автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Разработка мобильного модуля для исследования динамики и отладки алгоритмов регулирования систем локальной автоматики в составе современных распределенных автоматизированных систем

На правах рукописи

004609546

Морозов Роман Борисович

Разработка мобильного модуля для исследования динамики и отладки алгоритмов регулирования систем локальной автоматики в составе современных распределенных автоматизированных систем

Специальность 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и

систем управления

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

з о СЕН 2010

Москва-2010

004609546

Работа выполнена на кафедре Управления и информатики Московского энергетического института (технического университета)

Научный руководитель: доктор технических наук

профессор

Колосов Олег Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук

профессор

Романов Михаил Петрович

Ведущая организация: ЗАО "АтлантикТрансгазСистема"

Защита состоится 22 октября 2010 г. в 16 часов 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.157.16 при Московском энергетическом институте (техническом университете) по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 17, ауд. Г-306.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института (технического университета).

Отзывы в двух экземлярах, заверенные печатью, просьба направлять по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый совет МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан _2010 года

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.157.16 кандидат технических наук

кандидат технических наук

доцент

Зверьков Владимир Петрович

доцент

С.А. Чернов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Диссертационная работа посвящена разработке мобильного модуля для исследования динамки и отладки алгоритмов регулирования систем локальной автоматики в составе современных распределенных автоматизированных систем.

Актуальность работы. Современная автоматизированная распределенная система диспетчерского контроля и управления (БСАБА-система) - это комплекс программных и технических средств, предназначенный для автоматизации управления технологическим оборудованием на предприятиях. Несмотря на то, что техническая реализация БСАИА-системы может осуществляться различными техническими средствами, общие принципы ее построения сохраняются неизменными. Подобные системы программируются и пеализуются под конкретные объекты и в большинстве случаев не позволяют обслуживающему персоналу проводить сложные отладочные работы. В то же самое время, разработчики подобных распределенных систем сталкиваются с проблемами выбора, отладки и внедрения алгоритмов регулирования локальных систем автоматики сложных объектов в промышленную эксплуатацию. Часто объекты, для которых разрабатываются ЪСАОА-системы, хотя и предназначены для решения одних и тех же задач, однако реализованы в различные годы и имеют в своем составе разнотипное оборудование. Характерным примером служат городские системы контроля и управления отоплением и горячим водоснабжением. Центральные тепловые пункты (ЦТП) в одном и том же районе могут иметь различное основное технологическое оборудование (теплообменники, насосы, датчики и т.д.) и поэтому требуют настройки регуляторов систем автоматического управления (САУ) под конкретные динамические характеристики оборудования, входящего в контур управления. Аналогичные задачи возникают и в уже действующих системах, когда производится частичная модернизация или замена технологического оборудования.

Для сложного объекта решение задачи выбора наиболее эффективного, с точки зрения поставленного критерия, алгоритма локального регулирования часто не является возможным путем использования действующей системы автоматического управления, т.к. на неё, как правило, возложено множество иных, дополнительных функций, не связанных напрямую с регулированием данного параметра.

В ходе апробации и внедрения выбранного алгоритма регулирования в опытную промышленную эксплуатацию, проведение экспериментов на действующей САУ может нарушить ее работу и, в некоторых случаях, даже повлечь за собой возникновение аварийных ситуаций.

В связи с этим актуальной задачей является создание мобильного модуля, представляющего собой программно-аппаратный комплекс, позволяющий, не нарушая работы подсистем действующей САУ и без

вывода САУ в режим обслуживания, повысить эффективность работы существующих алгоритмов регулирования или апробировать новые алгоритмы регулирования в отдельно взятых контурах САУ.

На данный момент на рынке существует множество видов как аналоговых, так и цифровых регуляторов, позволяющих взять на себя управление одним или несколькими контурами САУ. Обычно такие устройства либо используют различные алгоритмы самонастройки для определения параметров регулятора, либо предлагают ввод этих параметров в ручном режиме. Однако, как правило, функциональности таких устройств недостаточно для осуществления сравнительного анализа различных алгоритмов регулирования и оценки качества регулирования. Между тем, оценка качества регулирования, в особенности на объектах с большими постоянными времени (например, тепловые объекты), является трудоемкой задачей.

Цель диссертационной раишы — разработка с общих позиций структуры и конкретная реализация мобильного программно-аппаратного модуля для исследования и отладки алгоритмов регулирования систем локальной автоматики в объектах с большими постоянными времени на примере системы регулирования тепературы горячего водоснабжения (ГВС) на центральных тепловых пунктах (ЦГП). Модуль должен относительно просто интегрироваться с одним или несколькими контурами действующей САУ, иметь удобные средства для локального и удаленного сбора больших объемов статистической информации с целью сравнительного анализа различных алгоритмов регулирования, интерфейсы для наглядного отображения в реальном времени значений дискретных и аналоговых параметров режима. Также должны быть предусмотрены средства, позволяющие как локально, так и удаленно изменять параметры алгоритма регулирования в реальном времени и, при необходимости, проводить активные и пассивные эксперименты на объекте управления с целью получения новых знаний об элементах системы.

Задачи исследования:

1. Анализ существующих подходов к реализации многоуровневых распределенных автоматизированных систем, имеющих уровни локальных систем автоматики, и выработка требований и основных принципов построения мобильного модуля для исследования и настройки систем локальной автоматики.

2. Исследование эффективности алгоритма регулирования с точки зрения частоты переключений исполнительных механизмов при сохранении требуемой точности системы и качества функционирования локальной системы на примере существующей системы горячего водоснабжения ЦТП с реализованным на базе контроллера MOSCAD алгоритмом ПИД регулирования.

3. Исследование влияния особенностей численного дифференцирования на динамику систем с ПИД-регулятором.

4. Исследование основных элементов системы регулирования температуры ГВС на ЦТП (проведение параметрической и структурной идентификации).

Научная новизна:

1. Разработаны принципы структурного построения мобильного модуля и реализован такой модуль для проведения исследований динамики систем и отладки алгоритмов регулирования систем локальной автоматики в составе современных распределенных автоматизированных систем, не нарушая при этом функционирования других контуров системы и работы САУ в целом.

2. С использованием разработанного мобильного модуля показана возможность теоретического анализа и экспериментальных исследований функционирования как элементов локальной системы (на примере системы ГВС) так и всей системы в штатном режиме с целью улучшения ее технико-экономических и эксплуатационных характеристик.

3. Предложен метод расчета параметров дифференциальной составляющей в цифровом алгоритме ПИД-регулирования, повышающий качество регулирования в системах с ПИД-регулятором.

На защиту выносятся:

1. Принципы структурного построения мобильного модуля для проведения исследований динамики систем и отладки алгоритмов регулирования систем локальной автоматики в составе современных распределенных автоматизированных систем, не нарушая при этом функционирования других контуров системы и работы САУ в целом.

2. Метод расчета параметров дифференциальной составляющей в цифровом алгоритме ПИД-регулирования, повышающий качество регулирования в системах с ПИД-регулятором.

3. Результаты исследования, проведенного на имитационной модели системы регулирования температуры ГВС на ЦТП.

4. Результаты по идентификации основных элементов системы и повышению эффективности алгоритма регулирования температуры ГВС на ЦТП, полученные при помощи разработанного программно-аппаратного комплекса средств.

Практическая значимость:

1. Разработана имитационная модель системы регулирования температуры ГВС на ЦГП, предоставляющая обслуживающему персоналу удобные средства для поиска наиболее эффективных с точки зрения поставленных критериев алгоритмов регулирования.

2. Спроектирован и сконструирован мобильный модуль на базе контроллера МОЗСАО, представляющий собой аппаратно-

программный комплекс средств для апробирования и внедрения алгоритмов регулирования локальных систем с целью улучшения их технико-экономических и эксплуатационных характеристик.

3. Разработаны средства программного обеспечения (ПО) на базе контроллера МОБСАО, позволяющие:

- как локально, так и удаленно производить сбор больших объемов статистической информации с целью сравнительного анализа различных алгоритмов регулирования;

- взаимодействовать с интерфейсами наглядного отображения в реальном времени значений дискретных и аналоговых параметров режима;

- удобно проводить активные и пассивные эксперименты на объекте управления с целью получения новых знаний об элементах системы.

Публикации. По результатам работы имеется 4 публикации. В том числе одна в журнале, входящем в перечень ВАК.

Апробация работы. Результаты работы обсуждены на следующих

конференциях и семинарах:

1. XV международный научно-технический семинар "Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации". Сентябрь, 2006 г., Алушта.

2. Тринадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика". 1-2 марта 2007 г.

3. XVI международный научно-технический семинар "Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации". Сентябрь, 2007 г., Алушта.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения, списка литературы из 81 наименования и приложения, изложенных на 168 страницах машинописного текста, содержит 102 рисунка, 13 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ:

Во введении приводится актуальность темы, рассматриваются предпосылки для проведения исследований, приводится научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе диссертации приводится краткий обзор современных распределенных систем (З'С/ИМ-систем) на локальных и территориально распределенных объектах, далее подробно рассматривается БСАБА-система на базе контроллеров МОБСАО, достаточно широко применяемая для автоматизации ЦТП. Затем, в качестве примера, проводится исследование

эффективности алгоритма регулирования температуры в контуре горячего водоснабжения.

SCADA-система управления ЦГП представляет собой территориально распределенную систему, которая функционирует по следующему принципу. На каждом из автоматизируемых ЦТП, входящих в описываемую SCADA-систему, установлен шкаф автоматики CAT ЦТП, который обеспечивает как локальное, так и удаленное управление объектом, а также передачу данных в центральные диспетчерские пункты по радио-каналам и GSM-каналам.

К основным функциям САУ ЦТП относится решение следующих задач:

• управление группами насосов холодного водоснабжения, горячего водоснабжения и отопления, а также подпиточными насосами;

• регулирование температуры воды горячего водоснабжения (ГВС) и температуры воды центрального отопления в зависимости от температуры наружного воздуха;

• контроль состояния оборудования: включение, отключение, неисправность;

• измерение параметров: температур, давлений, расхода воды, тепла и электроэнергии;

• контроль несанкционированного проникновения на ЦТП;

• передача информации в центральный диспетчерский пункт.

Система регулирования температуры ГВС является одной из подсистем системы автоматизированного управления ЦТП. Основными составляющими системы ГВС являются трубопроводы сетевой воды, трубопроводы к потребителю и от потребителя, теплообменник, исполнительные механизмы, управляемый клапан, система датчиков, приводный механизм и регулятор. Функциональная схема системы представлена на Рис. 1.

Вода к теплостанции

Потребитель N Водопровод

Обратный Повысительный клапан насос

Рис. 1 Функциональная схема системы регулирования температуры ГВС на ЦТП

Регулируемым параметром в системе является температура прямой воды, поступающей к потребителю (I). Температура прямой воды в системе должна поддерживаться постоянной в условиях действия возмущения, причиной которого является непостоянный расход горячей воды на стороне потребителей и, вследствие чего, повысительный насос производит докачку в контур ГВС не нагретой воды, нормализуя давление в контуре. Также среди факторов, влияющих на температуру прямой воды, можно выделить непостоянство температуры и давления горячей сетевой воды, поступающей с теплостанции.

Регулирование температуры в системе ГВС происходит по следующей схеме. Датчик температуры, представляющий собой термосопротивление, измеряет температуру прямой воды Т, поступающей к потребителю. Сигнал с датчика поступает в регулятор, и, в зависимости от измеренной температуры и уставки Г*, регулятором вырабатывается управляющее воздействие, которое преобразуется широтно-импульсным модулятором в импульс на открытие или закрытие клапана. Управление приводным механизмом клапана, регулирующего подачу горячей сетевой воды с теплостанции, осуществляется с помощью исполнительных реле.

Срок безотказной службы регулирующей аппаратуры существенно уменьшается из-за чрезмерно частого срабатывания реле под действием возмущений, причиной которых является случайный характер потребления горячей воды.

В контуре управления температурой ГВС на ЦТП в качестве алгоритма регулирования используется широко распространенный классический цифровой алгоритм ПИД-регулирования:

«» = + +кд(е„ -£„-,) (1)

/.о

Однако работа существующего алгоритма регулирования не является эффективной с точки зрения минимизации частоты переключений исполнительных механизмов при обеспечении требуемого качества поддержания температуры теплоносителя, следствием чего является преждевременный износ регулирующей аппаратуры.

В ходе экспериментов по параметрической настройке существующего алгоритма регулирования температуры на различных объектах не удалось существенно сократить частоту переключений исполнительных механизмов при обеспечении требуемого качества поддержания температуры теплоносителя.

Было показано, что рассматриваемая З'СЛ.Ш-система управления ЦТП не обладает необходимыми для поиска более эффективного алгоритма регулирования средствами. Во-первых, нет средств и методов для получения и обработки данных для сравнения эффективности различных алгоритмов регулирования. Во-вторых, нет возможности, не нарушая работы других подсистем БСАБА-системы, проводить активные эксперименты, необходимые для оценки эффективности того или иного алгоритма регулирования. Также при проведении таких экспериментов существует риск возникновения аварийных ситуаций. Помимо этого, отсутствуют удобные средства для идентификации элементов системы с целью дальнейшего поиска более эффективного алгоритма управления.

Для решения задачи повышения эффективности регулирования было предложено спроектировать аппаратно-программный комплекс средств, который обеспечил бы всю вышеописанную необходимую функциональность, не реализованную в функционирующей САУ.

Вторая глава диссертации посвящена исследованию влияния алгоритмов численного дифференцирования, построенных на основе различных интерполяционных полиномов, на динамику систем с ПИД-регулятором.

Показано, что с точки зрения расчета оценки производной в режиме реального времени наиболее интересными являются оценки производной, полученные на основе интерполяционного полинома Ньютона, т.к. при расчете оценки производной на основе интерполяционного полинома Ньютона используются только значения, предшествующие моменту времени, для которого ведется расчет оценки производной:

У С о) = ¿[ау-, +{а2У-2 +••■] (2)

Далее проводится анализ частотных характеристик алгоритмов численного дифференцирования, полученных на основе интерполяционного полинома Ньютона при учете различного количества первых слагаемых (Рис.

2), при этом оцениваются точность дифференцирования в полосе пропускания, и устанавливается влияние интервала дискретизации на точность оценки производной.

Рис. 2 Амплитудно-частотные Ь(а>) и фазочастотные р(а>) характеристики алгоритмов численного дифференцирования с использованием одного, двух и трех первых слагаемых производной интерполяционного полинома Ньютона (кривые 2, 3 и 4 соответственно) для интервала дискретизации А1=0.1 с и ЛАЧХ и ФЧХ идеального дифференцирующего звена

(кривая 1).

Для проведения исследований по оценке влияния алгоритмов численного дифференцирования на качество регулирования в системе ГВС на ЦТП в пакете БтиНпк МайаЪ были реализованы модели системы (Рис. 3). В ходе исследований было показано, что выбор интерполяционного полинома для численного расчета производной, интервала дискретизации между отсчетами производной и количества первых слагаемых интерполяционного полинома, используемых для расчета производной, могут повысить эффективность (с точки зрения минимизации переключений регулирующей аппаратуры при сохранении требуемого качества регулирования) используемого алгоритма регулирования.

Рис. 3 Модель системы регулирования температуры ГВС с ПИД-регулятором, реализующим численный расчет производной составляющей на основе первых трех слагаемых интерполяционного полинома Ньютона

В третьей главе обосновывается необходимость создания мобильного модуля, предлагаются принципы структурного построения модуля. Далее модуль проектируется и конструируется, рассматривается программный и аппаратный его состав, а также схема его интеграции с действующей САУ. В результате проведенного анализа были предложены следующие принципы структурного построения мобильного модуля для проведения исследований динамики систем и отладки алгоритмов регулирования систем локальной автоматики в составе современных распределенных автоматизированных систем. Мобильный модуль должен иметь в своем составе следующие функциональные блоки:

1. Блок, обеспечивающий информационную, программную и аппаратную независимость модуля от не исследуемых подсистем, входящих в САУ объекта;

2. Блок, предоставляющий возможность простой интеграции модуля с одним или несколькими исследуемыми контурами объекта управления;

3. Блок, предусматривающий накопление больших объемов статистической информации с целью идентификации элементов системы и сравнения эффективности функционирования различных алгоритмов регулирования;

4. Блок, предоставляющий возможность проведения как пассивных, так и активных экспериментов на объекте управления с целью получения новых знаний об элементах системы;

5. Блок, обеспечивающий как локальное, так и удаленное управление функциями модуля.

Разработанный модуль приведен на Рис. 4.

Рис. 4 Аппаратный состав модуля

В состав модуля входят корпус, объединяющий все компоненты модуля в единый конструктив (10), блок центрального процессора MOSCAD-L (2), GSM-модем (не изображен на рисунке), блоки питания разных типов (6), ЖК-панель (1) для наглядного отображения и ввода различных данных, розетка 220В (9). Для сопряжения ЦПУ с датчиками и исполнительными механизмами объекта управления используются платы на 16 аналоговых входов (4), 32 дискретных входа (3), 32 дискретных выхода (3), преобразователи термосопротивления (7) и блок силовых исполнительных реле (5) на 8 дискретных выходов.

Корпус небольших размеров и небольшой вес делает модуль мобильным и удобным для транспортировки.

Модуль CPU обеспечивает средства для сохранения истории контролируемых параметров и накопления статистики по работе алгоритмов, средства для изменения алгоритма регулирования или параметров алгоритма

без перепрограммирования контроллера, средства, позволяющие при некорректной работе тестируемого алгоритма быстро перевести систему в режим ручного управления, избежав возникновения аварийных ситуаций.

GSM-модем позволяет осуществлять удалённое управление всеми функциями модуля и даёт возможность удалённого доступа к базе данных контроллера.

Панель оператора предоставляет средства для наглядного отображения текущих значений параметров режима и возможности для проведения активных экспериментов на объекте управления.

Модули ввода/вывода различных типов предоставляют возможность простой интеграции модуля к действующей САУ, обеспечивая при этом информационную, программную и аппаратную независимость модуля от не исследуемых подсистем, входящих в САУ.

В состав дополнительного модуля входят 4 основные программные компоненты оригинальной разработки:

1. Драйвер протокола Modbus (реализует Master и Slave протокола Modbus для взаимодействия модуля центрального процессора с панелью оператора и аналоговыми и дискретными платами ввода/вывода);

2. Программа панели оператора, обеспечивающая доступ ко всем необходимым параметрам в базе данных контроллера и дающая возможность проводить активные и пассивные эксперименты на исследуемом контуре САУ;

3. Программа контроллера на языке лестничных диаграмм (реализует логику основного алгоритма, осуществляет вызов функций из с-программы);

4. Программа на языке программирования С (реализует сложные математические вычисления в алгоритме регулирования, таймеры, управление платами ввода/вывода и др.).

Спроектированный и сконструированный модуль, после его интеграции в контур регулирования температуры ГВС на ЦТП, предоставил все необходимые средства для идентификации элементов системы с целью последующего создания имитационной модели системы и выбора наиболее эффективного с точки зрения поставленного критерия алгоритма регулирования.

Модуль также обеспечил удобство апробирования и внедрения алгоритмов регулирования, предоставил возможность удобного сбора всей необходимой статистической информации для сравнительного анализа работы алгоритмов и качества регулирования.

Также модуль минимизировал риск возникновения аварийных ситуаций на объекте во время апробации различных алгоритмов регулирования, т.к. модуль, интегрированный в контур регулирования температуры ГВС на ЦТП, является независимым от действующего шкафа CAT ЦТП, реализующего управление объектом.

В четвертой главе описывается методика и непосредственно проводится структурная и параметрическая идентификация основных элементов системы регулирования температуры ГВС на ЩП (теплообменника, управляемого клапана, возмущения, причиной которого является случайное потребление горячей воды) посредством дополнительного модуля с целью создания точной имитационной модели системы.

Было показано, что теплообменник в случае, если входньм сигналом является уставка температуры, а выходным сигналом является температура прямой воды к потребителю, может быть представлен в виде двух последовательно соединенных инерционных звеньев или звена запаздывания, последовательно соединенного с инерционным звеном (Рис. 5).

Рис. 5 Переходный процесс, полученный на реальном объекте, и процессы, полученные с помощью разностных уравнений при представлении теплообменника в виде двух последовательно соединенных инерционных звеньев, а также последовательного соединения звена запаздывания и инерционного звена

Также было установлено, что зависимость температуры прямой воды от процента открытия управляемого клапана имеет нелинейный характер (Рис. 6), однако в окрестностях рабочего режима может быть с достаточной точностью аппроксимирована линейной зависимостью.

клапана

Также был предложен и обоснован метод, позволяющий проводить моделирование случайного потребления горячей воды путем аддитивного сложения сигнала температуры прямой воды и случайного сигнала с такими свойствами, что поведение результирующего сигнала будет идентично изменениям температуры прямой воды на реальном объекте при выключенном регуляторе. Эксперименты показали, что математически сигнал с близкими к реальному объекту характеристиками может быть получен при использовании случайного сигнала типа белый шум, пропущенного через два инерционных звена.

В пятой главе обосновывается необходимость создания имитационной модели системы регулирования температуры ГВС на ЦТП, а затем описываются результаты экспериментов, на основе которых выбирается наиболее эффективный с точки зрения минимизации частоты срабатываний исполнительных механизмов при сохранении требуемого качества регулирования алгоритм. Также приводятся рекомендации по первичной параметрической настройке регулятора, учитывающие результаты идентификации элементов системы и требования к качеству регулирования.

Моделирование системы регулирования температуры ГВС позволило сделать общие выводы о влиянии методов численного расчета производной сигнала на качество переходных процессов, точность и помехоустойчивость систем с ПИД регулятором. Однако настройка коэффициентов ПИД-регулятора для конкретного ЦТП в пакете МшЬаЬ является трудоемкой процедурой и будет требовать от персонала, осуществляющего настройку регулятора, соответствующих знаний и навыков по программному продукту. К тому же, потребуется внедрить модифицированный алгоритм регулирования температуры ГВС более, чем на 150-ти объектах. Так как параметры теплообменников на различных ЦТП могут различаться (это доказывают результаты исследований по идентификации элементов

системы), то стало необходимым создание удобного инструмента, который бы дал возможность эффективно произвести параметрическую настройку регулятора для каждой системы. Стоит также принимать во внимание, что настройкой регуляторов могут заниматься люди, не владеющие пакетом моделирования БтиНпк МшЬаЪ.

В связи с вышесказанным, была разработана имитационная модель системы ГВС, позволяющая делать выводы о качестве регулирования в системе при использовании П, ПИ и ПИД регуляторов с различными параметрами настройки и при использовании различных алгоритмов численного дифференцирования. Универсальность модели и возможность её применения для настройки различных систем ГВС достигается за счёт возможности изменения параметров элементов системы, параметров возмущения, имитирующего случайное потребление горячей воды, параметров регулятора.

На Рис. 7 показана для сравнения работа ПД-регуляторов при использовании алгоритма численного расчета производной на основе интерполяционного полинома Ньютона по трем первым отсчетам (зеленым цветом) и классического алгоритма численного расчета производной по двум отсчетам (красным цветом) при действии одного и того же аддитивного возмущения, имитирующего случайное потребление горячей воды.

Файл Режим Статистика Справка

-Твылврат>ра прямой води (к потребителе) I

АЫМ > А АЛ к 1 М А N / \

тШш

■-Режим управление------

А У .Управление возмущением........:

500 10 00 1500 2 000 2500 зооо зам 4 000 4 500 ■ I г- Им^аам««*

- Рвге (ОтхритисОакрытиаАОтоп щипана) |

Ж.

;~Румое апрае лемме кпапаюм -

- Реп? (ОпфщууДакрьлицСтсп клапана) |

1000 1 500 2 000 2 500 ЗООО 3500 4 000 4500

Рис. 7 Работа ПД-регуляторов с разными методами расчета производной в дифференциальной составляющей 16

Эксперименты, проведённые на модели системы регулирования температуры ГВС на ЦТП, показали, что для минимизации частоты срабатывания исполнительных механизмов при сохранении требуемой точности системы целесообразно использовать ПД-закон регулирования, причём производную составляющую целесообразно вычислять методом на основе интерполяционного полинома Ньютона по нескольким отсчетам:

(3)

где ип - величина управляющего воздействия в текущий n-ый декретный момент времени; еп - величина рассогласования уставки и регулируемой переменной в соответствующий момент времени; кп, кд - коэффициенты

усиления cnf>TRfvrrvraf\HHr> ттпппгттшпняттьнпй и ттиЛмЪрприниятч-ипй

V --------■ -------------------------I г 1 '^ Г "Г 'Г -•

составляющих алгоритма, уп- значение контролируемого параметра в п-ый момент времени.

При использовании регулятора такого типа без потери в точности система регулирования становится более помехоустойчивой, число срабатываний исполнительных реле уменьшается примерно на 30% по сравнению с системой, где регулирование ведётся по классическому закону ПИД-регулирования.

В шестой главе приводятся результаты промышленной апробации модифицированного алгоритма регулирования температуры ГВС на ЦТП и сравнивается эффективность его функционирования с аналоговыми регуляторами PC, используемыми на некоторых ЦТП, а также с цифровыми регуляторами на базе контролеров MOSCAD, использующими классический алгоритм ПИД-регулирования.

Промышленная апробация модифицированного алгоритма регулирования и доказательство его эффективности проводились при помощи дополнительного модуля, интегрированного в САУ ЦТП. При этом САУ ЦТП функционировала в штатном режиме без вывода на обслуживание или модернизацию.

Для оценки качества регулирования и частоты срабатываний исполнительных механизмов собранные статистические данные по работе различных алгоритмов регулирования приведены в сводной таблице (Табл. 1). Период сбора данных по каждому алгоритму составил 24 часа. Следует отметить, что для чистоты эксперимента и устранения погрешностей, связанных с различной нагрузкой на систему в различные дни недели, данные по работе всех исследуемых алгоритмов собирались в один и тот же день недели.

Табл. 1 Сводная таблица по статистическим данным алгоритмов регулирования

Алгоритм регулирования 1 Уставка, "С Минимальная температура, °С Максимальная температура, "С Средняя температура, "С Общее количество срабатываний реле Среднее количество срабатывании реле за 10 мип.

ПИД-регулирование на базе регулятора РС 56 55 57,1 56,1 3156 43

ПД-регулирование с вычислением производной по двум отсчетам на базе контроллера МОвСАО 56 55 57 56,3 349 5

ПД-регулирование с вычислением производной на основе полинома Ньютона на базе контроллера МО Б САП 56 54,95 57 56,2 279 4

Из анализа таблицы видно, что аналоговый регулятор РС с ПИД-законом регулирования значительно уступает по качеству регулирования (с точки зрения минимизации частоты срабатывания исполнительных механизмов при сохранении требуемой точности системы) цифровым ПД-регуляторам, построенным на базе контролера М08СА0. Также из вышеприведенных данных можно сделать вывод, что ПД-регулятор с вычислением производной на основе интерполяционного полинома Ньютона проводит более эффективное (с точки зрения минимизации частоты срабатывания исполнительных механизмов при сохранении требуемой точности системы) регулирование, чем аналогичный регулятор с классическим методом вычисления производной по двум отсчетам. При одинаковой точности регулирования (+/- 1°С от уставки) количество срабатываний исполнительных механизмов при использовании ПД-регулятора с вычислением производной на основе интерполяционного полинома Ньютона на 22% меньше, что увеличивает технико-экономические показатели системы.

В приложении приводится описание процедуры запуска имитационной динамической модели системы регулирования температуры ГВС на ЦТП, основных функциональных блоков и параметров модели, а также руководство по использованию имитационной модели

Заключение:

1. Был проведен анализ функционирования алгоритма регулирования температуры в контуре ГВС ЦТП и выявлены его недостатки. По результатам исследования влияния операций численного дифференцирования на динамику систем с ПИД-регулятором был предложен алгоритм, способный повысить эффективность регулирования температуры ГВС с точки зрения минимизации частоты срабатывания исполнительных механизмов при сохранении требуемого качества регулирования в системе.

2. Разработан специализированный комплекс программно-аппаратных средств для оперативного исследования и наладки локальных систем управления промышленных объектов. Комплекс позволяет, не нарушая работы действующей на объекте САУ, взять на себя управление одним или несколькими контурами промышленного объекта, на которых требуется апробировать алгоритмы регулирования и на которых есть необходимость проведения дополнительных экспериментов. Комплекс предоставляет удобные средства для идентификации элементов системы и сравнения функционирования различных алгоритмов, сводя к минимуму опасность возникновения аварийных ситуаций на объекте управления.

3. Был разработан и введен в состав программных средств специализированного комплекса компьютерный имитатор системы, предоставляющий удобные средства для сравнения эффективности различных алгоритмов регулирования и сокращающий время поиска наиболее эффективного алгоритма управления для объектов большой инерционности.

4. С помощью компьютерного имитатора был отработан эффективный с точки зрения минимизации частоты срабатывания исполнительных механизмов при сохранении требуемого качества регулирования в системе алгоритм регулирования температуры ГВС на ЦТП.

5. С помощью программно-аппаратного комплекса была проведена апробация выбранного алгоритма регулирования на действующей системе регулирования температуры ГВС на ЦТП. На основе полученных с помощью программно-аппаратного комплекса статистических данных по функционированию различных алгоритмов, произведено сравнение эффективности работы различных алгоритмов

регулирования и выбран наиболее эффективный алгоритм с точки зрения поставленного критерия.

Основные положения диссертации достаточно полно представлены в следующих публикациях:

1. Морозов Р.Б., Колосов О.С. Влияние особенностей реализации алгоритмов численного дифференцирования на динамику систем с ПИД-регулятором. - Труды XV международного научно-технического семинара "Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации". Сентябрь, 2006 г., Алушта. - М.:МИФИ, 2005.

2. Морозов Р.Б., Колосов О.С. Динамическая модель системы горячего

rnttnphafvvjíí^uwct - Ttwttí.t тпииагптятпм MAM." -T\nnt-ir\-TiTníi иатшил,

--Г-.--------------------------------- f J — - г ----.----------—-'-'^J----r ...--- *

технической конференции студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика". 1-2 марта 2007 г., в 3-х т. - М.: Издательский дом МЭИ, 2007г.

3. Морозов Р.Б., Колосов О.С., Деев Р.В. Гармаш В.Б. Увеличение срока безотказной работы регулирующей аппаратуры системы регулирования температуры воды горячего водоснабжения за счет оптимизации алгоритма регулятора и его коэффициентов. - Труды XVI международного научно-технического семинара "Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации". Сентябрь, 2007 г.

4. Морозов Р.Б., Колосов О.С., Деев Р.В., Гармаш В.Б. Повышение помехоустойчивости и эффективности алгоритма регулирования температуры горячего водоснабжения на центральных тепловых пунктах. - Новые технологии, "Мехатроника, автоматизация, управление", 2008, №10

Подписано в печать И. ^ Зак. Ш Тир. ¡00 П.л. I Полиграфический центр МЭИ(ТУ) Красноказарменная ул.,д.13

Введение.

1 Общие принципы построения и настройки нижнего уровня контроля и автоматического управления современных распределенных автоматизированных систем (SCADA-систем) на примере системы управления горячим водоснабжением на ЦТП.

1.1 Общие принципы построения и архитектура современных SCADA-систем на распределенных и локальных объектах.

1.2 Система автоматизированного управления ЦТП на базе контроллеров MOSCAD

1.3 Исследование эффективности действующего алгоритма регулирования температуры ГВС на ЦТП.

1.4 Выводы об эффективности используемого алгоритма регулирования температуры ГВС на ЦТП и наличии средств для поиска и апробации различных алгоритмов регулирования.

2 Исследования влияния методов численного дифференцирования на динамику систем с ПИД-регулятором.

2.1 Проблема численного дифференцирования в системах с ПИД-регулятором.

2.2 Особенности использования ПИД-регуляторов в цифровых контроллерах.

2.3 Структурная схема системы регулирования температуры ГВС на ЦТП.

2.4 Исследование частоты срабатывания исполнительного реле и точности системы в зависимости от коэффициента в знаменателе реального дифференцирующего звена ПИД-регулятора.

2.5 Реализация классического численного метода расчета производной по двум отсчетам.

2.6 Реализация численного дифференцирования на основе интерполяционного полинома Ньютона.

2.7 Общий вывод на основе проведённых исследований.

3 Комплекс программно-аппаратных средств для исследования объектов управления и апробации алгоритмов регулирования.

3.1 Трудности исследования объекта управления и промышленной апробации алгоритмов регулирования.

3.2 Принципы структурного построения мобильного модуля.

3.3 Интеграция модуля в САУ объекта управления.

3.4 Аппаратный состав модуля.

3.5 Программный состав модуля.

3.6 Обеспечение возможности интеграции модуля с САУ.

3.7 Методика проведения экспериментов по идентификации элементов системы и общие принципы получения информации об эффективности алгоритмов регулирования

Современная автоматизированная распределенная система диспетчерского контроля и управления (5С4А4-система) - это комплекс программных и технических средств, предназначенный для автоматизации управления технологическим оборудованием на предприятиях. Несмотря на то, что техническая реализация SCADA-системы может осуществляться различными техническими средствами, общие принципы ее построения сохраняются неизменными. Подобные системы программируются и реализуются под конкретные объекты и в большинстве случаев не позволяют обслуживающему персоналу проводить сложные отладочные работы. В то же самое время, разработчики подобных распределенных систем сталкиваются с проблемами выбора, отладки и внедрения алгоритмов регулирования локальных систем автоматики сложных объектов в промышленную эксплуатацию. Часто объекты, для которых разрабатываются SCADA-системы, хотя и предназначены для решения одних и тех же задач, однако реализованы в различные годы и имеют в своем составе разнотипное оборудование. Характерным примером служат городские системы контроля и управления отоплением и горячим водоснабжением. Центральные тепловые пункты (ЦТП) в одном и том же районе могут иметь различное основное технологическое оборудование (теплообменники, насосы, датчики и т.д.) и поэтому требуют настройки регуляторов систем автоматического управления (САУ) под конкретные динамические характеристики оборудования, входящего в контур управления. Аналогичные задачи возникают и в уже действующих системах, когда производится частичная модернизация и замена технологического оборудования.

Для сложного объекта решение задачи выбора наиболее эффективного с точки зрения поставленного критерия алгоритма локального регулирования часто не является возможным путем использования действующей системы автоматического управления, т.к. на неё, как правило, возложено множество иных, дополнительных функций, не связанных напрямую с регулированием данного параметра.

В ходе апробации и внедрения выбранного алгоритма регулирования в опытную промышленную эксплуатацию, проведение экспериментов на действующей САУ может нарушить ее работу и, в некоторых случаях, даже повлечь за собой возникновение аварийных ситуаций.

В связи с этим актуальной задачей является создание мобильного модуля, представляющего собой комплекс аппаратных и программных средств, позволяющего, не нарушая работы подсистем действующей САУ и без вывода САУ в режим обслуживания или модернизации, повысить эффективность работы существующих алгоритмов регулирования или апробировать новые алгоритмы регулирования в отдельно взятых контурах САУ.

На данный момент на рынке существует множество видов как аналоговых, так и цифровых регуляторов, позволяющих взять на себя управление одним или несколькими контурами САУ. Обычно такие устройства либо используют различные алгоритмы самонастройки для определения параметров регулятора, либо предлагают ввод этих параметров в ручном режиме. Однако, как правило, функциональности таких устройств недостаточно для осуществления сравнительного анализа различных алгоритмов регулирования и оценки качества регулирования. Между тем, оценка качества регулирования, в особенности на объектах с большими постоянными времени (например, тепловые объекты), является трудоемкой задачей.

Целью диссертационной работы является разработка с общих позиций структуры и конкретная реализация мобильного программно-аппаратного модуля для исследования и отладки алгоритмов регулирования систем локальной автоматики в объектах с большими постоянными времени на примере системы регулирования температуры горячего водоснабжения

ГВС) на центральных тепловых пунктах (ЦТП). Модуль должен относительно просто интегрироваться с одним или несколькими контурами действующей САУ, иметь удобные средства для локального и удаленного сбора больших объемов статистической информации с целью сравнительного анализа различных алгоритмов регулирования, интерфейсы для наглядного отображения в реальном времени значений дискретных и аналоговых параметров режима. Также должны быть предусмотрены средства, позволяющие как локально, так и удаленно изменять параметры алгоритма регулирования в реальном времени и, при необходимости, проводить активные и пассивные эксперименты на объекте управления с целью получения новых знаний об элементах системы.

Для реализации цели работы были поставлены следующие задачи:

• На основании обзора принципов t построения современных распределенных систем диспетчерского контроля и управления (SCADA-систем) и анализа SCADA-системы на примере контроллера MOSCAD, достаточно широко применяемой для управления центральными тепловыми пунктами, разработать общие принципы структурного построения и требования к мобильному модулю для его эксплуатации в подобных SCADA-системах;

• Оценить эффективность с точки зрения количества переключений исполнительного реле при сохранении требуемой точности системы и качество функционирования существующей системы регулирования температуры горячего водоснабжения (ГВС) на ЦТП с реализованным на базе контроллера MOSCAD алгоритмом ПИД регулирования;

• Провести исследование влияния особенностей численного дифференцирования на динамику систем с ПИД-регулятором на примере системы регулирования температуры ГВС на ЦТП и применить выявленные особенности для повышения эффективности существующего алгоритма регулирования;

• Спроектировать и сконструировать аппаратно-программный комплекс средств, а также разработать специализированное программное обеспечение (ПО) для ускорения процесса поиска и решения следующих задач:

1) структурной и параметрической идентификации элементов системы регулирования температуры ГВС на ЦТП;

2) предварительного моделирования системы регулирования температуры ГВС на ЦТП с целью апробации на ней различных алгоритмов регулирования и выбора из них наиболее эффективного с точки зрения количества переключений исполнительного реле при сохранении требуемой точности системы;

3) внедрения модифицированного алгоритма регулирования температуры ГВС на ЦТП;

4) поиска и апробации выбранного алгоритма регулирования на системе регулирования температуры ГВС на ЦТП.

Научная новизна работы:

• Разработаны принципы структурного построения мобильного модуля и реализован такой модуль для проведения исследований динамики систем и отладки алгоритмов регулирования систем локальной автоматики в составе современных распределенных автоматизированных систем, не нарушая при этом функционирования других контуров системы и работы САУ в целом;

• С использованием разработанного мобильного модуля показана возможность теоретического анализа и экспериментальных исследований функционирования как отдельных элементов локальной системы (на примере системы ГВС) так и всей системы в штатном режиме с целью улучшения ее технико-экономических и эксплуатационных характеристик.

• Предложен метод расчета параметров дифференциальной составляющей в цифровом алгоритме ПИД-регулирования, повышающий качество регулирования в системах с ПИД-регулятором;

Практическая значимость работы:

• Разработана имитационная модель системы регулирования температуры ГВС на ЦТП, предоставляющая обслуживающему персоналу возможность поиска наиболее эффективных с точки зрения поставленных критериев алгоритмов регулирования.

• Спроектирован и сконструирован мобильный модуль на базе контроллера MOSCAD, представляющий собой аппаратно-программный комплекс средств для апробирования и внедрения алгоритмов регулирования локальных систем с целью улучшения их технико-экономических и эксплуатационных характеристик.

• Разработаны средства программного' обеспечения (ПО) на базе контроллера MOSCAD, позволяющие:

- как локально, так и удаленно производить сбор больших объемов статистической информации с целью сравнительного анализа различных алгоритмов регулирования;

- взаимодействовать с интерфейсами наглядного отображения в реальном времени значений дискретных и аналоговых параметров режима;

- удобно проводить активные и пассивные эксперименты на объекте управления с целью получения новых знаний об элементах системы.

В первой главе диссертации проводится анализ принципов построения нижнего уровня контроля и управления современных распределенных систем (SCADA-систем) на локальных и территориально распределенных объектах.

Также приводится анализ программных и аппаратных средств, применяемых при построении SCADA-систем. Обосновывается целесообразность создания мобильного модуля в виде комплекса аппаратно-программных средств для проведения пуско-наладочных работ как на действующих САУ, так и на создаваемых системах в составе SCADA-систем.

Далее проводится анализ SCADA-системы на примере контроллеров MOSCAD, достаточно широко применяемой на ЦТП, и анализируется эффективность используемого на текущий момент алгоритма ПИД регулирования в контуре ГВС, выявляются недостатки функционирования алгоритма.

Во второй главе проводится исследование влияния особенностей численного дифференцирования на динамику систем с ПИД-регулятором. Целью исследований является выявление особенностей алгоритмов численного дифференцирования и возможности их практического применения в системе регулирования температуры ГВС на ЦТП с целью минимизации количества срабатываний исполнительных механизмов при сохранении требуемой точности системы и, таким образом, повышения эффективности алгоритма регулирования.

В третьей главе предлагаются общие принципы структурного построения мобильного модуля, осуществляется проектирование и конструирование комплекса программно-аппаратных средств для апробирования и внедрения алгоритмов регулирования в отдельные контуры САУ, не нарушая при этом функционирования других контуров и работы САУ в целом. Рассматривается применение модуля на примере внедрения модифицированного алгоритма регулирования температуры в контуре ГВС на ЦТП.

В четвертой главе проводится идентификация основных элементов системы регулирования температуры ГВС на ЦТП с целью создания имитационной динамической модели системы. Также на примере идентификации элементов системы ГВС на ЦТП рассматриваются трудности идентификации. Идентификация элементов системы проводится с помощью разработанного специализированного программно-аппаратного комплекса средств.

В пятой главе приводится описание имитатора системы регулирования температуры ГВС на ЦТП. Проводятся исследования по сравнению различных модификаций ПИД-алгоритмов регулирования с точки зрения их влияния на качество регулирования и точность системы, выбирается наиболее эффективный алгоритм регулирования с точки зрения минимизации количества срабатываний исполнительных механизмов при сохранении требуемой точности системы.

В шестой главе приводятся результаты, полученные при помощи разработанного комплекса программно-аппаратных средств, по апробации выбранного алгоритма регулирования на реальной системе, сравнивается эффективность его функционирования с другими различными алгоритмами регулирования.

6.3 Общие выводы по функционированию алгоритмов регулирования

Для оценки качества регулирования с точки зрения частоты переключений исполнительных механизмов собранные статистические данные по работе различных алгоритмов регулирования представлены в общей сводной таблице (Табл. 6.1). Период сбора статистических данных по функционированию каждого алгоритма составил 24 часа. Следует отметить, что для чистоты эксперимента и устранения погрешностей, связанных с различной нагрузкой на систему в различные дни недели, данные по функционированию различных алгоритмов регулирования собирались в один и тот же день (среда).

Табл. 6.1 Сводная таблица по статистике работы алгоритмов регулирования.

Алгоритм регулирования Уставка, "С Минимальная температура, °С Максимальная температура, °С Средняя температура, °С Общее количество срабатываний реле Среднее количество срабатывании реле за 10 мин.

ПИД-регулирование на базе регулятора PC 56 55 57,1 56,1 3156 43

ПД-регулирование с классическим вычислением производной на базе контроллера MOSCAD 56 55 57 56,3 349 5

ПД-регулирование с вычислением производной на основе интерполяционного полинома Ньютона на базе контроллера MOSCAD 56 54, 95 57 56,2 279 ) 4

Из анализа таблицы видно, что аналоговый регулятор PC с ПИД-законом регулирования значительно уступает по качеству регулирования (с точки зрения минимизации частоты срабатывания исполнительных механизмов при сохранении требуемой точности системы) цифровым ПД-регуляторам, построенным на базе контролера MOSCAD. Также из вышеприведенных данных можно сделать вывод, что ПД-регулятор с вычислением производной на основе интерполяционного полинома Ньютона производит более эффективное (с точки зрения минимизации частоты срабатывания исполнительных механизмов при сохранении требуемой точности системы) регулирование, чем аналогичный регулятор с классическим методом вычисления производной по двум отсчетам. При одинаковой точности регулирования (+/- 1°С от уставки) количество срабатываний исполнительных механизмов в первом случае на 22% меньше, что увеличивает технико-экономические показатели системы.

Таким образом, опытная апробация модифицированного алгоритма регулирования на реальном объекте дала результаты аналогичные тем, которые были получены ранее в результате экспериментов на имитационной модели системы регулирования температуры ГВС. Для минимизации частоты срабатывания исполнительных механизмов при сохранении требуемой точности системы целесообразно применять ПД закон регулирования, причем производная составляющая должна вычисляться не классическим методом по двум отсчетам, а по нескольким отсчетам на основе интерполяционного полинома Ньютона.

-Л 'i ' • > ; 1" Я

Заключение

1. Разработан специализированный программно-аппаратный комплекс для оперативного исследования и наладки локальных систем управления промышленных объектов. Комплекс позволяет, не нарушая работы действующей на объекте автоматизированной системы, взять на себя управление одним или несколькими контурами промышленного объекта, на которых требуется апробировать алгоритмы регулирования и на которых есть необходимость проведения дополнительных экспериментов. Комплекс предоставляет удобные средства для идентификации элементов системы и сравнения функционирования различных алгоритмов, сводя к минимуму опасность возникновения аварийных ситуаций на объекте управления.

2. Была разработана и введена в состав программных средств специализированного комплекса имитационная модель системы, предоставляющая удобные средства для сравнения эффективности различных алгоритмов регулирования и сокращающая время поиска наиболее эффективного алгоритма для объектов большой инерционности.

3. Был проведен анализ функционирования алгоритма регулирования температуры в контуре ГВС ЦТП и выявлены его недостатки. По результатам исследования влияния операций численного дифференцирования на динамику систем с ПИД-регулятором был предложен цифровой алгоритм, повышающий эффективность регулирования температуры ГВС с точки зрения минимизации частоты срабатывания исполнительных механизмов при сохранении требуемого качества регулирования в системе.

4. С помощью имитационной модели был отработан эффективный, с точки зрения минимизации частоты срабатывания исполнительных механизмов при сохранении требуемого качества регулирования в системе, алгоритм регулирования ГВС на ЦТП.

5. С помощью программно-аппаратного комплекса была проведена апробация выбранного алгоритма управления на действующей системе регулирования ГВС на ЦТП. На основе полученных с помощью программно-аппаратного комплекса статистических данных по функционированию различных алгоритмов управления, произведено сравнение эффективности работы различных алгоритмов и выбран наиболее эффективный алгоритм с точки зрения поставленного критерия.

1. Scada.ru Публикации - SCADA - системы: взгляд изнутри //URL:http://www.scada.ru/publication/book/preface.html

2. Техническая документация контроллеров MOSCAD

3. Aug К.Н., Chong G., Li Y. PID control system analysis, design, and technology//IEEE Transactions on Control Systems Technology. 2005. Vol. 13. No. 4. P. 559-576.

4. Ziegler J.G., Nichols N.B. Optimum settings for automatic controllers // Trans. ASME. 1942. Vol. 64. P. 759-768.

5. O'Dwyer A. PID compensation of time delayed processes 19982002: a survey //Proceedings of the American Control Conference, Denver, Colorado, 4 6 June 2003. P. 1494-1499.

6. Quevedo J., Escobet T. Digital control: past, present and future of PID control //Proceedings of the IF AC Workshop, Eds., Terrassa, Spain, 57 Apr. 2000.

7. Astrom K.J., Hagglund T. Advanced PID control. ISA (The Instrumentation, System, and Automation Society), 2006. —460 p.

8. Li Y., Ang K.H, Chong G.C.Y. Patents, software, and hardware for PID control. An overview and analysis of the current art //IEEE Control Systems Magazine. Feb. 2006. P. 41-54.

9. Денисенко В.В. ПИД-регуляторы: принципы построения и модификации //Современные технологии автоматизации. 2006. № 4. С. 6674; 2007. № 1.С. 7888.

10. Денисенко В.В. Заземление в системах промышленной автоматизации // Современные технологии автоматизации. 2006. №2. С. 9499; № 3. С. 7692.

11. Денисенко В.В., Халявко А.Н. Защита от помех датчиков и соединительных проводов систем промышленной автоматизации // Современные технологии автоматизации. 2001. № 1. С. 6875.

12. Воронов А.А. Устойчивость, управляемость, наблюдаемость. — М. : Наука, 1979. —336 с.

13. Изерман Р. Цифровые системы управления. — М. : Мир, 1984. — 541 с.

14. Leva А., Сох С., Ruano A. Handson PID autotuning: a guide to better utilisation. — IF AC Professional Brief. — http://www.ifaccontrol.org. 841. P

15. Smith O.J.M. Close control of loops with dead time // Chemical Engineering Progress. 1957. Vol. 53. P. 217235.

16. Методы робастного, нейро-нечёткого и адаптивного управления: Учебник / Под ред. Н.Д; Егупова, 2ое изд. — М. : Издво МГТУ им. Баумана, 2002. — 744 с.

17. Zadeh L.A. Fuzzy sets // Information and Control. 1965. № 8. P. 338353.

18. Ротач В.Я. Теория автоматического управления. — М. : Издво ЭИ, 2004.-400 с.

19. Mamdani Е.Н. Application of fuzzy algorithm for simple dynamic plant // Proc. IEEE. 1974. № 12. P. 15851588.

20. Feng H.M. A selftuning fuzzy control system design // IFSA World Congress and 20th NAFIPS International Conference, 2528 July 2001. Vol. l.P. 209214.

21. Kato M., Yamamoto Т., Fujisawa S. A skillbased PID controller using artificial neural networks // Computational Intelligence for Modeling, Control and Automation and International Conference on Intelligent Agents,

22. Web Technologies and Internet Commerce, 2830 Nov. 2005. Vol. 1. P. 702J707.

23. Kawafuku R., Sasaki M., Kato S. Selftuning PID control of a flexible micro actuator using neural networks // IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics, 1114 Oct. 1998. Vol. 3. P. 30673072.

24. Chien K.L., Hrones J.A., Reswick J.B. On automatic control of generalized passive systems // Trans. ASME. 1952. Vol. 74. P. 175185.

25. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А.А. Красовского. М. : Наука, 1987. - 712 с.

26. Li У., Ang К.Н., Chong G-С.У. Patents, Software, and Hardware for PID control: an overview and analysis of the current art // IEEE Control Systems Magazine. Feb. 2006. P. 4254.

27. Цыпкин Я.З. Теория линейных импульсных систем. М. Наука, 1963

28. Цыпкин Я.3., Попков Ю.С. Теория нелинейных импульсных систем. -М. Наука, 1973

29. Н.А. Набоков, А.А. Воронов, А.А. Воронова и др.; под ред., А.А. Воронова. Теория автоматического управления, ч. I : Теория линейных систем автоматического управления. М. Высш. шк., 1986

30. А.А. Воронов, Д.П. Ким и др.; под ред. А.А. Воронова. Теория автоматического управления, ч. I : Теория нелинейных и специальных систем автоматического управления. -М. Высш. шк., 1986

31. А.В. Нетушила. Теория автоматического управления. М. Высш. шк., 1986

32. Нетушил А.В., Балтрушевич А.В., Бурляев В.В. и др.; под ред. А.В. Нетушил. Теория автоматического управления. Нелинейные системы управления при случайных воздействиях. М. Высш. шк., 1983

33. Видаль П. Нелинейные импульсные системы. — М. Энергия, 1974

34. Кунцевич В.М., Чеховой Ю.Н. Нелинейные импульсные системы с частотно- и широтно-импульсной модуляцией. — Техника, 1970

35. Пышкин И.В. Автоколебания в широтно-импульсных системах регулирования. В кн.: Теория и применение дискретных автоматических систем. - М. Высш. шк., 1970

36. Кукаренко Е.П. Упрощенное математическое описание систем стабилизации с широтно-импульсным управлением. "Автоматика и вычислительная техника", 1979, №9

37. Берендс Д.А., Кукулиев Р.Н., Филиппов К.К. Приборы и системы автоматического управления с широтно-импульсной модуляцией. Д., Машиностроение, 1982

38. Пышкин И.В. Автоколебание в широтно-импульсных системах регулирования. В кн.: Теория и применение дискретных автоматических систем, - М. 1960

39. Лучко С.В., Аникин В.Я. Установившиеся ошибки широтно-импульсных систем, Приборостроение, 1985

40. Лучко С.В., Аникин В.Я. Оценка точности широтно-импульсных систем в типовых режимах, Приборостроение, 1983

41. Нельсон B.J1. Широтно-импульсная модуляция в релейных системах автоматического регулирования. "Техническая механика", 1961

42. Чуркин В.М. Переходные процессы в замкнутых системах с широтно-импульсной модуляцией. Электромеханика, 1965

43. Ту Ю.Т. Цифровые и импульсные системы автоматического управления. М. Машиностроение, 1964

44. Джури Э. Импульсные системы автоматического регулирования. М. Физматгиз, 1963

45. Ротач В.Я. Имульсные системы автоматического регулирования. М. Энергия, 1964

46. Горшков В.А., Соколов В.Я. Пути повышения эффективности теплофикации централизованного теплоснабжения. Теплоэнергетика, 1984

47. Соколов Е.Я. Состояние теплофикации и проблемы её развития. -Теплоэнергетика, 1984

48. Кулаков Г.Т. Инженерные экспресс-методы расчета промышленных систем регулирования. Минск, ВШ, 1984

49. Е.Я. Соколов, А.В. Извеков, Н.Н. Рожков, Д.Н. Анисимов, -Теплоэнергетика, 1990, №3

50. Е.Я. Соколов, Д.Н. Анисимов и др. Групповое регулирование комбинированной тепловой нагрузки с использованием микропроцессорной техники, В сб.: Пути повышения эффективности теплофикации и теплоснабжения, JI. 1989

51. Szeto W. Stability and transient of PWM control systems with average output feedback and PI controllers, Syst. and comput., 1982

52. Chen Wen Liang. Analysis and optimal control of PWM systems, "Int. J. of control", 1987, №5

53. Delfeld F.R., Murphy G.J. Analysis of pulse-width-modulated systems, -"IRE Trans. Of automatic control", 1964, №4

54. Ю.А.Данилов. Лекции по нелинейной динамики. Элементарное введение. КомКнига, 2006

55. Р.А. Кисаримов. Практическая автоматика, РадиоСофт, 2004

56. Новые методы управления сложными системами. М. Наука, 2004

57. Ф.Ф. Пащенко. Введение в состоятельные методы моделирования систем, идентификация нелинейных систем. Финансы и статистика, 2007

58. И.В.Мирошник. Теория автоматического управления, нелинейные и оптимальные системы. Питер, 2006

59. Гудвин Г.К. Проектирование систем управления. Бином, 2004

60. В.И.Краснощеченко, А.П.Крищенко. Нелинейные системы, геометрические методы анализа и синтеза. Издательство МГТУ им. Баумана, 2005

61. В.М.Абрамов. Электронные элементы устройств автоматического управления. — Академкнига, 2006

62. В.А.Подчукаев. Теория автоматического управления, аналитические методы. ФИЗМАТЛИТ, 2005

63. Э. Парр. Программируемые контроллеры, руководство для инженеров. Бином, 2007

64. В.И.Елкин. Редукция нелинейных систем. ФАЗИС, 2003

65. М.М.Благовещенская, Л.А.Злобин. Информационные технологии систем управления технологическими процессами. — Высшая школа, 2005

66. В.В.Денисенко. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. Телеком, 2009

67. Нестационарные системы автоматического управления. Анализ, синтез и оптимизация. Издательство МГТУ им. Баумана, 2007

68. Джон Парк, Стив Маккей, Эдвин Райт. Передача данных в системах контроля и управления. Группа ИДТ, 2007

69. Джон Парк, Стив Маккей. Сбор данных в системах контроля и упавления. Группа ИДТ, 2006

70. Ю.Н. Федоров. Справочник инженера по АСУ ТП: проектирование и разработка. Инфра-Инженерия, 2008

71. В.И.Шарапов, П.В.Ротов. Регулирование нагрузки систем теплоснабжения. — Новости теплоснабжения, 2007

72. В.И.Шарапов, М.Е.Орлов. Технологии обеспечения пиковой нагрузки систем теплоснабжения. Новости теплоснабжения, 2006

73. Ю.Г.Назмеев, И.А.Конахина. Теплоэнергетические системы и энергобалансы промышленных предприятий. МЭИ, 2002

74. Колосов О.С., Подольская И.Е., Фон Чжаньлинь. Алгоритмы численного дифференцирования в задачах управления. М.гИздательский дом МЭИ. 2009.

75. Денисенко В.В. ПИД-регуляторы: вопросы реализации. Современные технологии автоматизации. 2007. № 4. С. 8697

76. О.И. Николайчук. Современные средства автоматизации. Солон Пресс, 2006

77. Лучко С.В„ Шаймарданов A.M. Периодические режимы в нелинейных импульсных системах. Приборостроение, 1988

78. Э.Лэй. Цифровая обработка сигналов для инженеров и технических специалистов. — Группа ИДТ, 2007