехэнерго, 1978. 138 с.

13. Кочубиевский И.Д., Умников Ю.Д., Сатаев А.Г. Устройство для моделирования динамики процессов парообразования и конденсации. A.C. 596972 СССР , МКИ G06g 7 / 56.

14. Умников Ю.Д. Динамические модели автоматизированных теплоэнергетических систем. // Тезисы докладов XXV науч. - техн. конф. ДВПИ. Владивосток: Дальневост. политехи ин-т . 1978. С. 128 - 130.

15. Умников Ю.Д. Обобщение опыта обучения персонала Минэнерго СССР методам настройки систем регулирования с применением тренажеров./ М.: ВНТИЦ, per. №5896602, 1980. 49 с.

16. Забродов В.К., Умников Ю Д. Устройство для регулирования температуры перегретого пара.

A.C. 767453 СССР, МКИ F22g 5/16

17. Умников Ю.Д.. Способ регулирования давления пара в общей магистрали. A.C. 861836 СССР, МКИ F22b 35 / 00.

18. Умников Ю.Д., Волынец Л.Т., Бугаенко Ю.Д. Опыт обучения персонала ТЭС Минэнерго СССР методам настройки регуляторов с применением тренажеров // Энергетик. 1981, №10 . С.9 - 10.

19. Умников Ю.Д.. Способ регулирования производительности пароге -нераторов. A.C. 966402 СССР, МКИ F22b 35 / 00.

20. Умников Ю.Д., Волынец Л.Т. Универсальный тренажер.// Экспресс-информация "Энергетика и электрификация", сер. "Эксплуатация и ремонт электростанций". М.: Информэнерго, вып.1, 1983. 8 - 11 с.

21. Умников Ю.Д., Бугаенко Ю.Д. Использование тренажера для обучения персонала методам настройки систем регулирования. // Экспресс - информация "Энергетика и электрификация", сер. "Эксплуатация и ремонт электростанций" / М.: Информэнерго,

вып. 1, 1983. С.11 -13.

22. Умников Ю.Д. Кагановский И.А. Регулятор температуры прямого

действия. А.С. 1287127 СССР , МКИ в05д 23 / 08.

23. Краковяк Б.Н., Умников Ю.Д. Разработка имитационной модели для исследования следящих приводов подач станков. // Тезисы докладов 4-й Дальневосточной науч.-техн. конф. "САПР и надежность ав -томатизированного производства в машиностроении". Владивосток: Дальневост. политехи, ин-т, 1990. С.85 - 86.

24. Краковяк Б.Н., Умников Ю.Д. Исследование гидравлических следящих приводов с использованием пакета программ "синус". // Тезисы докладов XXXI науч.-техн. конф. ДВПИ - Владивосток: Дальневост. политехи, ин-т, 1992. С.18-20.

25. Умников Ю.Д. Разработка программы структурного моделирования систем управления. // Тезисы докладов XXXIV юбилейной науч.-техн. конф. ДВГТУ. Книга 2. Владивосток: Дальневост. Гос. техн. ун-т, 1994,-С.21.

26. Умников Ю.Д. Комплекс компьютерных моделей промышленных систем регулирования для исследования оптимизации параметров настройки. // Тезисы докладов XXXV науч.-техн. конф. ДВГТУ. -Дальневост. Гос. техн. ун-т, 1996. С.27 - 28.

27. Умников Ю.Д. Критерии подобия композиционных моделей.// Сб. ст. "Энергетика и энергосберегающие технологии". Владивосток: Дальневост. Гос. техн. ун-т, 1996 (в печати).