автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Синтез нечетких регуляторов импульсных преобразователей технологических объектов циклического действия

На правах рукописи

РЕТИНСКИЙ Сергей Николаевич

СИНТЕЗ НЕЧЕТКИХ РЕГУЛЯТОРОВ ИМПУЛЬСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ЦИКЛИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

Специальность 05 13 06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ииз1Б6?14

Орел - 2008

003166714

Работа выполнена в ГОУ ВПО "Орловский государственный технический университет"

Научный руководитель

доктор технических наук Косчинский Станислав Леонидович,

Официальные оппоненты - доктор технических наук

Фисун Александр Павлович

кандидат технических наук Воробьев Андрей Анатольевич

Ведущая организация

ГОУ ВПО "Курский государственный технический университет"

Защита состоится " 29 " апреля 2008 г в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 212 182 01 при Орловском государственном техническом университете по адресу 302020, г Орел, Наугорское шоссе, 29 Факс (4862)-41-98-19, (4862)-41-66-84

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО "Орловский государственный технический университет"

Автореферат разослан "2.1" марта 2008 г

Ученый секретарь (

диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

А И Суздальцев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Значительная часть оборудования технологических процессов относится в классу оборудования циклического (прерывного) действия, рабочий процесс которого состоит из повторяющихся однотипных действий (Ключев В И , Терехов В М 1980) Особенностью технологического оборудования циклического действия является существенное изменение мощности, потребляемой исполнительным органом в рабочем режиме и режиме ожидания (Корытин А М и соавт 1988, Юнее Т и соавт 1998 и др ) Импульсные преобразователи наилучшим образом удовлетворяют требованиям высокой энергетической эффективности при применении их в составе исполнительных органов технологического оборудования Специфика применения импульсных преобразователей в составе технологического оборудования циклического действия обуславливает ряд требований к быстродействию и качеству переходных процессов в таких системах, наряду с традиционным требованием обеспечения их высокого КПД При этом быстродействие и качество переходных процессов импульсного преобразователя определяется эффективностью его системы управления и, во-многом, выступает в качестве ограничений при проектировании верхних иерархических уровней автоматизированных систем управления (АСУ) технологического оборудования циклического действия Применение традиционных линейных (ПИ-, ПИД-) регуляторов не позволяет создать быстродействующую систему управления импульсным преобразователем во всем диапазоне изменения параметров источника энергии и нагрузки Данное обстоятельство обусловлено выбором одной рабочей точки в процедуре синтеза линейного регулятора, при отклонении от которой параметры регулятора не будут обеспечивать желаемую эффективность процесса управления (Егупов Н Д 2000, Воронов А А и соавт 1986 и др) Потребность "перенастройки" регуляторов для достижения заданной эффективности процесса управления при значительном изменении рабочей точки обуславливает необходимость использования нелинейных характеристик передаточных функций регуляторов и/или использование адаптивных систем управления При этом теория проектирования АСУ с нелинейными характеристиками передаточных функций регуляторов недостаточно проработана, а использование теории адаптивных систем ограничивается относительно высокой сложностью и низким быстродействием получаемых АСУ и отсутствием ^ясности в вопросе их практической реализации

Преодоление отмеченных сложностей возможно путем использования альтернативных подходов к построению АСУ импульсных преобразователей и, в частности, использования систем, построенных на основе аппарата нечеткой логики Системы управления на основе нечеткой логики за счет особенностей структуры обладают возможностью реализации сложных нелинейных и многосвязных передаточных функций регулятора и, с учетом современного развития управляющих микроконтроллеров, представляют реальную альтернативу линейным аналоговым и цифровым АСУ В тоже время, несмотря на наличие значительного числа работ, посвященных синтезу нечетких систем управления (Tse С и соавт 1996, Макаров И М и соавт 2003, Терехов В М 1999-2001, Mattavelli Р и соавт 1997, Liu С и соавт 1997, Vidal-Idiarte Е и соавт и др ), в

большинстве из них либо отсутствует акцент на "достижении новых свойств" за счет перехода на нетрадиционную нечеткую систему управления, либо "нечеткость" системы управления трактуется как повод для отказа от математического описания динамики объекта управления в пользу лингвистического описания, предлагаемого экспертом Это обуславливает сильную зависимость нечетких АСУ от экспертных знаний, а в случае отсутствия или слабости таковых, стимулирует использование трудоемкой процедуры "проб и ошибок", практически никогда не приводящей к получению на выходе эффективной системы

Решение проблемы повышения эффективности нечетких АСУ импульсных преобразователей представляется в разработке формализованных методов синтеза, базирующихся на результатах исследования их динамики При этом качественно и количественно новые свойства импульсных преобразователей, получаемые с помощью нечетких АСУ, должны закладываться на этапе их проектирования

Объект исследования: АСУ технологических объектов циклического действия с импульсными преобразователями в составе исполнительного органа

Предмет исследования: нечеткие регуляторы импульсных преобразователей в составе АСУ технологических объектов циклического действия

Цель исследования: повышение эффективности АСУ технологических объектов циклического действия путем повышения быстродействия, обеспечения робастности и устойчивости импульсных преобразователей в составе исполнительного органа за счет разработки нового метода синтеза нечетких регуляторов

Для достижения поставленной цели в диссертации необходимо решить следующие основные задачи

1 Разработать уточненные динамические модели импульсного повышающего преобразователя постоянного напряжения (ППН) АСУ технологического объекта циклического действия с линейными (аналоговыми) и нечеткими регуляторами

2 Изучить влияние параметров регулятора и силовой части на устойчивость ППН с линейными и нечетким регуляторами в условиях существенного изменения параметров нагрузки и источника энергии

3 Изучить влияние нелинейных передаточных функций нечетких регуляторов ППН на показатели качества его переходных процессов

4 Разработать формализованный метод синтеза нечетких регуляторов импульсных преобразователей, обеспечивающий устойчивость, робастность, увеличение их быстродействия и уменьшение перерегулирования относительно использования линейного регулятора

5 Провести теоретические и экспериментальные исследования динамики импульсного повышающего ППН с разработанным нечетким регулятором с целью проверки адекватности разработанных моделей

Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов: в работе использованы методы теории автоматического управления, теории нелинейных динамических систем, а также численные методы решения систем дифференциальных уравнений, матричного исчисления, итерационные

методы решения систем нелинейных уравнений Все научные положения, выводы и рекомендации в диссертации базируются на использовании апробированных методов исследования и теорий, на основе которых разрабатываются математические модели и проводится их исследование Достоверность результатов исследования переходных процессов импульсного повышающего преобразователя постоянного напряжения подтверждается сопоставлением теоретических данных с результатами проведенного в работе эксперимента Кроме того, обоснованность основных научных положений подтверждается публикациями в периодической печати

Основные положения, выносимые на защиту

1 Метод синтеза нечетких регуляторов по аналоговому регулятору-прототипу

2 Результаты исследования устойчивости ППН с линейными и нечеткими регуляторами, заключающиеся в выявленных закономерностях потери устойчивости синхронным стационарным процессом ППН, обусловленных типом регулятора и параметрами силовой части

3 Результаты исследования влияния нелинейности коэффициентов регулятора на показатели качества переходных процессов ППН

Научная новизна:

1 Разработана кусочно-сшитая динамическая модель импульсного повышающего преобразователя постоянного напряжения, учитывающая потери в активных и реактивных элементах, позволившая уточнить динамику в области высоких частот и обеспечить синтез быстродействующего регулятора,

2 Разработан метод синтеза нечетких регуляторов по аналоговому регулятору-прототипу, включающий алгоритм синтеза, аналитические выражения перехода от параметров аналогового регулятора-прототипа к коэффициентам нечеткого регулятора, правила модификации функций принадлежности, обеспечивающие заданные нелинейные характеристики передаточных функций

3 Установлены закономерности потери устойчивости синхронного стационарного процесса импульсного повышающего ППН с ПИ- ПИД-регуляторами при вариации параметров силовой части и регулятора

♦ потеря устойчивости происходит через бифуркацию Неймарка-Сакера и сопровождается появлением квазипериодического процесса,

♦ при использовании линейного ПИД-регулятора выявлена высокая чувствительность границы области устойчивости к изменению паразитных параметров конденсатора выходного фильтра ППН,

♦ для линейного ПИ-регулятора установлена инвариантность области устойчивости к изменению сопротивления нагрузки ППН,

♦ установлена идентичность областей устойчивости ППН с линейным и нечетким ПИД-регуляторами

4 Установлено, что в нечетких ПИ- и ПИД-регуляторах нелинейная зависимость в И-канале в виде кубической функции с кусочно-линейной аппроксимацией обеспечивает повышение показателей качества переходных процессов по сравнению с линейным регулятором В тоже время установлено, что использование нелинейной зависимости в П-канапе регуляторов не обеспечивает улучшение показателей качества переходных процессов

Практическая полезность работы состоит в разработанном методе синтеза нечетких регуляторов импульсных преобразователей на основе аналогового регулятора-прототипа, позволяющем повысить быстродействие АСУ технологических объектов циклического действия

Результаты работы используются на ЗАО «Научприбор» при проектировании импульсных преобразователей генераторного устройства малодозной цифровой рентгенографической установки, и в учебном процессе при проведении лабораторных занятий по дисциплинам «Основы АСУТП» и «Электропитание радиоустройств» на кафедре ПТЭиВС ОрелГТУ

Апробация работы- основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международном семинаре «Компьютерное моделирование электромагнитных процессов в физических, химических и технических системах» (Воронеж, 2004), всероссийской научной конференции "Методы прикладной математики и компьютерной обработки данных в технике, экономике и экологии" (Орел, 2004), международной научно-технической конференции "Информационные технологии в науке, образовании и производстве" (Орел, 2004), всероссийской научно-технической конференции научная сессия ТУСУР (Томск, 2006) и на научных семинарах кафедры ПТЭиВС ОрелГТУ в 2003 - 2007 г

Публикации: по результатам исследований по теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в виде статей в журналах и сборниках, в том числе одна в журналах, рекомендованных ВАК России для публикации результатов научных исследований

Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы, включающего 159 наименования, и двух приложений Основная часть работы изложена на 140 страницах машинописного текста, включая 57 рисунков и 4 таблицы

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и основные задачи исследования, приведены основные научные положения и результаты, выносимые на защиту, а также сведения об апробации и реализации результатов работы

В первой главе диссертации рассмотрена специфика работы импульсных преобразователей в составе технологического оборудования циклического действия Рассмотрен процесс функционирования системы энергообеспечения малодозной цифровой рентгенографической установки (МЦРУ), являющейся современным представителем автоматизированного аналитического оборудования и относящейся к технологическим объектам циклического действия Функциональная схема МЦРУ приведена на рис 1 Установлено, что основное требование, предъявляемое к импульсным преобразователям в составе МЦРУ, заключается в необходимости обеспечения требуемого качества выходного напряжения в условиях наличия значительного диапазона изменения потребляемой мощности Диаграмма изменения потребляемой МЦРУ мощности в течении технологического цикла приведена на рис 2 Существенное различие между максимальной (Рмакс = 12кВт) и минимальной (Рми„ = 1кВт) потребляе-

мой мощностью обуславливает наличие в существующей системе энергообеспечения МЦРУ избыточной установленной мощности и значительного колебания потребляемой энергии со стороны питающей сети

Рис 1 Функциональная схема МЦРУ

мощность р,

— 4

р.. V (2) тг^-

0 5 120 I с

1 - рабочий режим,

2 - режим ожидания

Рис 2 Диаграмма потребляемой МЦРУ мощности в течении технологического цикла

Для решения вопросов согласования МЦРУ с питающей сетью, снижения ее массогабаритных показателей и повышения эффективности технологического процесса, реализуемого МЦРУ, предложено использовать импульсные преобразователи с накоплением энергии При этом для обеспечения эффективности процесса управления импульсными преобразователями с накоплением энергии, работающими в условиях существенного изменения параметров нагрузки, рассмотрена возможность реализации нелинейных передаточных функций посредством использования аппроксимирующих свойств интеллектуальных систем управления на основе нечеткой логики

Рассмотрены современные интеллектуальные системы управления, основанные на имитации системы мышления человека (Макаров И М 2003, МаЬ 1ауеШ Р 1995, и др) Приведена типовая внутренняя структура нечеткой системы и рассмотрены принципы функционирования как отдельных ее элементов, так и взаимосвязи между ними Отмечено, что интеллектуальные системы управления представляют собой новый класс систем, для которого принципы построения, а также методы синтеза и анализа, находятся в стадии развития Проанализированы современные методы синтеза нечетких регуляторов, которые можно разделить на две большие группы а) методы, основанные на итеративном алгоритме настройки таблицы правил и весовых коэффициентов нечеткого регулятора при привлечении экспертных знаний в области приложения систем управления на основе нечеткой логики, б) методы, основанные на использовании в процессе синтеза априорной информации об объекте управления и регуляторе

В методах, относящихся к первой группе, используется лингвистическое описание процессов, происходящих в объекте управления, а настройка нечеткого регулятора производится на оптимум некоторого показателя качества по результатам моделирования, либо эксперимента К недостаткам данных методов можно отнести высокую сложность их применения при синтезе нечетких регуляторов, имеющих сложную структуру, а также трудоемкую итеративную

процедуру настройки таблицы правил нечёткого регулятора, выполняемую человеком-экспертом. Методы синтеза, относящиеся ко второй группе, появились несколько позже и основаны на использовании информации об объекте управления (Макаров И.М. 2003, Liu С. 1997, Mann G. 1999 и др.). К недостаткам данных методов можно отнести ориентированность на применение в узкоспециализированных областях, а также необходимость проведения экспериментальных исследований объекта управления, что позволяет лишь частично решить проблему создания формализованных методов синтеза нечётких регуляторов. В связи с чем существует необходимость проведения исследований в данной области с целью сформировать формализованный метод синтеза нечётких регуляторов.

Во второй главе получены: уточнённая математическая модель импульсного повышающего преобразователя постоянного напряжения в переменных состояния, учитывающая возможность возникновения режима прерывистых токов и паразитные параметры элементов схемы замещения; математические модели нечётких ПИ- и ПИД-регуляторов; приведено описание процедуры аналитического поиска частного решения математической модели ППН на одном интервале постоянства структуры силовой части и оценки устойчивости импульсного преобразователя; проведён анализ динамики повышающего ППН с линейными и нечёткими регуляторами в условиях варьирования параметров регулятора и силовой части ППН.

Схема замещения повышающего ППН приведена на рис. 3. Параметры схемы замещения: V„ = 10..40 В; R0 = 100..1000 Ом; rL = 0,74 Ом; гс = 0,18 Ом; rSiv = 0,3 Ом; rvn = 0*25 Ом; L = 2,12 мГн; С = 100 мкФ; Ts = 40 мкс; Vref= 2 В; ß = 0,04; U1 = 1 В. Математическая модель силовой части ППН имеет вид:

| = А(к t к )-X{t) + В( Ksw, KVD);

dt (1)

{u0(i) = C'\Ksw,KVD)-X{t). где A(ksw,Kvd),B(Ksw,Kvd)- квадратная матрица и вектор-столбец, описывающие силовую часть повышающего ППН; X(t) — вектор-столбец переменных состояния повышающего ППН; С7 (KSW,KVD)- вектор-строка, ставящая в соответствие вектор X(t) и напряжение на выходе повышающего ППН (Uo); Ksw - импульсная функция, характеризующая состояние ключевого элемента SW (рис. 1) и определяемая на ¿-том периоде регулирования для одно-тактной ШИМ заднего фронта второго рода (классификация Цыпкин Я.З. 1963, Гелиг А.Х., Чурилов А.Н. 1990) по следующему алгоритму

ППН

[1, к Т5<к(Ок+к) Т3, ™ {о, (Пк+к) Т3<1<{к + \) т5 7$ - период внешнего синхросигнала ШИМ, Бк - относительная длительность открытого состояния ключа на к-ом периоде ШИМ (для повышающего ППН, исходя из особенности его работы (Северне Р, Блум Г 1988), Ок ограниченно диапазоном 0< Бк < Ошлх)

Кю - импульсная функция, характеризующая состояние диода \Ш (рис 3) на ¿-том периоде регулирования

ГОД Т8<кфк+к) т8, Куо = + к) Т5 < / < (Б1к +к) Т3, (3)

ОЛО\к+к) т8<1<{к +1) т8

где (0\к - Ок) - относительная длительность существования тока дросселя на периоде ШИМ

В выражениях (1-3) предполагается, что 1 и Кц\у = 0 соответствуют

проводящему и непроводящему состоянию ключевого элемента а Кю~ 1 и = 0 — проводящему и непроводящему состоянию диода \Т) При этом режиму непрерывного тока дросселя Ь соответствуют состояния {К^ = 1, /чт5 = 0} и {ЛГуи/ = 0, Кт = 1}, а в режиме прерывистого тока дополнительно реализуется состояние {К$у/ = О, К\¡> = 0}

Функция коммутации для аналогового регулятора-прототипа, неявно определяющая Ок в соответствии с алгоритмом односторонней ШИМ заднего фронта, имеет вид

^к)=ирег{(Вк+к) Г5)-С/, Я^О, (4)

где 1]\ — амплитуда опорного пилообразного напряжения, ирег - напряжение на выходе регулятора

Наименьший корень уравнения (4) определяет момент (Ок+к) смены состояний ключевых элементов на к-юм периоде ШИМ, к Т8<1<(к + \) Ть Функция коммутации, определяющая Б\к для режима прерывистого тока дросселя, имеет вид

^(Х(0) = СгХ(0 = 0,( = (Ок+к) Т5, С,=|1 0| (5)

Величина ирег определяется на основе математической модели регулятора, используемого в системе управления

Математические модели нечетких ПИ- и ПИД-регуляторов для схем замещения, приведенных на рис 4 и 5, имеют следующий вид (выражения 6 и 7 соответственно)

Ок{Т5)=ка, /,(*„ £к)+с11к(Т5), с11к(Т8)=с11Л_1+ко2 /2(к,2 ек), (6)

/Д, е„ка А^) (7)

где к,], к,2, к0], ко2 - масштабные коэффициенты, /,() и /2() - передаточные функции нечетких систем

Выбор двухканальных структур нечетких регуляторов объясняется возможностью исследования влияния нелинейности передаточных функций в каждом канале на показатели качества переходных процессов В рассмотренных нечетких регуляторах используются таблицы правил нечетких систем

(рис. ба и 66); диапазон фаззификации входной и выходной переменных X е{-1,5;1,5}, У е{-1;1} с равномерным распределением центров термов лингвистических переменных (рис. 7); импликация Мамдани; дефаззификация посредством нахождения "среднего взвешенного" у = ^(¡и ■

Рис. 4. Структура нечёткого ПИ-регулятора

Рис. 5. Структура нечёткого ПИД-регулятора

а)

б)

* ив № 2Е Р5 РВ

ыв № 2Е РЯ РВ

£ ,г\ КБ гЕ Р5 РВ

ыв N3 ЫВ ЫВ N3 г к

N5 N1) ЫВ N5 /.■ РЯ

гн МВ N5 ¿К РЯ РВ

Р5 N.4 Ж Р5 |'В РВ

РВ гч Р5 РВ |'В РВ

0 -ад,

-ад,

Рис. 6. Таблицы правил нечётких ПИ- (а) и ПИД- (б) регуляторов

Рис. 7. Функции принадлежности входной (л:) и выходной (у) величин нечёткой системы

Частное решение математических моделей (1-7) на одном интервале постоянства структуры силовой части повышающего ППН может быть представлено в форме отображения сдвига (Корн Г. 1978, Филиппов А.Ф. 1989)

= = Ск(м,)-Хи + Ук{Ы,), = Х{к ■ 7*л), (8)

где I = 1,2,3 - порядковый номер интервала постоянства структуры силовой части; А/, - время существования /-го интервала постоянства структуры.

Общая форма решения задачи Коши в пределах периода ШИМ к ■ Тх < / < (к + 1) -Тх может быть получена сшиванием частных решений на интервалах постоянства структуры системы (8)

Хм = Хк=Х(к-Тх). (9)

Используя отображение сдвига (9) Г, можно полностью охарактеризовать любой произвольный 7'у - периодический стационарный процесс, существующий в системе, по корням выражения

Г(Х*)-Х* =0,Хк = х'. (10)

Об устойчивости 7я - периодического стационарного процесса можно судить по мультипликаторам = 1 ,п матрицы Якоби J (11). При этом мультипликаторы устойчивого стационарного процесса будут удовлетворять уело-

и

вию (12) В случае если (12) не выполняется хотя бы для одного мультипликатора, то соответствующий стационарный процесс является неустойчивым

сШ(р £•-■/) = (),,/ = — (11)

__ & х'

|А|<1,/ = 1,« (12)

где п - число переменных состояния системы, Ее И"" - единичная матрица

Исследование динамики повышающего ГТГТН с различными типами регуляторов проводилось в плоскости параметров "источник питания - нагрузка" П = {Кр, Я0} Выбор указанных параметров и Я0 в качестве варьируемых определяется значительным диапазоном их изменения по условиям эксплуатации повышающего ППН в составе МЦРУ, что оказывает существенное влияние на передаточную функцию силовой части повышающего ППН (Северне Р, Блум Г 1988) При исследовании динамики использовались следующие параметры регуляторов (14, 15, 17) линейный ПИ (6=0,005, <»¿=2300 рад/с, юс=100 рад/с), линейный ПИД (0=0,5, «¿=100 рад/с, а)г=1200 рад/с, со =40000 рад/с, й)с =1030 рад/с), нечеткий ПИД (к,,=0,5, ка=8,46, ко1=1,66, ко2=\9Т), где сос -частота единичного усиления преобразователя для разомкнутой системы управления, которая характеризует быстродействие регулятора Изменение параметра а>с производилось за счет увеличения О для линейных регуляторов и ка2 для нечеткого регулятора

На рис 8 приведены результаты моделирования динамики повышающего ППН с линейными ПИ-, ПИД- и нечетким ПИД-регуляторами (на рис 8 отмечены области НТ-непрерывный ток дросселя, ПТ-прерывистый ток дросселя) Установлено, что потеря устойчивости синхронного стационарного процесса происходит через бифуркацию Неймарка-Сакера и сопровождается появлением квазипериодического динамического процесса Характерной особенностью границы потери устойчивости для ПИ-регулятора является ее инвариантность к изменению сопротивления нагрузки Также для ПИД-регулятора отмечается появление второй области существования квазипериодического динамического процесса при увеличении тс> 1 104 рад/с для высоких значений напряжения питания (рис 86), которая сливается с первой при достижении значений сос> 1,2 104 рад/с Существенное уменьшение области устойчивости повышающего ППН с линейным ПИД-регулятором происходит при увеличении активного сопротивления потерь конденсатора гс (рис 8в) Динамика повышающего ППН с нечетким ПИД-регулятором при изменении тс (рис 8г) качественно подобна результатам для линейного ПИД-регулятора, однако при сопоставимом быстродействии область устойчивости для нечеткого ПИД-регулятора меньше Данное обстоятельство обусловлено использованием в нечетком регуляторе ШИМ 1-го рода, что определяется реализацией его в виде цифрового устройства Результаты моделирования динамики ППН с нечетким ПИД-регулятором подтверждаются данными (отмечены точками на рис 8г), полученными на основе экспериментальной оценки устойчивости ППН

Рис. 8. Область устойчивости синхронного стационарного процесса (указана стрелкой) повышающего ППН с линейными ПИ- (а) и ПИД- (б) регуляторами, линейным ПИД-регулятором при варьировании величины гс (в), нечётким

ПИД-регулятором (г)

В третьей главе разработан новый метод синтеза нечётких регуляторов, последовательность реализации основных этапов которого представлена в виде алгоритма на рис. 9. На этапе синтеза аналогового регулятора-прототипа получена уточнённая малосигнальная математическая модель силовой части повышающего ППН (13) для режима непрерывных токов в виде передаточной функции "отношение выходного напряжения £/р(.у) к коэффициенту заполнения управляющих импульсов £/($)", в которой учитываются эквивалентные сопротивления потерь дросселя, конденсатора и импульсных элементов рис. 3 (гс, г гу0 соответственно)

Рис. 9. Алгоритм синтеза нечёткого регулятора

®3 4 2 ^3 4

Коэффициенты передаточной функции (13) зависят от параметров элементов схемы силовой части повышающего ППН, а также от коэффициента заполнения управляющих импульсов В работе приведены формулы для их определения Отличие передаточной функции (13) от известных передаточных функций (М1с1с11еЬгоок Я Э , Сик 8 А 1977, Северне Р , Блум Г , 1988) заключается в уточнении значений ноля <», и полюсов шъ 4 за счет учета эквивалентных сопротивлений потерь импульсных элементов иг№ Синтез линейных ПИ- и ПИД-регуляторов производился частотным методом синтеза последовательных корректирующих устройств В В Солодовникова на основе линеаризованных амплитудно-фазо-частотных характеристик (ЛАФЧХ), полученных для передаточной функции силовой части повышающего ППН \Уппн{]со) В рамках данного метода сформулирован ряд требований к разомкнутой системы автоматического управления повышающего ППН и ее ЛАФЧХ, которые ориентированы на решение задач обеспечения максимального быстродействия системы управления при одновременном обеспечении необходимого запаса устойчивости В результате синтеза линейных регуляторов, на основе разработанных выше требований и ограничений, получены следующие параметры математических моделей регуляторов для ПИ-регулятора - С = 0,01, со, = 500 рад/с, для ПИД-регулятора- й = 0,5, а>1 = 100 рад/с, со1 = 1200 рад/с, сор = 40000 рад/с

Окончательная настройка регуляторов на максимальное быстродействие производилась на основе исследования динамики повышающего ППН, результаты которого приведены в главе 2 На основе полученных результатов исследования динамики установлено, что синтезированный ПИД-регулятор обеспечивает максимально возможное быстродействие, в тоже время для ПИ-регулятора возможно увеличение быстродействия и окончательными параметрами регулятора будут С? = 0,005, а>ъ = 2300 рад/с

Получение базовых значений масштабных коэффициентов математических моделей (6, 7) нечетких ПИ- и ПИД-регуляторов обеспечивается на основе параметров, полученных в результате синтеза аналогового регулятора-прототипа Переход от параметров регулятора-прототипа к параметрам нечеткого регулятора основан на сопоставлении дискретизированных передаточных функций аналоговых регуляторов-прототипов ((16, 17) и эквивалентных линеаризованных передаточных функций нечетких ПИ- и ПИД-регуляторов (14, 15) соответственно при соблюдении равенств (18-19)

я

н---

К,

1 +

ю

40=*,,-*,

р /

кп ■ к(Л ■ К1 + к,2

Кл ■ К4 ■ ТН +

' к,.-) ■ К-1

+ К,--

1 + -

+ кп • кп] ■ К0

(15)

(16) (17)

где К^д^/де', К2=д/]/дд£, К3=д/2/де' , К4=д/2/ддЕ - частные производные, которые определяют коэффициент передачи нечёткой системы и вычисляются согласно выражения Кх = (К+1 - Уч)!{Хч+\ - X ч), X, У - центры

функций принадлежности входной и выходной лингвистической переменных соответственно. Коэффициенты К2, К3, К4 вычисляются аналогично.

(18)

Кг, =С; К, = С - а)] .

К, К

к„

1

К,

1

а>1

К, = а>,

ч

(19)

у/ Л.у " и)р Ш- ■ Ш! Л.I Шр

Для нечёткого ПИ-регулятора соответствие параметров линеаризованной передаточной функции ((16) параметрам дискретизированной передаточной функции (14) аналогового регулятора-прототипа обеспечивается выполнением равенств (20), а для нечёткого ПИД-регулятора соответствие параметров функций (15) и (17) обеспечивается выполнением равенств (21).

КР=кп-к0,-КиК,=ка-к02-Къ. (20)

КР = кп ■ к(Л ■ Кх + кп ■ ко2 ■ К4 • Тн; К, = ка ■ кы ■К2;К!= к,2 ■ ко1 ■ К, .(21) В результате синтеза получены параметры ПИ-регулятора: кп = ка = 0,5; ко! = 0,01; к,,2= 23; ПИД-регулятора: кп = 0,5; кп= 8,46; ка] = 1,66; ко2 = 197. Нелинейный характер передаточных функций нечётких систем обеспечивается изменением положения центров термов N8 и Р8. Графическое представление нелинейной передаточной функции для нечёткого ПИ-регулятора приведено на рис. 10 (стрелками на рисунке указано направление перемещения центров термов лингвистических переменных). Функции принадлежности нечёткой системы, полученные в результате изменения положения центров термов, приведены на рис. 11.

м(0

дМ

N5 '¿К Р5

РВ

-1 -0,5 0 (

--кубнчажая функция

--- - линейная функция

Рис. 10. Нелинейная передаточная функция нечёткой системы

б) о Рис.

-П. ] О 0.1 N.4 Рй

I Е

РВ

I -0.04 0 0,04 1 У

1. Функции принадлежности нечёткой системы: а) для входной величины; б) для выходной величины

В работе произведена оценка влияния нелинейных передаточных функций нечёткого регулятора на показатели качества переходных процессов запуска повышающего ППН (рис. 12). Установлено, что наиболее эффективное повышение быстродействия обеспечивает нелинейная передаточная функция в И-канале нечёткого регулятора.

10 20 40 10 20 .10 '

liw/ioc напряжение И б) В\олн"е нипряжент;. В

Рис. 12. Величина перерегулирования (а) и длительность процесса запуска (б) повышающего ППН с ПИ-регулятором: аналоговый прототип (1); нечёткий ПИ-регулятор с нелинейной передаточной функцией в П-канале (2), И-канале (3), П- и И-каналах (4), с нечётким ПИД-регулятором (5)

; ZE.

Для уменьшения перерегулирования и обеспечения робастности повышающего ППН в нечётком регуляторе предложено использовать адаптацию передаточной функции нечёткой системы используя вторую входную величину - оценку скорости изменения ошибки регулирования. Для этого произведена коррекция части таблицы правил, соответствующая переходным процессам, обеспечивающая соразмерность интенсивности выходного сигнала со знаком и скоростью изменения ошибки регулирования. Для повышения качества переходных процессов в таблице правил ПИ-канала реализована инвариантность выхода нечёткой системы от скорости изменения ошибки регулирования при Полученная в результате синтеза структура таблиц правил нечётких

систем ПД- и ПИ-каналов ПИД-регулятора с адаптацией приведена на рис. 13. Сравнительный анализ эффективности разработанного нечёткого ПИД-регулятора с другими известными реализациями нечётких регуляторов и аналоговым прототипом, приведён в табл. 1. Очевидно превосходство разработанного регулятора от десятков процентов для различных показателей.

NB NS ZI-

NU NS ZE

NB NB NB NB NS NS NB NB NB ZE ZE PS

NS NB NB NS ZE ZE NS NU NB ZE PS PS

ZE NB NS ZE PS PB zi-: NU NS ZE PS l'B

PS ги ZE PS PB PB PS NS NS Z Г: PB PB

PB PS PS PB PB PB PB NS zi-: ZH l'B PB

Рис. 13. Таблицы правил для ПД (а) и ПИ (б) каналов нечёткого ПИД-регулятора с адаптацией

В четвёртой главе приведено описание автоматизированной экспериментальной установки для проведения экспериментальных исследований импульсного преобразователя с различными системами управления (рис. 14), использование которой позволило получить большое количество данных о показателях качества переходных процессов в повышающем ППН.

Таблица 1

Показатели качества переходных процессов ППН с различными регуляторами

Регулятор запуск (Vs=25 В; R=100 Ом) скачок нагрузки 100 Ом 1 кОм

перерегулир. и„, В (%) длит, пер. процесса, с перерегулир. и„, В (%) длит. пер. процесса, с

аналоговый ПИД 35,8 (48) 0,042 2,61 (3,5) 0,017

разработанный нечеткий ПИД 0(0) 0,0322 2,63 (3,5) 0,007

нечёткий (Тзе С., 1996) 17(23) 0,017 6,48 (8,6) 0,0519

нечёткий (Mattavelli Р. 1997) 30,15 (40) 0,0115 2,88 (3,8) 0,0137

Регулятор запуск (Vg=40 В; R=1 кОм) скачок нагрузки 1 кОм 100 Ом

перерегулир. U„, В (%) длит. пер. процесса, с перерегулир. IJo, В (%) длит. пер. процесса, с

аналоговый ПИД 125 (167) 0,122 6(8) 0,028

разработанный нечёткий ПИД 27 (36) 0,095 2,2 (3) 0,0034

нечёткий (Тзе С., 1996) 46,6 (62) 0,121 0,3 (0,4) 0,0046

нечёткий (МайауеШ Р. 1997) 121 (161) 0,17 0,24 (0,3) 0,004

Силовая часть (СЧ) включает в себя повышающий ППН и источник питания (ИП). Информационно-управляющая часть (ИУЧ) обеспечивает управление силовой частью преобразователя посредством линейного (аналогового) или нечёткого регулятора, регистрацию переменных состояния и передачу данных в персональный компьютер. В качестве критерия адекватности результатов математического моделирования и экспериментальных данных используются показатели качества переходных процессов запуска повышающего ППН (рис. 15), скачкообразного изменения сопротивления его нагрузки (рис. 16) и оценка устойчивости ППН для нечёткого ПИД-регулятора (см. рис. 8). В качестве показателей качества использовались величина перерегулирования о и длительность переходного процесса tp по установлению с точностью 1%. "Типовые" значения количественных расхождений теоретических и экспериментальных данных приведены в таблице 2 и не превышают 6,1% для переходного процесса запуска повышающего ППН и 10% для переходного процесса изменения сопротивления нагрузки. Превосходство нечёткого регулятора над аналоговым прототипом для переходного процесса запуска составляет 2,5 раза для величины перерегулирования и от 3 до 7 раз для длительности переходного процесса, а для переходного процесса изменения нагрузки - до 2,8 раза для величины перерегулирования и до 5,2 раз для длительности переходного процесса. Примеры временных диаграмм переходных процессов приведены на рис. 17-18. На эксперименталь-

I I.PT I [TAN] | сом | IBM PC Рис. 14. Функциональная схема экспериментальной установки

ных диаграммах осциллограмма 1 соответствует выходному напряжению повышающего ППН, а осциллограмма 4 - току дросселя с размерностью 10А/1В.

Таблица 2

Расхождения теоретических и экспериментальных значений о и 1Р для переходных процессов запуска (а) и изменения нагрузки (б) повышающего ППН.

Аналоговый ПИД-регулятор Расхождение, % Нечёткий ПИД-регулятор Расхождение, %

теоретические значения экспериментальные значения теоретические значения экспериментальные значения

а а, В 165 158 4,4 68 65 4,6

tp, мс 124 119 4,2 35 33 6,1

б а, В 72,7 73 0,4 73 72,3 1

tp, мс 4.4 4 10 7,1 7,5 5,6

о

10 15 20 25 30 VSB

1 — аналоговый ПИД-регулятор;

2 - нечёткий ПИД-регулятор;

35 40 10 15 20 25 30 35

VbB

— — теоретические данные;

- экспериментальные результаты.

Рис. 15. Зависимости величины перерегулирования (а) и времени регулирования (б) переходного процесса запуска повышающего ППН от величины входного напряжения для Я0 = 300 Ом

10 15 20 25 а) VfcB

3,4 - скачок ¡00 Ом -н> I кОм; 5,6 - скачок 1 кОм -> 100 Ом; --теоретические данные;

б)

3.5 - аналоговый ПИД-регулятор;

4.6 - нечёткий ПИД-регулятор;

.....- экспериментальные результаты.

Рис. 16. Зависимости величины перерегулирования (а) и времени регулирования (б) переходного процесса изменения сопротивления нагрузки повышающего ППН от величины входного напряжения

Рис. 17. Теоретическая (а) и экспериментальная (б) временные диаграммы переходного процесса запуска повышающего ППН с нечётким ПИД-регулятором для параметров

= 30 В, Я0 = 400 Ом

......-

Рис. 18. Теоретическая (а) и экспериментальная (б) временные диаграммы переходного процесса изменения сопротивления нагрузки Я0 = 1кОм —» Яо = ЮООм повышающего ППН с нечётким ПИД-регулятором для )7г = 35 В

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации решена научно-техническая задача, заключающаяся в повышении эффективности АСУ импульсных преобразователей технологических объектов циклического действия посредством совершенствования методов синтеза нечётких регуляторов, обеспечивающих повышение быстродействия ППН, робастность показателей качества переходных процессов, устойчивость ППН за счёт исключения возможности возникновения нестационарных процессов в их динамике.

Основные результаты и выводы диссертационной работы:

1. Получены уточнённые модели импульсного повышающего преобразователя, учитывающие потери в активных и реактивных элементах преобразователя, позволившие уточнить динамику в области высоких частот и обеспечить синтез быстродействующего регулятора.

2. Изучено влияние параметров регулятора и силовой части на устойчивость повышающего ППН с ПИ- и ПИД-регуляторами. В частности установлено, что потеря устойчивости синхронного стационарного процесса происходит через бифуркацию Неймарка-Сакера и сопровождается появлением квазипериодического процесса. Для ППН с линейным ПИД-регулятором выявлена высокая чувствительность границы области устойчивости к изменению пара-

зитных параметров конденсатора выходного фильтра Для линейного ПИ-регулятора установлена инвариантность области устойчивости к изменению сопротивления нагрузки Установлена идентичность областей устойчивости ППН с линейным и нечетким ПИД-регуляторами

3 Изучено влияние нелинейности параметров регуляторов импульсного преобразователя на показатели качества переходных процессов В частности установлено, что наиболее эффективно использование нелинейной зависимости в виде кубической функции в И-канале регулятора

4 Показано, что использование нелинейных передаточных зависимостей в форме кубических функций и адаптации таблицы правил нечеткого регулятора совместно обеспечивают робастность показателей качества переходных процессов относительно вариации параметров нагрузки и источника энергии

5 Разработан метод синтеза нечетких регуляторов по аналоговому регулятору-прототипу, включающий алгоритм синтеза, аналитические выражения перехода от параметров аналогового регулятора-прототипа к коэффициентам нечеткого регулятора, правила модификации функций принадлежности, обеспечивающие заданные нелинейные характеристики передаточных функций

6 Экспериментально и теоретически подтверждена эффективность нечеткого регулятора, синтезированного на основе разработанного метода, относительно аналогового регулятора-прототипа и нечетких регуляторов, синтезированных традиционными методами, в условиях существенного изменения параметров источника энергии и нагрузки Установлено, что разработанный нечеткий регулятор по показателям качества переходного процесса запуска преобразователя имеет существенное превосходство (до 2,5 раз и более) относительно результатов для аналогового регулятора-прототипа и нечетких регуляторов, синтезированных традиционными методами Относительно показателей качества переходного процесса изменения сопротивления нагрузки выявлено преимущество нечеткого регулятора (до 2,8 раз и более) в области низких значений напряжения источника энергии и отмечено обеспечение инвариантности данных показателей относительно изменения напряжения источника питания

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ

ПУБЛИКАЦИЯХ

1 Косчинский С Л Адаптивный регулятор на основе нечеткой логики импульс-

ных преобразовательных систем / С Л Косчинский, С Н Ретинский // Ме-хатроника, автоматизагцм, управление - №3 —2007 - С 21-28 (издание, рекомендованное ВАК к публикации результатов научных исследований)

2 Ретинский С Н Устройство сбора информации для экспериментальных исследований динамики импульсных преобразовательных систем / С Н Ретинский // Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте Украина, Харьков, 2003, №4 — С 35

3 Косчинский С Л Сравнительный анализ динамики импульсного повышающего преобразователя постоянного напряжения с линейным и нечетким ПИД регуляторами / С Л Косчинский, С Н Ретинский // Материалы между-

20 4 народной научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, образовании и производстве» Орел, ОрелГТУ, 2004 - С 125-129

4 Ретинский С Н Исследование нечетких алгоритмов управления импульсным

повышающим преобразователем постоянного напряжения / С Н Ретинский // Материалы 3-его Международного семинара «Компьютерное моделирование электромагнитных процессов в физических, химических и технических системах» Воронеж ВГТУ, 2004,-С 119-120

5 Косчинский С Л Исследование динамики импульсных преобразовательных систем с адаптивными регуляторами на основе нечеткой логики / С Л Косчинский, С Н Ретинский, А В Романов // Техническая электродинамика, тематический выпуск "Силовая электроника и эффективность" Киев, 2004, Т3-С 3-6

6 Косчинский С Л Показатели качества и устойчивость импульсного преобра-

зователя напряжения с нечетким регулятором / С Л Косчинский, С Н Ретинский, А В Романов // Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте Украина, Харьков, 2004, №4 - С 12-15

7 Косчинский С Л Экспериментальное моделирование импульсного преобразователя напряжения в различных эксплуатационных режимах / С Л Косчинский, С Н Ретинский, А В Романов // Материалы Всероссийской научной конференции "Методы прикладной математики и компьютерной обработки данных в технике, экономике и экологии" Орел ОрелГТУ -2004 -С 106-109

8 Косчинский С Л Синтез регуляторов на основе нечеткой логики импульсных

преобразователей постоянного напряжения / С Л Косчинский, С Н Ретинский // Известия ОрелГТУ Серия Машиностроение Приборостроение Орел ОрелГТУ -2005, №2 -С 45-50

9 Косчинский С Л Экспериментальное исследование динамики импульсного преобразователя напряжения с аналоговым и нечетким ПИД-регуляторами / С Л Косчинский, С Н Ретинский // Известия ОрелГТУ Серия Машиностроение Приборостроение Орел ОрелГТУ -2006, №1 -С 51-55

10 Ретинский С Н Нечеткий ПИ-регулятор для импульсного повышающего преобразователя постоянного напряжения / С Н Ретинский // Научная сессия ТУСУР - 2006 Материалы Всероссийской научно-технической конференции Томск Издательство "В-Спектр", 2006 Ч 4 - С 140-142

11 Ретинский С Н Синтез адаптивного нечеткого регулятора импульсного повышающего преобразователя постоянного напряжения / С Н Ретинский, С Л Косчинский // Электротехнические комплексы и системы управления Воронеж, 2007, №1 - С 69-77

Лицензия ИД № 00670 от 05 01 2000 Подписано в печать ОЗ 2008 Формат 60x84 1/20 Бумага офсетная

Уел печ л 1 Тираж 100 экз Заказ № Отпечатано с готового оригинал-макета на полиграфической базе ОрелГТУ 302030, г Орел, ул Московская, 65

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ В СОСТАВЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ЦИКЛИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ.

1.1 Автоматизированные системы управления импульсными преобразователями в составе технологических объектов циклического действия.

1.2 Современные тенденции развития систем управления импульсными преобразователями в составе технологических объектов циклического действия.

1.3 Интеллектуальные системы управления.

1.4 Методы синтеза нечётких систем управления.

ГЛАВА 2. ДИНАМЖА ИМПУЛЬСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С АНАЛОГОВЫМИ И НЕЧЁТКИМИ РЕГУЛЯТОРАМИ.

2Л Формирование математической модели импульсного преобразователя

2.2 Динамика ППН-2 с аналоговыми и нечёткими регуляторами.

2.2Л Моделирование динамики ППН-2 с аналоговым ПИ-регулятором

2.2.2 Моделирование динамики ППН-2 с аналоговым ПИД-регулятором.

2.2.3 Моделирование динамики ППН-2 с нечётким ПИД-регулятором.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ФОРМАЛИЗОВАННОГО МЕТОДА СИНТЕЗА НЕЧЁТКИХ РЕГУЛЯТОРОВ ИМПУЛЬСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ.

3.1 Формирование метода синтеза нечётких регуляторов.

3.2 Задача синтеза аналоговых регуляторов импульсных преобразователей.

3.2.1 Синтез регуляторов на основе малосигнальных моделей.

3.2.2 Малосигнальная математическая модель силовой части ППН-2.

3.2.3 Синтез аналогового ПИ-регулятора.

3.2.4 Синтез аналогового ПИД-регулятора.

3.3 Синтез нечётких ПИ- и ПИД-регуляторов.

3.3.1 Получение параметров нечёткого ПИ-регулятора.

3.3.2 Моделирование переходного процесса запуска ППН-2 с аналоговым и нечётким ПИ-регуляторами.

3.3.3 Получение параметров нечёткого ПИД-регулятора.

3.4 Формирование нелинейных передаточных функций нечёткой системы

3.4.1 Моделирование переходного процесса запуска ППН-2 с нечёткими ПИ- и ПИД-регуляторами и нелинейными передаточными функциями

3.4.2 Адаптация коэффициентов нечеткого ПИД-регулятора.

3.4.3 Моделирование переходного процесса запуска ППН-2 с адаптированным нечётким ПИД-регулятором.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ППН-2 С ЛИНЕЙНЫМ И НЕЧЁТКИМ РЕГУЛЯТОРАМИ.

4.1 Описание экспериментальной установки.

4.2 Проведение эксперимента и анализ экспериментальных данных.

Актуальность темы. Значительная часть оборудования технологических процессов относится в классу оборудования циклического (прерывного) действия, рабочий процесс которого состоит из повторяющихся однотипных действий [43, 47]. Особенностью технологического оборудования циклического действия является существенное изменение мощности, потребляемой исполнительным органом в рабочем режиме и режиме ожидания [47, 40]. Импульсные преобразователи наилучшим образом удовлетворяют требованиям высокой энергетической эффективности при применении их в составе исполнительных органов технологического оборудования. Специфика применения импульсных преобразователей в составе технологического оборудования циклического действия обуславливает ряд требований к быстродействию и качеству переходных процессов в таких системах, наряду с традиционным требованием обеспечения их высокого КПД. При этом быстродействие и качество переходных процессов импульсного преобразователя определяется эффективностью его системы управления и, во-многом, выступает в качестве ограничений при проектировании верхних иерархических уровней автоматизированных систем управления (АСУ) технологического оборудования циклического действия. Применение традиционных линейных (ПИ-, ПИД-) регуляторов не позволяет создать быстродействующую систему управления импульсным преобразователем во всём диапазоне изменения параметров источника энергии и нагрузки. Данное обстоятельство обусловлено выбором одной рабочей точки в процедуре синтеза линейного регулятора, при отклонении от которой параметры регулятора не будут обеспечивать желаемую эффективность процесса управления [64, 94, 87, 62, 88]. Потребность "перенастройки" регуляторов для достижения заданной эффективности процесса управления при значительном изменении рабочей точки обуславливает необходимость использования нелинейных характеристик передаточных функций регуляторов и/или использование адаптивных систем управления. При этом теория проектирования АСУ с нелинейными характеристиками передаточных функций регуляторов недостаточно проработана, а использование теории адаптивных систем ограничивается относительно высокой сложностью и низким быстродействием получаемых АСУ и отсутствием ясности в вопросе их практической реализации.

Преодоление отмеченных сложностей возможно путём использования альтернативных подходов к построению АСУ импульсных преобразователей и, в частности, использования систем, построенных на основе аппарата нечёткой логики. Системы управления на основе нечёткой логики за счёт особенностей структуры обладают возможностью реализации сложных нелинейных и многосвязных передаточных функций регулятора и, с учётом современного развития управляющих микроконтроллеров, представляют реальную альтернативу линейным аналоговым и цифровым АСУ. В тоже время, несмотря на наличие значительного числа работ, посвящённых синтезу нечётких систем управления [35, 131, 133 - 136, 152- 154, 158, 159, 143, 96], в большинстве из них либо отсутствует акцент на "достижении новых свойств" за счёт перехода на нетрадиционную нечёткую систему управления, либо "нечёткость" системы управления трактуется как повод для отказа от математического описания динамики объекта управления в пользу лингвистического описания, предлагаемого экспертом. Это обуславливает сильную зависимость нечётких АСУ от экспертных знаний, а в случае отсутствия или слабости таковых, стимулирует использование трудоёмкой процедуры "проб и ошибок", практически никогда не приводящей к получению на выходе эффективной системы.

Решение проблемы повышения эффективности нечётких систем управления импульсных преобразователей представляется в разработке формализованных методов синтеза, базирующихся на результатах исследования их динамики. При этом качественно и количественно новые свойства импульсных преобразователей, получаемые с помощью нечётких систем управления, должны закладываться на этапе их проектирования.

Объект исследования: АСУ технологических объектов циклического действия с импульсными преобразователями в составе исполнительного органа.

Предмет исследования: нечёткие регуляторы импульсных преобразователей в составе АСУ технологических объектов циклического действия.

Цель исследования: повышение эффективности АСУ технологических объектов циклического действия путём повышения быстродействия, обеспечения робастности и устойчивости импульсных преобразователей в составе исполнительного органа за счёт разработки нового метода синтеза нечётких регуляторов.

Для достижения поставленной цели в диссертации необходимо решить следующие основные задачи:

1. Разработать уточнённые динамические модели импульсного повышающего преобразователя постоянного напряжения (1111Н) АСУ технологического объекта циклического действия с линейными (аналоговыми) и нечёткими регуляторами.

2. Изучить влияние параметров регулятора и силовой части на устойчивость ППН с линейными и нечётким регуляторами в условиях существенного изменения параметров нагрузки и источника энергии.

3. Изучить влияние нелинейных передаточных функций нечётких регуляторов ППН на показатели качества его переходных процессов.

4. Разработать формализованный метод синтеза нечётких регуляторов импульсных преобразователей, обеспечивающий устойчивость, робастность, увеличение их быстродействия и уменьшение перерегулирования относительно использования линейного регулятора.

5. Провести теоретические и экспериментальные исследования динамики импульсного повышающего ППН с разработанным нечётким регулятором с целью проверки адекватности разработанных моделей.

Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов: в работе использованы методы теории автоматического управления, теории нелинейных динамических систем, а также численные методы решения систем дифференциальных уравнений, матричного исчисления, итерационные методы решения систем нелинейных уравнений. Все научные положения, выводы и рекомендации в диссертации базируются на использовании апробированных методов исследования и теорий, на основе которых разрабатываются математические модели и проводится их исследование. Достоверность результатов исследования переходных процессов импульсного повышающего преобразователя постоянного напряжения подтверждается сопоставлением теоретических данных с результатами проведенного в работе эксперимента. Кроме того, обоснованность основных научных положений подтверждается публикациями в периодической печати.

Основные положения, выносимые на защиту: метод синтеза нечётких регуляторов по аналоговому регулятору-прототипу; результаты исследования устойчивости ППН с линейными и нечёткими регуляторами, заключающиеся в выявленных закономерностях потери устойчивости синхронным стационарным процессом ППН, обусловленных типом регулятора и параметрами ППН; результаты исследования влияния нелинейности коэффициентов регулятора на показатели качества переходных процессов ППН.

Научная новизна:

1. Разработана кусочно-сшитая динамическая модель импульсного повышающего преобразователя постоянного напряжения, учитывающая потери в активных и реактивных элементах, позволившая уточнить динамику в области высоких частот и обеспечить синтез быстродействующего регулятора;

2. Разработан метод синтеза нечётких регуляторов по аналоговому регулятору-прототипу, включающий: алгоритм синтеза; аналитические выражения перехода от параметров аналогового регулятора-прототипа к коэффициентам нечёткого регулятора; правила модификации функций принадлежности, обеспечивающие заданные нелинейные характеристики передаточных функций.

3. Установлены закономерности потери устойчивости синхронного стационарного процесса импульсного повышающего ППН с ПИ- ПИД-регуляторами при вариации параметров силовой части и регулятора: потеря устойчивости происходит через бифуркацию Неймарка-Сакера и сопровождается появлением квазипериодического процесса; при использовании линейного ПИД-регулятора выявлена высокая чувствительность границы области устойчивости к изменению паразитных параметров конденсатора выходного фильтра ППН; для линейного ПИ-регулятора установлена инвариантность области устойчивости к изменению сопротивления нагрузки ППН; установлена идентичность областей устойчивости ППН с линейным и У нечётким ПИД-регуляторами.

4. Установлено, что в нечётких ПИ- и ПИД-регуляторах нелинейная зависимость в И-канале в виде кубической функции с кусочно-линейной аппроксимацией обеспечивает повышение показателей качества переходных процессов по сравнению с линейным регулятором. В тоже время установлено, что использование нелинейной зависимости в П-канале регуляторов не обеспечивает улучшение показателей качества переходных процессов.

Практическая полезность работы состоит в разработанном методе синтеза нечётких регуляторов импульсных преобразователей на основе аналогового регулятора-прототипа, позволяющем повысить быстродействие АСУ технологических объектов циклического действия.

Результаты работы используются на ЗАО «Научприбор» при проектировании импульсных преобразователей резервного питания генераторного устройства малодозной цифровой рентгенографической установки, и в учебном процессе при проведении лабораторных занятий по дисциплинам «Основы АСУТП» и «Электропитание радиоустройств» на кафедре ПТЭиВС ОрелГТУ.

Апробация работы: основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международном семинаре «Компьютерное моделирование электромагнитных процессов в физических, химических и технических системах» (Воронеж, 2004); всероссийской научной конференции "Методы прикладной математики и компьютерной обработки данных в технике, экономике и экологии" (Орел, 2004); международной научно-технической конференции "Информационные технологии в науке, образовании и производстве" (Орел, 2004); всероссийской научно-технической конференции: научная сессия ТУСУР (Томск, 2006) и на научных семинарах кафедры ПТЭиВС ОрёлГТУ в 2003 - 2006 г.

Публикации: по результатам исследований по теме диссертации опубликовано 11 научных работ, в виде статей в журналах и сборниках, в том числе одна в журналах, рекомендованных ВАК России для публикации результатов научных исследований.

Структура и объем диссертации: Диссертационная работа состоит из введения, четырёх разделов, заключения, списка литературы включающего 159 наименования, и двух приложений. Основная часть работы изложена на 140 страницах машинописного текста, включая 57 рисунков и 4 таблицы.

Основные результаты и выводы диссертационной работы:

1. Получены уточнённые модели импульсного повышающего преобразователя, учитывающие потери в активных и реактивных элементах преобразователя, позволившие уточнить динамику в области высоких частот и обеспечить синтез быстродействующего регулятора.

2. Изучено влияние параметров регулятора и силовой части на устойчивость повышающего ППН-2 с ПИ- и ПИД-регуляторами. В частности установлено, что потеря устойчивости синхронного стационарного процесса происходит через бифуркацию Неймарка-Сакера и сопровождается появлением квазипериодического процесса. Для ППН-2 с линейным ПИД-регулятором выявлена высокая чувствительность границы области устойчивости к изменению паразитных параметров конденсатора выходного фильтра. Для линейного ПИ-регулятора установлена инвариантность области устойчивости к изменению сопротивления нагрузки. Установлена идентичность областей устойчивости ППН-2 с линейным и нечётким ПИД-регуляторами.

3. Изучено влияние нелинейности параметров регуляторов импульсного преобразователя на показатели качества переходных процессов. В частности установлено, что наиболее эффективно использование нелинейной зависимости в виде кубической функции в И-канале регулятора.

4. Показано, что использование нелинейных передаточных зависимостей в форме кубических функций и адаптации таблицы правил нечёткого регулятора совместно обеспечивают робастность показателей качества переходных процессов относительно вариации параметров нагрузки и источника энергии.

5. Разработан метод синтеза нечётких регуляторов по аналоговому регулятору-прототипу, включающий: алгоритм синтеза; аналитические выражения перехода от параметров аналогового регулятора-прототипа к коэффициентам нечёткого регулятора; правила модификации функций принадлежности, обеспечивающие заданные нелинейные характеристики передаточных функций.

6. Экспериментально и теоретически подтверждена эффективность нечёткого регулятора, синтезированного на основе разработанного метода, относительно аналогового регулятора-прототипа и нечётких регуляторов, синтезированных традиционными методами, в условиях существенного изменения параметров источника энергии и нагрузки. Установлено, что разработанный нечёткий регулятор по показателям качества переходного процесса запуска преобразователя имеет существенное превосходство (до 2,5 раз и более) относительно результатов для аналогового регулятора-прототипа и нечётких регуляторов, синтезированных традиционными методами. Относительно показателей качества переходного процесса изменения сопротивления нагрузки выявлено преимущество нечёткого регулятора (до 2,8 раз и более) в области низких значений напряжения источника энергии и отмечено обеспечение инвариантности данных показателей относительно изменения напряжения источника питания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации решена научно-техническая задача, заключающаяся в повышении эффективности АСУ импульсных преобразователей технологических объектов циклического действия посредством совершенствования методов синтеза нечётких регуляторов, обеспечивающих повышение быстродействия ППН-2, робастность показателей качества переходных процессов, устойчивость ППН-2 за счёт исключения возможности возникновения нестационарных процессов в их динамике.

1. Александров Ф.И., Сиваков А.Р. Импульсные полупроводниковые преобразователи и стабилизаторы постоянного напряжения. Л.: Энергия. Ле-нингр. отделение, 1970. - 188 с.

2. Аппаратура и методы рентгеновского анализа: Сб. статей ЛНПО «Буревестник». Вып. 24 - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1980. - 232 с.

3. Афанасьев В.Н., Колмановский В.Б., Носов В.Р. Математическая теория конструирования систем управления: Учеб. для вузов. 2-е изд., доп. М.: Высшая школа, 1998. - 574 с.

4. Афонин В.П., Гуничева Т.Н., Пискунова Л.Ф. Рентгенофлюоресцентный силикатный анализ. Новосибирск: Наука, 1984, — 227с.

5. Афонин В.П., Комяк И.И., Николаев В.П., Плотников Р.И. Рентгенофлуо-ресцентный анализ. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991. - 173с.

6. Бабенко К.И Основы численного анализа. М.: Наука, 1986. - 744 с.

7. Бас А.А, Миловзоров В.П., Мусолин А.К., Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом. -М.: Радио и связь, 1987. 160с.

8. Баушев. B.C., Бондарь В.А., Легостаев Н.С. Расчет и проектирование электронных схем. Учебное пособие. Томск: Изд-во Томского университета, 1990.-256 с.

9. Баушев B.C., Жусубалиев Ж.Т. О недетерминированных режимах функционирования стабилизатора напряжения с широтно-импульсным регулированием. // Электричество. 1992. № 8. С. 47-53.

10. Бахвалов И.С., Жидков И.П., Кобельков Г.М. Численные методы: Учеб. пособие для вузов. // М.: Наука, 1987. 598 с. с ил.

11. Беллман Р., Заде Л. Принятие решений в расплывчатых условиях. // Вопросы анализа и процедуры принятия решений: Сб. статей / Пер. с англ. ; Под ред. И.Ф. Шахнова. М., 1976. - С.172-215.

12. Белов Г.А. Исследование колебаний в импульсном стабилизаторе напряжений вблизи границы устойчивости. // Электричество. 1990, № 9, С. 4451.

13. Белов Г.А., Мочалов М.Ю. Синтез оптимальных систем управления импульсными стабилизаторами напряжения на основе квадратичного критерия качества. // Электричество. 2001. № 4. С. 37-42.

14. Белова И.Б., Китаев В.М. Малодозная цифровая рентгенография. — Орёл: Труд. 2001.-160 с.

15. Березин O.K., В. Костиков В.Г., Шахнов В.А. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник. -М.: Трил JI, 2000. 400 с.

16. Бессонов. JI.A. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: Учеб. для электротехн., энерг., приборостроит. спец. вузов 9-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1996. - 638 е.: ил.

17. Боглаев Ю.П. Вычислительная математика и программирование. Уч. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1990. — 544 с.

18. Болнокин В.Е., Чинаев П.И. Анализ и синтез систем автоматического управления на ЭВМ. Алгоритмы и программы. М.: Радио и связь, 1986. — 248 с.

19. Брянский JI.H., Дойников А.С. Краткий справочник метролога. М.: Издательство стандартов, 1991.

20. Бутенин Н.В., Неймарк Ю.И., Фуфаев Н.А. Ведение в теорию нелинейных колебаний. М.: Наука, 1976. 384 с.

21. Васильев С.И. Определение передаточных функций на основе обобщенной модели ключевых преобразователей постоянного напряжения. // Электротехника. 1994. № 1, С. 18-22.

22. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Высш. шк., 1998. - 576 с.

23. Вересов П.А., Смуряков Ю.Л. Стабилизированные источники питания радиоэлектронной аппаратуры. -М.: Энергия, 1978. 192 с.

24. Вишневецкий JI.M., Дубинский Г.Н., Левин Л.Г., Рабинович В.Б. Электроприводы в АСУ ТП. М.: Энергоатомиздат, 1983, 144 с.

25. Влах Н., Сингхал К. Машинные методы анализа и проектирования электронных схем. М.: Радио и связь, 1988. - 560 с. с ил.

26. Гелиг А.Х., Чурилов А.Н. Периодические режимы в широтно-импульсных системах с переменной структурой линейной части. // Автоматика и телемеханика. 1990. № 12. С. 94-104.

27. Денисов К.М., Толмачев В.А. Проблемы реализации микропроцессорных систем управления источников тока программируемой формы. //Изв. ВУЗов Приборостроение, 2000, т.43, №1-2, с.75-80.

28. Жданкин В. Коррекция гармоник входного тока в маломощных сетевых источниках питания // Современные технологии автоматизации СТА. 1998 г., №1. стр. 110-112.

29. Жуковский А.Н., Пшеничный Г.А., Мейер А.В. Высокочувствительный рентгенофлуоресцентный анализ с полупроводниковыми детекторами. -М.: Энергоатомиздат, 1991, 160 с.

30. Иванов В., Панфилов Д. Типовые схемы корректоров коэффициента мощности // Chip News, 1997 г., № 9-1 о, стр. 38-45.

31. Иванов В.А., Ющенко А.С. Теория дискретных систем автоматического управления. М.: Наука. 1983. - 336 с.

32. Иващенко Н.Н. Автоматическое регулирование. Теория и элементы систем. -М.: Машиностроение, 1973, 606 с.

33. Ильин А.А. Решения Texas Instruments для построения источников вторичного электропитания. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.scanti.ru/stati/istpit.pdf

34. Имаев Д.Х., Ковальски 3., Кузьмин Н.Н., Пошехонов Л.Б., Цапко П., Яковлев В.Б. Анализ систем управления. Теория. Методы. Примеры решения типовых задач с применением персонального компьютера. — Гданьск, Санкт Петербург, Сургут, Томск, 1997, 172 с.

35. Интеллектуальные системы автоматического управления / Под. ред. И.М. Макарова, В.М. Лохина. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. - 576 с.

36. Источники вторичного электропитания / С.С. Букреев, В.А. Головацкий, Н. Гулякович и др.; Под ред. Ю.И. Конева. М.: Радио и связь, 1983. - 280 с.

37. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / Г.С. Найвельт, К.Б. Мазель, Ч.И. Хусаинов и др.; Под ред. Г.С. Найвельта. М.: Радио и связь, 1986. - 576с., ил.

38. Казанцев Ю.М. Синтез динамических характеристик импульсных преобразователей напряжения. // Электротехника. 1995. № 8. С. 32-35.

39. Камчатский Информационно-Технический Центр. Источники бесперебойного питания Symmetra Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.kitc.m/isdg/oborudovanie/ibp/symmetra/

40. Киреева Э.А., Юнее Т. Автоматизация и экономия электроэнергии в системах промышленного электроснабжения: Справочные материалы и примеры расчетов / Киреева Э.А., Юнее Т. М.:Энергоатомиздат, 1998. - 320 с.

41. Климов В.П., Смирнов В.Н. Коэффициент мощности однофазного бестрансформаторного импульсного источника питания // Практическая силовая электроника, 2002 г., вып. 5, стр. 21-23.

42. Клюев А.С. Автоматическое регулирование. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Энергия, 1973,-392 с.

43. Ключев В.И., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов: учебн. для вузов. М.: Энергия, 1980, — 360 с.

44. Колоколов Ю.В., Косчинский С.Л. К вопросу о бифуркациях стационарных движений в импульсных системах автоматического управления. // Автоматика и телемеханика. 2000. № 5. С. 185-189.

45. Колоколов Ю.В., Косчинский С.Л., Шолоник А.П. Динамика импульсного понижающего преобразователя напряжения в режиме прерывистых токов. // Электричество. №9. - 2003. - С.40-53.

46. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.; Наука, 1978. - 832 с.

47. Корытин A.M., Петров Н.К., Радимов С.Н., Шапарев Н.К. Автоматизация типовых технологических процессов и установок. Учебник для ВУЗов. М.: Энергоатомиздат, 1988, 432 с.

48. Косчинский C.JI. Высоковольтный резонансный преобразователь напряжения с частотным управлением. //Известия ОрелГТУ. Серия Машиностроение. Приборостроение. 2005, №1, с.56-58.

49. Косчинский С.Л., Ретинский С.Н. Адаптивный регулятор на основе нечеткой логики импульсных преобразовательных систем // Мехатроника, автоматизация, управление. — №3. — 2007. С.21-28.

50. Косчинский С.Л., Ретинский С.Н. Синтез регуляторов на основе нечеткой логики импульсных преобразователей постоянного напряжения. // Известия ОрелГТУ. Серия Машиностроение. Приборостроение — Орел: ОрелГТУ. 2005, №2. - С. 45-50.

51. Косчинский С.Л., Ретинский С.Н. Экспериментальное исследование динамики импульсного преобразователя напряжения с аналоговым и нечетким ПИД-регуляторами. // Известия ОрелГТУ. Серия Машиностроение. Приборостроение Орел: ОрелГТУ. - 2006, №1. - С. 51-55

52. Косчинский С.Л., Ретинский С.Н., Романов А.В. Показатели качества и устойчивость импульсного преобразователя напряжения с нечетким регулятором. // Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. Украина, Харьков, 2004, №4. С. 12-15.

53. Крассовский А.А. Справочник по теории автоматического управления. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. 712 с.

54. Круглов В.В., Али М.И., Голунов Г.Ю. Нечеткая логика и искусственные нейронные сети. М.: Радио и связь, 1991. — 224 с.

55. Кунцевич В.М., Чеховой Ю.Н. Нелинейные системы управления с частотно- и широтно- импульсной модуляцией. Киев: Техшка, 1970. — 340 с.

56. Лукас В.А. Основы фази-управления. Учебное пособие. Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 2000. 62 с.

57. Мамиконян С. В. Аппаратура и методы флуоресцентного рентгенорадио-метрического анализа — М.: Атомиздат, 1976. 280 с.

58. Мелешин В.И. Динамические свойства преобразователей с ШИМ-2 в режимах прерывистого и непрерывного токов. // Электронная техника в автоматике. Вып. 17. -М.: Радио и связь, 1986. С. 35-57.

59. Мелешин В.И. Получение непрерывной линейной модели силовой части импульсного преобразователя как начальный этап проектирования его динамических свойств. // Электричество. 2002, № 10, С. 38-43.

60. Мелешин В.И. Широтно-импульсный модулятор. // Электричество. 2004, № 3, С. 46-52.

61. Миддлбрук Р.Д. Малосигнальное моделирование ключевых преобразователей мощности с широтно-импульсным регулированием. // ТИИЭР Т. 76 №4, 1988.-С. 46-59.

62. Митрофанов А.В., Щеголев А.И. Импульсные источники вторичного электропитания в бытовой аппаратуре. М.: Радио и связь, 1985. - 72 с.

63. Моин B.C. Стабилизированные транзисторные преобразователи. — М.: Энергоатомиздат, 1986.-376 с.

64. ОАО НПП «Буревестник» Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.bourevestnik.spb.ru/

65. ОАО «Союзцветметавтоматика» Электронный ресурс. Режим доступа: http:// www.scma.ru/

66. Олейников В.А. Основы оптимального и экстремального управления: Учеб. пособие для студентов вузов. М.: Высшая школа, 1969. - 296 с.

67. Оливе С. Применение микросхемы корректора коэффициента мощности (PFC) IR1150 // Электроника, 2005 г., №12, стр. 34-36.

68. Первозванский А.А. Курс теории автоматического управления: Учебное пособ. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. - 616 с.

69. Петров Г.П., Козловский К.Л., Тогатов Д.В., Петров А.И. Семейство импульсных источников питания для электронных систем управления. // Электротехника. 2000. №4. С. 51-55.

70. Понтрягин Л.С. Обыкновенные дифференциальные уравнения: Учебник для университетов. 4-е изд. - М.: Наука, 1974. - 331 с. с ил.

71. Попов В.П. Основы теории цепей: Учебн. для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Высш. шк., 2000 575 с.

72. Проблемы энергоснабжения современных информационных комплексов. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.croc.ru/ solution/solution77.shtm

73. Рентгенотехника: Справочник. В 2-х кн. / Под ред. В.В. Клюева. Кн. 2 -М.: Машиностроение, 1980.-383 с.

74. Рентгенофлюоресцентный анализ. Применение в заводских лабораториях: Сб. научных трудов / Под. ред. X. Эрхардта. Пер. с нем.- М.: Металлургия, 1985.-256 с.

75. Ретинский С.Н. Нечеткий ПИ-регулятор для импульсного повышающего преобразователя постоянного напряжения. // Научная сессия ТУСУР -2006: Материалы Всероссийской научно-технической конференции, Томск: Издательство "В-Спектр", 2006. Ч. 4. С. 140-142.

76. Ретинский С.Н. Устройство сбора информации для экспериментальных исследований динамики импульсных преобразовательных систем. // Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. Украина, Харьков, 2003, №4. С.35.

77. Ретинский С.Н., Косчинский C.J1. Синтез адаптивного нечеткого регулятора импульсного повышающего преобразователя постоянного напряжения // Электротехнические комплексы и системы управления. Воронеж, 2007, №1. С.69-77.

78. Вент Д.П., Родин С.Н., Сидельников С.И. Нечёткое регулирование нелинейных объектов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2006, №7, с. 12-15.

79. Розенвассер Е.Н., Юсупов P.M. Чувствительность систем автоматического управления. JL: Энергия, 1969. - 208 с.

80. Ройтенберг Я.Н. Автоматическое управление: Учеб. пособие для университетов. 3-е изд. перераб. и доп. М.: Наука, 1992. - 576 с. с ил.

81. Ромаш Э.М., Драбович Ю.И., Юрченко Н.Н., Шевченко П.Н. Высокочастотные транзисторные преобразователи. М.: Радио и связь, 1988 — 208 с.

82. Ротач В.Я. Импульсные системы автоматического регулирования. М.: "Энергия", 1964.-224 с.

83. Северне Р., Блум Г. Импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем вторичного электропитания / Пер. с англ. под ред. Л.Е. Смольникова. — М.: Энергоатомиздат, 1988. 294 с.

84. Сергеев Б.С. Схемотехника функциональных узлов источников вторичного электропитания: Справочник. М.: Радио и связь, 1992 - 224 с.

85. Слепов Н.Н., Дроздов Б.В. Широтно-импульсная модуляция. М.: Энергия, 1978.- 192с.

86. Соболев Л.Б. Прямой синтез переходных характеристик преобразователей постоянного напряжения. // Электротехника. 1992. № 6, С. 52-57.

87. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки / Волосатов В.А., ред. Л.Машиностроение, 1988. - 719 с.

88. Тарасик В.П. Математическое моделирование технических систем: Учебник для вузов. Мн.: ДизайнПРО, 1997. - 640 с.

89. Терехов В.М. Алгоритмы фаззи-регуляторов в электротехнических системах. // Электричество, 2001. № 12 С. 55 - 63.

90. Терехов В. М. Фаззи-логика в электротехнике. // Электричество, 2000. №11-С. 59-64.

91. Терехов В.М., Владимирова Е.С. Некоторые аспекты применения фаззи-управления в электроприводах. // Электричество, 1999. № 9. С.34—38.

92. Тонкаль В.Е., Руденко B.C., Жуйков В.Я. и др. Вентильные преобразователи переменной структуры. /Под. ред. А.К. Шидловского. Киев: Наук, думка, 1989.-336 с.

93. Фейгин М.И. Вынужденные колебания систем с разрывными нелинейно-стями. М.: Наука, гл. ред. физ.-мат. лит, 1994. - 288 с.

94. Филиппов А.Ф. Дифференциальные уравнения с разрывной правой частью. М.:Наука, 1985. - 276 с.

95. Флоренцев С.Н., Ковалев Ф.И. Современная элементная база силовой электроники. // Электротехника. 1996. - №4. - С.2-8.

96. Функциональные устройства систем электропитания наземной РЭА/В. Под ред. В. Г. Костикова. -М.: Радио и связь, 1990. 192 с.

97. Хуснутдинова Л.Ф. Синтез системы оптимального управления ТП нейро-сетевым методом. // Производственные автоматизированные системы, 2005. № 11-с. 12-18.

98. Цыпкин Я.З. Теория линейных импульсных систем. М.: Физматгиз, 1963. -968 с.

99. Чемоданов Б.К. Математические основы теории автоматического регулирования: Учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1971. - 807 с. с ил.

100. Четти П. Проектирование ключевых источников электропитания / Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 240 с.

101. Шмелев В.К. Рентгеновские аппараты. Изд. 4-е, перераб. М.:Энергия, 1973. 472 с.

102. Brown M. Very Wide Input Voltage Range, Off-line Flyback Switching Power Supply. Motorola semiconductor application note. Электронный ресурс. — Режим доступа: http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AN1327-D.PDF

103. Calvo О., Cartwright J.H.E. Fuzzy Control of Chaos. International Journal Bifurcation and Chaos v.8, 1743 1747, 1998.

104. Bauer P., Nouak S. Introductions in a Fuzzy Logic and Fuzzy Logic Control. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.gotai.net/docu-ments/doc-l-fl-001 .aspx.

105. Chen C.-L., Hsieh C.-T. User-friendly design method for fuzzy logic controller. IEEE Proc.-Control Theory Appl., Vol. 143, No. 4, pp. 358-366, July 1996.

106. Chen C.-L., Wang S.-N., Hsieh C.-T., Chang F.-Y. Theoretical analysis of a fuzzy-logic controller with unequally spaced triangular membership functions. //Fuzzy Sets Syst., no. 101, pp.87-108, 1999.

107. Chen Liu, Xu Jian-Xin. Comparison between a Fuzzy PID Controller and a Kind of Nonlinear PID Controller. Proceedings of the 36th Conference on Decision & Control. San Diego, California, pp. 2736-2741, December 1997.

108. CS51021/22/23/24 Enhanced Current Mode PWM Controller. ON-semiconductor Datasheet .2000 Rev. 13 Электронный ресурс. - Режим доступа: http://www.onsemi.com/pub/Collateral/СS51021 -D.PDF

109. Cupertino F., Lattanzi A., Salvatore L. A New Fuzzy Logic-Based Controller Design Method for DC and AC Impressed-Voltage Drives. IEEE Transactions On Power Electronics, vol. 15, no. 6, pp. 974-982, November 2000.

110. Design guidelines for off-line flyback converters using Fairchild power switch (FPS™). Fairchild Semiconductor Corp., 2003, AN-4137 rev. 1.2.0, http://www.fairchildsemi.com.

111. Digital Signal Controller for Power Management UCD9501 Электронный ресурс. — Режим доступа: http://www.ti.com/lit/gpn/ucd9501.

112. Diordiev A., Ursaru О., Lucanu М., Tugaeru L. A Hybrid PID-Fuzzy Controller for DC/DC Converters, pp. 97-100.

113. Dual Phase Point of Load Digital Power Controller UCD9111 Электронный ресурс. - Режим доступа: http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/ ucd9112.html

114. Freescale Data Sheet Page. MC68HC908GP32 Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.freescale.com/files/microcontrollers/doc/datasheet/ МС 6 8НС908GP 3 2. pdf? fsrch= 1

115. Freescale Data Sheet Page. 56F8355 Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.freescale.con^files/dsp/doc/datasheet/MC56F8355.pdf

116. Freescale Energy Efficient Solutions Электронный ресурс. — Режим доступа: http://www.freescale.com/webapp/sps/site/appHcationj sp?node!dH)2n QXG600s

117. Fusion digital power control integrated circuits Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.ti.com/corp/docs/landing/fusion/ucdfamily.htm

118. Fusion Digital Power(tm) Control Solutions Электронный ресурс. Режим доступа: http://focus.ti.com/lit/ml/slub008/slub008.pdf

119. Gauen К. Design Consideration for a Two Transistor Current Mode Forward Converter. Motorola semiconductor application note. AN1108/D Электронный ресурс. — Режим доступа: http://www.onsemi.eom/pub/Collateral/AN1108-D.PDF

120. Hancock J. SMPS Topologies Overview. Infineon Technologies Application Note AN-C00IMOS-O8 Электронный ресурс. Режим доступа: http:// www.infmeon.com/cgi/ecrm.dll/ecrm/scripts/publicdownload.jsp?oid=41434

121. Hunter P. Solve Switcher Problems With Power- Factor Correction // Electronic Design, Febr. 6, 1992. P. 67-78.

122. Kosko В. Fuzzy systems as universal approximators. // IEEE Transactions on Computers, vol. 43, No. 11, November 1994.-P. 1329-1333.

123. Koudriavtsev O., Wang S., Konishi Y., Nakaoka M. A novel pulse-density-modulated high-frequency inverter for silient-discharge-type ozonizer. /ЛЕЕЕ Trans. Ind. Applicat., vol.38, no.2, 2002, pp.369-378.

124. Li H.-X. A Comparative Design and Tuning for Conventional Fuzzy Control. IEEE Transactions on Systems, Man, And Cybernetics-Part B: Cybernetics, vol. 27, no. 5, pp. 884-889, October 1997.

125. Liu C., Hu Ji.-X., Hang C.-C. Comparison Between a Fuzzy PID Controller and a Kind of Nonlinear PID Controller. // Proceedings of the 36th Conference on Decision & Control. San Diego. California, USA. December 1997. P. 27362741.

126. Mann G., Hu B.-G., Gosine R. Analysis of Direct Action Fuzzy PID Controller Structures. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics - Part B: Cybernetics, vol. 29, no. 3, pp. 371-388, June 1999.

127. Mann G., Hu B.-G., Gosine R. Derivation and Analysis of Three-Input Inference for Fuzzy PID Controllers, pp. 1910-1915.

128. Mann G., Hu B.-G., Gosine R. Two-Level Tuning of Fuzzy PID Controllers. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics — Part B: Cybernetics, vol. 31, no. 2, pp. 263-269, April 2001.

129. Mattavelli P., Rossetto L., Spiazzi G., Tenti P. General-purpose fuzzy controller for dc-dc converters. //IEEE Trans. Power Electron., vol.12, no.l, pp.79-85, Jan. 1997.

130. Microchip Technology Incorporated. PIC18Fxx2 Series Manual Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.microchip.ru/files/d-sheets-rus/ PIC 18FXX2manual.pdf

131. Middlebrook R.D., Cuk S. A General Unified Approach to Modelling Switching Converter Power Stages. // IEEE Power Electronics Specialists Conference Record, 1976, June. P. 18-34.

132. Middlebrook R.D., Cuk S. A General Unified Approach to Modelling DC-to-DC Converters in Discontinuous Conduction. // IEEE Power Electronics Specialists Conference Record, 1977, June. P. 36-57.

133. Middlebrook R.D., Cuk S. Modelling and analysis methods for dc-dc switching converters. Presented at the IEEE International Semiconductor Power Converter Conference, Orlando, FL, 1977., P. 90-111.

134. Ninomiya Т., Harada K., Nakahara M. On the Maximum Regulation Range in Boost and Buck Converters // IEEE Power Electronics Specialists Conference Record, 1981. June, P. 146-153.

135. Pajchrowski Т., Zawirski K. Fuzzy Logic Speed Controller Robust Against Drive Parameters Variation. // EPE-PEMC: 12th International Power Electronics and Motion Control Conference, Portoroz, Slovenia, 2006, September, P. 332336.

136. Power-One. Intelligent Controls and Digital Power Technology Электронный ресурс. — Режим доступа: http://www.power-one.com/intelligent-controls/

137. Power Supply Sequencer and Monitor Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.ti.com/lit/gpn/ucd9080.

138. Rafiei S., Ghazi R., Asgharian R., Barakati M., Toliyat H. Robust Control of dc/dc PWM Converters: A Comparison of Н», p., and Fuzzy Logic Based Approaches. pp. 603-608.

139. Raviraj V., Sen P. Comparative Study of Proportional-Integral, Sliding Mode, and Fuzzy Logic Controllers for Power Converters. IEEE Transactions On Industry Applications, vol. 33, no. 2, pp. 518-524, March/April 1997.

140. Shi Y., Sen P. Application of Variable Structure Fuzzy Logic Controller for DC-DC Converters. IECON'Ol: The 27th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, pp. 2026-2031.

141. Single CS3842A Provides Control for 500 W/200 kHz Current-Mode Power Supply. ON Semiconductor Application Note CS3842AAN/D Электронный ресурс. - Режим доступа: http://www.onsemi.com/pub/Collateral/ CS3842AAN-D.PDF

142. Single Phase Point of Load Digital Power Controller UCD9111 Электронный ресурс. - Режим доступа: http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/ ucd9111.html

143. Siliconlabs: Mixed-Signal ICs Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.silabs.com/tgwWebApp/public/webcontent/products/Digital

144. Ро wer/DigitalPo wer/en/S i825 0Features. htm

145. So W., Tse C., Lee Y. A Fuzzy Controller for DC-DC Converters. IEEE Transactions On Power Electronics, vol. 7, no. 3, pp.315- 320, May 1994. •

146. So W., Tse C., Lee Y. Development of a Fuzzy Logic Controller for DC/DC Converters: Design, Computer Simulations, and Experimental Evaluations. IEEE Transactions On Power Electronics, vol. 11, no. 1, pp. 24-32, January 1996.

147. Tomescu B. On the Use of Fuzzy Logic to Control Paralleled DC-DC Converters. Soft Computing Conference, Blacksburg, Virginia, October, 2001.

148. Vidal-Idiarte E., Martinez-Salamero L., Guinjoan F., Calvente J., Gomariz S. Sliding and fuzzy control of a boost converter using an 8-bit microcontroller. IEEE Proc.-Electr. Power Appl., Vol. 151, No. 1, pp. 5-11, January 2004

149. Viswanathan К., Srinivasan D., Oruganti R. A Universal Fuzzy Controller for a Non-linear Power Electronic Converter, pp. 46-51.

150. Wang L.-X. A course in fuzzy systems and control. Prentice Hall PTR, 1997.

151. Ying H. Fuzzy control and modeling: analytical foundations and applications, IEEE Press, N.-Y., 2000.