автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Синтез цифровой робастной системы управления многосвязным нестационарным объектом

На правах рукописи

ГАЙДИН АРТУР АНДРЕЕВИЧ

СИНТЕЗ ЦИФРОВОЙ РОБАСТНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОСВЯЗНЫМ НЕСТАЦИОНАРНЫМ ОБЪЕКТОМ (на примере процессов химической технологии)

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (пищевая и химическая промышленность)

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)

12 ДЕК 2013

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж — 2013

005543567

005543567

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»

Научный руководитель:

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

Кудряшов Владимир Сергеевич

доктор технических наук, профессор (ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»)

Иванов Андрей Валентинович

кандидат технических наук, доцент (ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»)

Абрамов Геннадий Владимирович доктор технических наук, профессор (ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»)

Курицын Владимир Алексеевич

кандидат технических наук,

зам. директора по АСУТП

ЗАО «НПП Центравтоматика» г. Воронеж

Ведущая ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный уни-

организация: верситет»

Защита состоится «30» декабря 2013 г. в 13 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.035.02 при ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» по адресу: 394036, г. Воронеж, проспект Революции, д. 19 (конференц-зал).

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах), заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять в адрес совета университета.

Текст автореферата и объявление о защите размещены в сети интернет на сайте Минобрнауки РФ http://vak.ed.gov.ru «29» ноября 2013 года.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО ВГУИТ.

Автореферат разослан «29» ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент И.А. Хаустов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Характерными особенностями большинства процессов химической технологии как объектов управления являются многомерность, наличие перекрёстного влияния между входными и выходными параметрами и нестационарное поведение с течением времени работы технологических установок. Управление такими объектами при использовании традиционных методов и средств сопряжено с рядом трудностей и не всегда позволяет добиться положительных результатов.

Повышение качества управления объектами с сильными внутренними связями возможно путем синтеза многосвязных систем, основы проектирования которых заложены в работах П.И. Чинаева, М.В. Меерова, Р.Т. Янушевского и др. Однако в условиях нестационарности динамических характеристик требуется применение адаптивных систем, что в свою очередь вызывает необходимость использования рекуррентных методов идентификации, а это не всегда выполнимо для связных объектов управления. Поэтому особый интерес представляет применение робастного управления, позволяющее обеспечить не только достаточно высокое качество регулирования параметров процессов, но и учитывать запас устойчивости системы при вариации параметров динамики каналов объекта. Роба-стным системам посвящены работы Б.Т. Поляка, П.С. Щербакова, S.P. Bhattacharyya, Н. Chapellat, L.H. Keel и др.

Анализ исследований посвященных данной проблеме показал, что большинство решений связано с приведением многосвязных систем к одноконтурным сепаратным подсистемам на основе принципов автономно-инвариантного управления. Однако обеспечить автономность системы в условиях нестационарности практически невозможно и любое отклонение приводит к существенному ухудшению показателей качества и возможной потере устойчивости.

В настоящее время для моделирования и синтеза алгоритмов управления технологическими объектами широко применяются цифровые системы, теоретические основы которых заложены в работах отечественных и зарубежных ученых Я. 3. Цыпкина, Р. Изермана, Б. Куо, Б. Витгенмарка и др. Это направление получило дальнейшее развитие на кафедре информационных и управляющих систем ВГУИТ.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка эффективных подходов и алгоритмов синтеза цифровой роба-стной системы управления многосвязными нестационарными объектами на основе комплексного критерия, учитывающего качество управления и запас устойчивости.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи: \

1) разработка алгоритма получения характеристических полиномов при наличии различных транспортных запаздываний каналов объекта на основе модели многосвязной цифровой системы управления;

2) оценка запаса устойчивости системы при наличии перекрестных связей и транспортного запаздывания в объекте;

3) разработка, исследование и анализ различных критериев синтеза системы и выбор оптимального;

4) синтез и моделирование цифровой робастной системы управления на примере процессов химической технологии;

5) исследование синтезированных систем при вариации параметров моделей объекта и различном соотношении качества и запаса устойчивости.

Методы исследования. При выполнении диссертационной работы применялись теория автоматического управления аналоговых и цифровых систем, линейных многосвязных систем, методы математического моделирования, структурного синтеза. Общей методологической основой является системный подход.

Научная новизна.

1. Алгоритм оценки запаса устойчивости системы цифрового управления многомерным объектом на основе нахождения собственных значений матрицы в переменных состояния многосвязной системы;

2. Способ оценки запаса устойчивости системы управления несимметричным объектом при наличии транспортного запаздывания на основе критерия Зубова, позволяющий существенно сократить вычислительные затраты по сравнению с полиномиальным методом;

3. Комплексный критерий синтеза робастной цифровой системы управления многосвязным нестационарным объектом, позволяющий учитывать различные соотношения показателей качества и запаса устойчивости системы;

4. Комплекс прикладных программных средств синтеза и моделирования робастной цифровой системы управления для различных вариаций параметров моделей каналов симметричных и несимметричных многосвязных объектов.

Практическая значимость. На основе разработанных подходов и алгоритмов создан пакет прикладных программ, позволяющий осуществить оценку запаса устойчивости и синтез управляющей части цифровой робастной системы управления многосвязным нестационарным объектом, обеспечивающей достаточно высокое качество управления и устойчивость системы при изменении параметров объекта.

Основные результаты работы: алгоритмы и программное обеспечение прошли апробацию при выполнении отдельных этапов проектирования АСУ технологическими процессами ООО «Нефтехимпроект КНГ» г. Воронеж и внедрены в учебный процесс кафедры информационных и

управляющих систем Воронежского государственного университета инженерных технологий.

Апробация работы. Основные результаты по теме диссертационной работы доложены на международных научных конференциях «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-24, 25, 26», в 20112013 годах (г. Саратов), «Современные проблемы прикладной математики, теории управления и математического моделирования (ПМТУММ-2011)» в 2011 году (г. Воронеж), а также на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и научных работников ВГУИТ, в 2011-2013 годах.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 13 печатных работ, в том числе 4 статьи (из них 3 статьи в периодических изданиях, рекомендуемых ВАК РФ при защите кандидатских и докторских диссертаций) и 3 свидетельства о регистрации программ.

Структура н объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, библиографического списка и приложения. Материал изложен на 135 страницах, содержит 51 рисунок и 47 таблиц. Библиографический список включает 164 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе приведен анализ работ, посвященных проблеме управления многомерными объектами в условиях нестационарности динамических характеристик, различных подходов к разработке алгоритмов, моделированию и проектированию робастных систем управления объектами с нестационарными параметрами. На его базе обоснована необходимость синтеза цифровой системы управления многосвязными нестационарными объектами на основе комплексного критерия, учитывающего соотношение качества управления и запаса устойчивости системы. В результате обзора сформулированы цели и задачи исследования.

Вторая глава посвящена разработке подхода и алгоритмов оценки запаса устойчивости многосвязных цифровых систем при наличии нестационарности параметров объекта управления.

Предложен автоматизированный алгоритм оценки запаса устойчивости на основе дискретного корневого критерия, включающий этапы:

1. Составление дискретной динамической модели многосвязной системы;

2. Получение характеристических полиномов замкнутых систем по каждому выходу;

3. Представление характеристического полинома в переменных состояния;

4. Нахождение собственных значений матрицы системы в переменных состояния с целью определения устойчивости;

5. Определение запаса устойчивости по величине отклонения модуля максимального корня от границы устойчивости.

Разработанный алгоритм исследован на примере многосвязного несимметричного нестационарного объекта - процесса синтеза аммиака (рис. 1).

Рис. 1. Структурная схема системы ¡Щ- 4- управления процессом синтеза аммиака:

у34'

О ч

-И- измеряемые выходы (температура в 4 катализатора);

ОУ - объект управления; у ^у

слоях

и

управляющие воздействия (степени открытия заслонок на байпасных потоках);

На первом этапе предложенного алгоритма составлена дискретная динамическая модель замкнутой цифровой системы управления процессом, представленная следующими уравнениями связи:

К'

1 + }^'(1)1¥'(1)

у1'=Шси(х) у3',

^ 1 к12 №2Р®

П(>+'С к)

1+1Г02-2 (фУ2р(2)

уз2=1Г1-2(г)у"+1¥с2г(1)у>2,

О) (2)

-К2V \У^(2)\У'(фУ1р(2)

(/ + К'(2) \У'р(2)){1 + 1У„"(2) \¥3р(2))

1\{1+К К)

(3)

П (1+КК)'

.А —

(/+IV:1 (2) +

Ц^(2) \У,02(2) IV2 (2) IV'р(2) К'4 Ы К Ы К Ы (К'М

п(1+К к)

\У:4(фу1р(2)\У,р(2){-\У:з(2))

{1+1у!/(2)Ш,р(2)){\{1+1У:' \ур)

^ »=3

\У:'(2)\У2р(2)

(/ + IV»(2) 1У2(1))(1+ И?' (2) \У4р (2))

| -W30Uz)W»(z)Wl(z)Wl(z) W?(z)W'f(z) „ [ W? К u =

п(i+tvfK) У П к) 1+w°4®w>)y ~ (4) 1-2 /

= W'-4(z)f +WcZ4(z)y'2 +W/J(z)y'S + 1

X bk J ■z'h

где yt^.j, *-i *__- дискретная передаточная функция по ос-

1-1 diJ-z*

Л=1

новному (k = j) или перекрестному (k*j) каналу ОУ, к = 1,4, j = kj; akJ , bkJ, dk0' - параметры и число тактов запаздывания основного или перекрестного канала; z — оператор временного сдвига;

= _- передаточная функция цифрового регулятора; q\ р' -

h-l

настроечные параметры цифрового регулятора;

К +l

BfcVz"') j к j b)l-Zh

W(z) = ' ' J - i"i_x j — дискретная передаточная функ-

A cki(z')

1-ZaX-z-ь

h-l

ция замкнутой системы; ackJ, bckj, d'K> - параметры и число тактов запаздывания; к'с, п'с — порядки полиномов числителя и знаменателя; k,j = T~4 .

Реализация второго этапа алгоритма рассмотрена на примере второго выхода системы у2 (2). Для этого с учётом перекрёстной связи достаточно получить характеристический полином первого слагаемого уравнения связи (2), так как знаменатель второго слагаемого входит в состав первого. В качестве моделей каналов объекта и регуляторов применены дискретные динамические модели первого порядка, отсюда:

qj+q/z'

W"(z) = ^V-=_1 + a"2'' 1~Z'_ (5)

Aj'2(z) qo'+q,-z-> b^z— q/+q/z-'

' l + a,uz' 1-z' Л l + a,"z-' 1-z-' } По результатам обследования реактора синтеза аммиака m начальном этапе эксплуатационного периода время транспортного запаздывания по каш-лам не превышает 180 с, что при длительности такта квантования дшкретной системы Т0=Ю с соответствует числам тактов запаздывания d (табл. 1).

Параметры дискретных передаточных функций

Таблица 1

Канал объекта Параметры моделей ОУ Регулятор Параметры регуляторов

01 Ъ, ,%/"€ С! ,такг Чо Ч,

0,901 -0,333 10 К" -0,51 0,49

к" 0,916 -0,133 16 к -0,53 0,47

К1 0,927 0,043 18 - - -

В результате получены следующие структуры полиномов:

Вс11(-.) = ь„=-° +ь22г--2 +Ь2|_--2|+Ь20,-М+Ь,

+ а,-

' +а,,г +а,.

+ а,2 +а,

+ а,г + а,г

17-4 '-1.

"(6)

Из коэффициентов характеристического полинома Ас12(г) системы сформирована матрица в переменных состояния:

А =

" 0 1 0 0 •■■ 0 0 0 0 0 0"

0 0 1 0 - 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 - 0 0 0 0 0 1

,аз1 аэо а28 0 а, а4 аз а2 а1.

(7)

Полученные собственные значения матрицы являются корнями полинома Ас1-2 (г) и показаны на комплексной плоскости (рис.2). Для обеспечения устойчивости системы управления необходимо, чтобы корни находились в пределах единичной окружности:

|\|< = 2..., т, (8)

где X, — собственные значения матрицы А .

По характеру расположения корней и условию (8) можно сделать вывод, что система устойчива. Динамические характеристики системы, представленные на рис. 3, подтверждают полученные результаты.

1

/ зЖ * д\

/ к \

/ к Ч

: »

0

V к /

\ Ж

\ я >

0,2 •

465 Т,Г

450

/У- /У1

Л А г ,'Уп

\

\ г У3"

0

45

Г,мин

Рис. 2. Расположение корней характеристического уравнения

В процессе работы реактора синтеза аммиака повышается инерционность по каналам объекта. В конце эксплуатационного периода числа тактов запаздывания по каналам возрастают (табл. 1) и составляют <1и = 13, с11'2 = 22, й22 = 20 , размерности полиномов передаточной функции (5) изменятся: В» (г) = Ь28г- +Ъ„г-» + Ь26^ +Ьиг-» +Ь2„г-",

4й (г) = а38г"58 + л„г-" + а36^5 + а^5 + аиг ^ + а24^ + а„г ^ + а„г ^ + а21^' +

+а;»г +а172 +а,кг +а,

(9)

Полученные, при этом, корни характеристического уравнения показаны на рис.4.

к

/ ж ** ч

/ * % \

2 Л* Яе

?

V к

\ л? 1

ч ж и /

я к

-0,151

*

\

ж

1

Ь,9; [1

ж

г

Рис. 4. Расположение корней характеристического уравнения

Повышение инерционности по каналам объекта привело к увеличению числа корней характеристического уравнения системы, росту их величин \Хтах\ = 1,00181 > 1 и, как следствие, к неустойчивой работе системы, что подтверждается динамическими характеристиками на рис. 5.

Для оценки устойчивости в течение всего цикла работыреактора проведено моделирование системы в различных временных интервалах работы реактора и вычисление корней характеристического полинома (табл. 2).

Таблица 2 Значения максимальных корней в различные периоды работы реактора

450

0 45 90

^мин

№ Запаздывание по 1А. 1

интер каналам объекта

вала аи с1'2 а21

1 10 18 16 0,990

2 11 19 17 0,995

3 12 20 18 0,999

4 13 22 20 1,002

5 14 24 22 1,004

0.9S9

На рис. 6. показан характер изменения максимальных значений корней характеристического полинома.

Для оценки запаса устойчивости цифровой многосвязной системы в работе предлагается при формировании критерия робастности воспользоваться отклонением модуля максимального корня от границы устойчивости:

12 3-15

Рис. 6. Зависимость модулей максимальных значений корней в течение цикла работы реактора

Т1=1-Ы.

где п — запас устойчивости. Рассмотренный подход может быть эффективно использован при синтезе робастных систем управления несимметричными многомерными технологическими объектами.

Аналогичные исследования проведены для класса симметричных нестационарных объектов на примере колонны экстрактивной ректификации, предназначенной для выделения дивинила-сырца из бутилен-дивинильной фракции, структурная схема которого представлена на рис. 7.

Рис. 7. Структурная схема системы управления процессом экстрактивной ректификации, где управляющие воздействия: и' — расход флегмы, подаваемой на орошение колонны; и2 - расход теплоносителя в куб колонны; выходные сигналы: у — концентрация дивинила; у2 — концентрация бутиленов.

Уравнения связи:

Wp(z) w1/ + П (к )fri('C) - »W1)

у' =_ÍZ¿--¿y'1 +

i=¡ i=¡ К2'' te«2)

(10)

y'2=Wcu(z)y"+Wc2'(z)y'2,

2=_K2 (z)W2p(z)_

ÚU+K7 Jv;)-ñ(K){wó'2K2J) i=¡ i=l

К® К2-2 +П{К){п{К')- К2К' 1 +—г-—V; --Л* = у" О')

п (/+к' к) - п {к К'П")

Так как знаменатели в уравнениях связи (10,11) совпадают, то достаточно провести оценку устойчивости по характеристическому полиному одного из слагаемых:

<?„'+?/;" ¿/'У'"'

1 — 1'' /+<,,'•';-'

¿/■У'""

;+й/У •'-г'

,'г"' (.'У""

/-г"' ;_т-'

1-г' 1 + а,и2' / + я/'У

■?»'+■?/*' +<?,У Г ¿/■У"" у-У"" уу-'" у-у"

/-г'

У + о/'У / + «./

У + я/У 7+а,1

I 7 + а/У У-*' У + а/У /-г'

<?„'+■?/*' уу-' уу"'

У-г' 7-2"' 7 + а/У У + я/У

В начале эксплуатационного периода работы ректификационной колонны время транспортного запаздывания по каналам не превышает 50 мин, что при длительности такта квантования дискретной системы Т0=1,2 мин соответствует числам тактов запаздывания с1, приведенным в табл. 3.

Таблица 3

Канал объекта Параметры моделей ОУ Регулятор Параметры регуляторов

Я; (1,такт Яо Я,

цт ИМ 0,958 -0,204 18 -0,0896 0,0831

ЦП 2][2] 0,974 -0,293 5 -0,289 0,273

цгШШ 0,983 0,016 11 - - -

0,982 0,094 40 - - -

Получим полиномы:

Вс'-'(2) = Ъ„2-57+Ъ161-56 +Ъ55251 +Ъ5у +Ь53 2-53 + Ь292'29 + Ъ2^28 +Ъ271-27 + + Ъ26226 +Ъ2}2-25 + Ъ„224 + Ь22г'22 + Ь2,г'21 +Ъ2^20 +Ь;ргЛ

АС1Л(1) = а57г"57 + а5^'6 +а152-55 + а„254 + н-а**^ + а2в22' + а272'27 + +а26 2 26 +ь252 25 +а„224 +ь232-23 +ь22222 +а212-2' +а202-20 +а,92~'9 +аи2" + (12) +а102-'° +а,2-9 +а8г-* + а727 + а62~б +а52 5 + а4г~1 +а32 3 +а2г'2 +а1г'-1.

Отсюда матрица системы в переменных состояния:

А =

0 1 0 0 • • 0 0 0 0 0 0

0 9 1 0 • • 9 0 0 0 0 9

0 0 0 0 • • 0 0 0 0 0 1

а57 а56 а55 354 * • а6 а5 а4 аз а2 а.

Согласно полученным результатам (рис. 8,9) - система устойчива.

АС %, мае

IV яр* 1 - *"ж «ж

/ » ж \

( ж и *) л

к

* |> я

\ % яг5

\ * к /

ч «* к* /

К1.

о,г

\

31 < --*

-г

0,96 0,72 0,48 0,24 0.

/У11 *

/у ГГ

г

/

/

150

300

1,мин

Рис. 9. Динамические характеристики системы

Рис. 8. Расположение корней характеристического уравнения

В течении эксплуатационного периода происходит изменение динамических свойств ректификационной колонны, что неизбежно приводит к увеличению транспортных запаздываний по кагалам модели объекта ( Л1,1 = 56, ¡¿'■2 = 12, с12Л = 41, й22 = 6). В этом случае полиномы примут вид:

"65■<• ' ' ' "Я* ~ "

-55 , и , и

^ А- п Т -ЬП "7 "1" П - -

Аси(г) = а^-66 +а657-И +а„г-63 + аб^ + г^0 + а^ +

+ + +а„г-" + а„г-" + а,02-'" +

Вс" (г) = + Ъ652-" +Ъы2~*4 + + Ьвг-° + + + + Ь«г-58 + Ь302 57 + + + Ь271-54 + Ъ26г51,

+а9г'9 + а^-8 + а7г7 + абг' + а3г"5 + &4г4 + а^"3 + а^"2 + а^"' - 7.

Расположение корней характеристического уравнения при этом сви-

детельствуют о неустойчивом состоянии системы:

ж* ж»

4 ж

> ¡V

/ ж ж *

ж ж 0 ■1

й ж

—5ГЖ- ч ** жж -ж-ж» ж» ж* /

ч

\

\

■ .

/

АС %,мас 0,96

0,72 0

"-0,72 -0,96

У [ \

/ ч \

150

300

450

600 1.МШ1

Рис. 10. Расположение корней характеристического уравнения

^ Таким образом, предложенный подход к оценке устойчивости цифровой системы управления может быть распространён и на класс симметричных многосвязных объектов.

Для несимметричных объектов, описываемых в дискретной форме, оказалось возможным упростить процедуру определения оценки устойчивости на основе использования критерия Зубова. Применение критерия устойчивости Зубова для непрерывных систем управления предполагает введение дробно-рационального преобразования с целью отражения левой полуплоскости устойчивых корней в область ограниченную единичной окружностью. Для цифровых систем корни характеристического полинома в устойчивом состоянии уже расположены в пределах единичной окружности, поэтому функциональное преобразование матрицы системы не требуется, а устойчивое состояние с определением максимально возможного запаса можно найти из условия:

Предложенный подход на основе критерия Зубова апробирован на примере исследования системы управления процессом синтеза аммиака для двух граничных эксплуатационных периодов работы реактора (табл. 1, 2). Для начального эксплуатационного периода подтверждается устойчивое состояние системы:

погт{А100) = 103200, погт(А10000) = 0, т| = 0,01037.

На конечном периоде эксплуатации реактора наблюдается неустойчивое состояние, что подтверждается нормой матрицы:

погт(А100) = 91492; погт(АШ0°) = 1778365649273.

Таким образом предложенный способ позволяет существенно сократить вычислительные затраты по сравнению с полиномиальным методом.

В третьей главе предложен подход к синтезу робастной системы управления на основе предложенного способа оценки устойчивости минимизацией комплексного критерия, учитывающего соотношение запаса устойчивости и интегрально-квадратичной ошибки:

где вд — рассогласование по каналам управлениям - весовой коэффициент, учитывающий соотношение между интегрально-квадратичной ошибкой и запасом устойчивости ;г| - запас устойчивости системы.

Проведём оценку использования комплексного критерия на примере второго выхода (2) реактора синтеза аммиака. В качестве дискретных моделей каналов объекта и регуляторов выбраны дискретные передаточные функции первого и второго порядка соответственно:

(А + Е-т])* -> 0.

(14)

Ь, 2

д0' +д!'г>

1 + а,и2

11.Г-1

1-г'

(1 + -

д.'+дУ+д^ , ¿/У''"" ) ' 1 + а/22-'

д/ +д,2 г' +д22 г"г

(15)

7 + а/У 1-21 1 + а,иг' 1-2"

Для расчета оптимальных настроек % цифровых регуляторов по критерию (14) в работе предложена двухэтапная процедура оптимизации (рис.11).

С

3

ч = 1 = ад ад

7 \

да

Чб = 1 = 4

• 12

Ч» = Ч

Ч-=Ч т.г-лЯ

14

в.»«*)

18 / вЛ \ I да 1° ' нет

г20

=4-

Рис. 11. Алгоритм оптимизации настроечных параметров системы На первом этапе процедуры оптимизации осуществляется поиск начального приближения настроечных параметров, обеспечивающих устойчивое состояние, на втором этапе - расчет параметров регуляторов методом покоординатного спуска для различных значений весового коэффициента а .

Результаты оптимизации позволяют сделать вывод, что увеличение коэффициента а приводит к возрастанию интегральной ошибки, однако запас устойчивости при этом повышается (рис. 12).

При совмещении графиков получена точка пересечения (рис. 12), то есть то значение а, при котором составляющие комплексного критерия учтены в равной степени.

Таким образом, использование полученного критерия позволяет учитывать качество управления и обеспечить требуемый запас устойчивости при синтезе ро-бастных многосвязных цифровых систем. При аналитическом конструировании робастной цифровой системы управления нестационарным многосвязным технологическим процессом необходимо в каждом конкретном случае осуществлять выбор коэффициента а в зависимости от приоритета соотношения качества и запаса устойчивости.

Четвертая глава посвящена сравнительному исследованию работоспособности и эффективности синтезированной системы управления, алгоритмов и прикладного программного обеспечения на основе синтеза с применением трёх различных критериев:

1. Интегрально-квадратичная ошибка:

2. Суммарная интегрально-квадратичная ошибка:

где: е"с, е*с - рассогласование по каналам управления в начальном и конечном состоянии объекта.

3. Комплексная оценка:

^ =1-|Атах,.|.

Для приведенных критериев осуществлено моделирование цифровых систем управления объектами со связанными параметрами на примере процессов синтеза аммиака и экстрактивной ректификации при вариации параметров динамических моделей каналов объекта. На рис.13 показаны динамические характеристики системы для реактора синтеза (температура в первом и втором слоях катализатора).

Как видно из графиков, системы, синтезированные с применением интегрально-квадратичного критерия и суммарного интегрально-

г)

/к»,

•Л 37

Рис. 12. Совмещённый график интегрально-квадратичной ошибки и максимального корня

квадратичного критерия обладают схожими характеристиками, в то время как для системы синтезированной по комплексному критерию характерно значительно меньшее перерегулирование, время регулирования и колебательность переходного процесса.

ЛТ 1,5 -

ДТ1,5

ее)

1,13 0,7* 0,38

/¿г'

/г1'

*>

■НС] ~ -зт +2в%

У

10 20 30 40 £0 £0 Бремя 1(мин)

10 20 30 40 50 60 Время 1(мин)

10 20 30 40 50 «0 Время ¡(инн)

10 20 30 40 50 60 Время 1(мнн)

дТ 1,5

Се)

1,13

0,75 0,38

НС 2 М ■20%

У1

ДТ1.5

ео

1,13

0,75 0,38

I ВС Уу-20я/ е I \ У2 ч !

Г 1 / I |

0 10 20 30 40 50 60 Время Цнин)

10 20 30 40 50 60 Время ((пин)

Рис. 13. Динамические характеристики с вариацией параметров модели каналов объекта ±20% при оптимизации по различным критериям (температура приведена в приращениях).

Так в проведенных исследованиях для колонны синтеза аммиака, при оптимизации управляющей части системы по комплексному критерию, было получено уменьшение перерегулирования на 48%, уменьшение времени регулирования на 50%, увеличение запаса устойчивости на 45%

при незначительном увеличении интегрально-квадратичной ошибки (в пределах 8%), по сравнению с системой, оптимизированной с применением критерия минимума интегрально-квадратичной ошибки.

Результаты моделирования рассмотренных систем в целом подтвердили работоспособность и универсальность предложенных подхода, алгоритмов и прикладного программного обеспечения при решении задач синтеза цифровых робастных систем управления объектами со связанными параметрами.

Реализация разработанных алгоритмов положена в основу предлагаемой цифровой робастной системы управления процессом синтеза аммиака (рис.14).

Рис. 14. Структурная схема робастной системы управления: 1 - реактор; 2-5 - датчики температуры; 6-9 -регуляторы; 10-13 - заслонки; 14 - блок определения эксплуатационного интервала; 15 - блок выбора весового коэффициента; 16 - блок формирования матрицы состояния; 17 - блок оптимизации по комплексному критерию.

Таким образом, использование предложенных подходов к оценке запаса устойчивости и оптимизации управляющей части системы с применением комплексного критерия позволяет увеличить запас устойчивости и улучшить качество управления нестационарными технологическими процессами.

Основные выводы и результаты

1. Разработан алгоритм автоматизированного получения характеристических полиномов дискретной динамической модели многосвязной системы управления при наличии различных транспортных запаздываний по отдельным каналам объекта.

2. Предложен подход к оценке запаса устойчивости многосвязной системы при наличии перекрестных связей и транспортного запаздывания, на основе нахождения собственных значений матрицы переменных состояния.

3. Предложен способ оценки запаса устойчивости цифровой системы управления многосвязным несимметричным объектом при наличии транспортного запаздывания на основе критерия Зубова, позволяющий существенно сократить вычислительные затраты по сравнению с полиномиальным методом.

4. Предложен комплексный критерий синтеза робастной системы, учитывающий соотношение показателей качества и запаса устойчивости системы.

5. Проведённый анализ работоспособности системы при использовании различных критериев синтеза, позволил доказать преимущество использования комплексного критерия.

6. Проведён синтез и моделирование цифровой робастной системы управления на примере процессов химической технологии.

7. Проведено исследование синтезированных систем на показатели качества и запас устойчивости при изменении параметров моделей объекта и различном соотношении качества и запаса устойчивости.

8. Разработан комплекс прикладных программных средств синтеза и моделирования робастной цифровой системы управления для различных вариаций параметров моделей каналов симметричных и несимметричных многосвязных объектов.

9. В целях практического синтеза алгоритмов управления предложенный в диссертации подход принят к использованию при проектировании систем управления технологическими процессами на ООО «Нефте-химпроект КНГ» г. Воронеж.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих

работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Кудряшов, B.C. Оценка устойчивости цифровой системы регулирования многосвязного объекта [Текст] / B.C. Кудряшов, A.B. Иванов, A.A. Гай-дин, Д.А. Свиридов // Вестник ВГУИТ. - 2012. - № 3.- С.35 - 39.

2. Кудряшов, B.C. Синтез и исследование робастной цифровой системы управления многосвязным нестационарным объектом с применением комплексного критерия [Текст] / B.C. Кудряшов, A.B. Иванов, A.A. Гайдин // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2013. - № 4. - С. 10 -17.

3. Кудряшов, B.C. Расчёт и моделирование цифровой робастной системы управления связанным нестационарным объектом [Текст] / B.C. Кудряшов, A.B. Иванов, A.A. Гайдин // Вестник ВГУИТ. - 2013. -№ 3. - С.66 - 71.

Статьи и материалы конференций

4. Кудряшов, B.C. Новое поколение специалистов АСУ [Текст] / B.C. Кудряшов, М.В. Алексеев, C.B. Рязанцев, A.B. Иванов, A.A. Гайдин // Автоматизация и производство. - 2010. -№ 2. - С. 34 - 36.

5. Кудряшов, B.C. Постановка задачи синтеза робастной системы цифрового управления многосвязным объектом [Текст] / B.C. Кудряшов, A.B. Иванов, A.A. Гайдин // Материалы международной научной конференции «Современные проблемы прикладной математики, теории управления и математического моделирования (ПМТУММ - 2011)». - 2011. - С. 157 - 158.

6. Кудряшов, B.C. Постановка задачи синтеза робастной системы цифрового управления процессом синтеза аммиака [Текст] / B.C. Кудряшов, A.B. Иванов, A.A. Гайдин // Сборник трудов XXIV международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», ММТТ -24.-2011.-Т. 6.-С. 36-37.

7. Кудряшов, B.C. Определение запаса устойчивости цифровой многосвязной системы регулирования [Текст] / B.C. Кудряшов, A.B. Иванов, A.A. Гайдин // XXV Международная научная конференция. Математические методы в технике и технологиях ММТТ -25. - 2012. -Т. 4. - С. 134 - 135.

8. Кудряшов, B.C. Оценка влияния нестационарности динамических характеристик многосвязного объекта на устойчивость и показатели качества цифровой робастной системы управления [Текст] / B.C. Кудряшов, A.B. Иванов, A.A. Гайдин // Моделирование энергоинформационных процессов. I Международная научно-практическая интернет-конференция. - 2013. - С.233 - 236.

9. Кудряшов, B.C. Выбор и обоснование комплексного критерия для синтеза цифровой робастной системы управления многосвязным нестационарным объектом [Текст] / B.C. Кудряшов, A.B. Иванов, A.A. Гайдин // Моделирование энергоинформационных процессов. I Международная научно-практическая интернет-конференция. — 2013. - С.237 - 239.

10. Кудряшов, B.C. Расчёт и моделирование цифровой робастной системы регулирования связанного объекта [Текст] / B.C. Кудряшов, A.B. Иванов, A.A. Гайдин // XXVI Международная научная конференция. Математические методы в технике и технологиях. ММТТ -26.-2013. - Т. 1. - С. 48 - 49.

4V

Свидетельства о регистрации программ для ЭВМ

11. Кудряшов, B.C. «Программа оценки запаса устойчивости системы» [Текст] / B.C. Кудряшов, A.B. Иванов, A.A. Гайдин, О.В. Тарабрина // Свидетельство «Центра информационных технологий и систем органов исполнительной власти» №50201350818 от 18.07.2013.

12. Кудряшов, B.C. «Программа оптимизации настроек цифрового регулятора системы управления с применением суммарного интегрально-квадратичного критерия» [Текст] / B.C. Кудряшов, A.B. Иванов, A.A. Гайдин, О.В. Тарабрина // Свидетельство «Центра информационных технологий и систем органов исполнительной власти» №50201350819 от 18.07.2013.

13. Кудряшов, B.C. «Программа оптимизации настроек цифрового регулятора системы управления с применением комплексного критерия» [Текст] / B.C. Кудряшов, A.B. Иванов, A.A. Гайдин, О.В. Тарабрина // Свидетельство «Центра информационных технологий и систем органов исполнительной власти» №50201350820 от 18.07.2013.

Подписано в печать 27.11.13г. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 3354.

Отпечатано с готового оригинал-макета

в ООО «Цифровая полиграфия» 394036, Воронеж, ул. Ф. Энгельса, д. 52 Тел. (473) 261-03-61, e-mail: yak-az@print36.ni.

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

на правах рукописи

04ZC1455115

ГАЙДИН Артур Андреевич

СИНТЕЗ ЦИФРОВОЙ РОБАСТНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОСВЯЗНЫМ НЕСТАЦИОНАРНЫМ ОБЪЕКТОМ (на примере процессов химической технологии)

Специальности: 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации

(в пищевой и химической промышленности) 05.13.06 — Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Кудряшов B.C. Научный консультант: кандидат технических наук, доцент Иванов A.B.

Воронеж 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................................... 5

Глава 1. СИНТЕЗ МНОГОСВЯЗНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ С НЕСТАЦИОНАРНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ.......................... 10

1.1. Адаптивные системы управления................................................ 10

1.2. Синтез систем управления с применением элементов нечёткой логики. 16

1.3. Системы управления с применением нейронных сетей................... 19

1.4. Проектирование систем управления с применением теории робастности 22

1.5. Методы оценки устойчивости систем автоматического управления ... 26

1.6. Выводы............................................................................... 30

Глава 2. РАЗРАБОТКА ПОДХОДА И АЛГОРИТМОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ И ОЦЕНКИ ЗАПАСА УСТОЙЧИВОСТИ МНОГОСВЯЗНЫХ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ...................... 32

2.1. Этапы алгоритма определения запаса устойчивости цифровой многосвязной системы..................................................................... 32

2.2. Дискретная динамическая модель многосвязной цифровой системы управления процессами получения аммиака и экстрактивной ректификации ................................................................................... 33

2.3. Математическое описание алгоритма оценки запаса устойчивости цифровой многосвязной системы................................................ 44

2.3.1. Определение устойчивости системы управления несимметричным объектом (процесс получения аммиака) и оценка запаса устойчивости................................................................................. 44

2.3.2. Определение устойчивости многосвязной системы управления симметричным объектом (процесс экстрактивной ректификации) и оценка запаса устойчивости..................................... 52

2.3.3. Оценка запаса устойчивости системы управления несимметричным многосвязным объектом с использованием критерия Зубова ............................................................................. 61

2.4. Выводы................................................................................ 64

Глава 3. СИНТЕЗ ЦИФРОВОЙ РОБАСТНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЛЕКСНОГО КРИТЕРИЯ.............................. 65

3.1. Постановка задачи синтеза системы............................................ 65

3.2. Разработка алгоритма синтеза системы управления с применением комплексного критерия....................................................................... 67

3.3. Синтез системы управления процессом получения аммиака при различных значениях весового коэффициента а................................. 70

3.4. Выбор оптимального значения весового коэффициента а................ 74

3.5. Синтез системы управления процессом экстрактивной ректификации и рекомендации по выбору оптимального значения весового коэффициента а............................................................................... 78

3.6. Выводы.............................................................................. 87

Глава 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МНОГОСВЯЗНОЙ ЦИФРОВОЙ РОБАСТНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРИ ВАРИАЦИИ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛЕЙ КАНАЛОВ ОБЪЕКТА.............................................. 88

4.1. Оптимизация и исследование системы управления процессом получения аммиака для трёх критериев................................................ 88

4.2. Разработка функционально-структурной схемы робастной системы управления процессом получения аммиака..................................... 101

4.3. Синтез цифровой системы управления процессом экстрактивной ректификации при различных критериях оптимизации управляющей части для трёх критериев............................................................... 102

4.4. Разработка функционально-структурной схемы цифровой робастной системы управления процессом ректификации бутилен-дивинильной фракции.............................................................................. 116

4.5. Выводы.............................................................................. 117

ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................................................ 118

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК..................................................... 119

ПРИЛОЖЕНИЕ. Копии актов об использовании результатов работы, копии свидетельств о регистрации программ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Характерными особенностями большинства процессов химической технологии, как объектов управления, являются многомерность, наличие перекрёстного влияния между входными и выходными параметрами и нестационарное поведение с течением времени работы технологических установок. Управление такими объектами при использовании традиционных методов и средств сопряжено с рядом трудностей и не всегда позволяет добиться положительных результатов.

Повышение качества управления объектами с сильными внутренними связями возможно путем синтеза многосвязных систем, основы проектирования которых заложены в работах П.И. Чинаева, М.В. Меерова, Р.Т. Янушевского и др. Однако в условиях нестационарности динамических характеристик требуется применение адаптивных систем, что в свою очередь вызывает необходимость использования рекуррентных методов идентификации, а это не всегда выполнимо для связных объектов управления. Поэтому особый интерес представляет применение робастного управления, позволяющее обеспечить не только достаточно высокое качество регулирования параметров процессов, но и учитывать запас устойчивости системы при вариации параметров динамики каналов объекта. Робастным системам посвящены работы Б.Т. Поляка, П.С. Щербакова, 8.Р. ВЬаНасЬагууа, Н. СИареПа!;, Ь.Н. Кее1 и др.

Анализ исследований посвященных данной проблеме показал, что большинство решений связано с приведением многосвязных систем к одноконтурным сепаратным подсистемам на основе принципов автономно-инвариантного управления. Однако обеспечить автономность системы в условиях нестационарности практически невозможно и любое отклонение приводит к существенному ухудшению показателей качества и возможной потере устойчивости.

В настоящее время для моделирования и синтеза алгоритмов управления технологическими объектами широко применяются цифровые системы, теоретические основы которых заложены в работах отечественных и зарубежных ученых Я. 3.

Цыпкина, Р. Изермана, Б. Куо, Б. Виттенмарка и др. Это направление получило дальнейшее развитие на кафедре информационных и управляющих систем ВГУИТ.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка эффективных подходов и алгоритмов синтеза цифровой робастной системы управления многосвязными нестационарными объектами на основе комплексного критерия, учитывающего качество управления и запас устойчивости.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

1) разработка алгоритма получения характеристических полиномов при наличии различных транспортных запаздываний каналов объекта на основе модели многосвязной цифровой системы управления;

2) оценка запаса устойчивости системы при наличии перекрестных связей и транспортного запаздывания в объекте;

3) разработка, исследование и анализ различных критериев синтеза системы и выбор оптимального;

4) синтез и моделирование цифровой робастной системы управления на примере процессов химической технологии;

5) исследование синтезированных систем при вариации параметров моделей объекта и различном соотношении качества и запаса устойчивости.

Методы исследования. При выполнении диссертационной работы применялись теории автоматического управления аналоговых и цифровых систем, линейных многосвязных систем, методы математического моделирования, структурного синтеза. Общей методологической основой является системный подход. Научная новизна.

1. Алгоритм оценки запаса устойчивости системы цифрового управления многомерным объектом на основе нахождения собственных значений матрицы в переменных состояния многосвязной системы.

2. Способ оценки запаса устойчивости системы управления несимметричным объектом при наличии транспортного запаздывания на основе критерия Зубова, позволяющий существенно сократить вычислительные затраты по сравнению с полиномиальным методом.

3. Комплексный критерий синтеза робастной цифровой системы управления многосвязным нестационарным объектом, позволяющий учитывать различные соотношения показателей качества и запаса устойчивости системы.

4. Комплекс прикладных программных средств синтеза и моделирования робастной цифровой системы управления для различных вариаций параметров моделей каналов симметричных и несимметричных многосвязных объектов.

Практическая значимость. На основе разработанных подходов и алгоритмов создан пакет прикладных программ, позволяющий осуществить оценку запаса устойчивости и синтез управляющей части цифровой робастной системы управления многосвязным нестационарным объектом, обеспечивающей достаточно высокое качество управления и устойчивость системы при изменении параметров объекта.

Основные результаты работы: алгоритмы и программное обеспечение прошли апробацию при выполнении отдельных этапов проектирования АСУ технологическими процессами ООО «Нефтехимпроект КНГ» г. Воронеж и внедрены в учебный процесс кафедры информационных и управляющих систем Воронежского государственного университета инженерных технологий.

Апробация работы. Основные результаты по теме диссертационной работы доложены на международных научных конференциях «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-24, 25, 26» в 2011-2013 годах (г. Саратов), «Современные проблемы прикладной математики, теории управления и математического моделирования (ПМТУММ-2011)» в 2011 году (г. Воронеж), а также на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и научных работников ВГУИТ в 2011-2013 годах.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 13 печатных работ, в том числе 4 статьи (из них 3 статьи в периодических изданиях, рекомендуемых ВАК РФ при защите кандидатских и докторских диссертаций) и 3 свидетельства о регистрации программ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, библиографического списка и приложений. Материал изло-

жен на 135 страницах, содержит 51 рисунок и 47 таблиц. Библиографический список включает 164 наименования.

Содержание диссертационной работы.

Работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, библиографического списка и приложений.

Во введении обоснована актуальность и дана общая характеристика диссертационной работы.

В первой главе приведен анализ работ, посвященных проблеме управления многомерными объектами в условиях нестационарности динамических характеристик, различных подходов к разработке алгоритмов, моделированию и проектированию робастных систем управления объектами с нестационарными параметрами. На его базе обоснована необходимость синтеза цифровой системы управления многосвязными нестационарными объектами на основе комплексного критерия, учитывающего соотношение качества управления и запаса устойчивости системы. В результате обзора сформулированы цели и задачи исследования.

Вторая глава посвящена разработке подхода и алгоритмов оценки запаса устойчивости многосвязных цифровых систем при наличии нестационарности параметров объекта управления.

Предложен автоматизированный алгоритм оценки запаса устойчивости на основе дискретного корневого критерия, включающий этапы:

1. Составление дискретной динамической модели многосвязной системы;

2. Получение характеристических полиномов замкнутых систем по каждому выходу;

3. Представление характеристического полинома в переменных состояния;

4. Нахождение собственных значений матрицы системы в переменных состояния с целью определения устойчивости;

5. Определение запаса устойчивости по величине отклонения модуля максимального корм от границы устойчивости.

Разработанный алгоритм подтвердил работоспособность при апробации на примерах многосвязного несимметричного нестационарного объекта - процесса

синтеза аммиака и симметричного нестационарного объекта - процесса экстрактивной ректификации. Для несимметричных объектов, описываемых в дискретной форме, предложена упрощённая процедура оценки устойчивости и запаса на основе использования критерия Зубова. Такое решение позволят существенно сократить вычислительные затраты по сравнению с полиномиальным методом.

В третьей главе разработан подход к синтезу робастной системы управления на основе предложенного способа оценки устойчивости минимизацией комплексного критерия, учитывающего соотношение запаса устойчивости и интегральной квадратичной ошибки. Проведена оценка использования комплексного критерия на примерах процессов синтеза аммиака и экстрактивной ректификации. Предложен способ выбора оптимального значения весового коэффициента а, при котором запас устойчивости и качество управления учитываются в равной степени. При аналитическом конструировании робастной цифровой системы управления нестационарным многосвязным технологическим процессом необходимо в каждом конкретном случае осуществлять выбор коэффициента а в зависимости от приоритета соотношения качества и запаса устойчивости.

Четвертая глава посвящена сравнительному исследованию работоспособности и эффективности цифровой системы управления: алгоритмов и прикладного программного обеспечения на основе синтеза с применением трёх различных критериев. Приведены сравнительные результаты машинного моделирования цифровых систем управления процессами получения аммиака и экстрактивной ректификации при вариации параметров моделей каналов объекта. Показано, что использование предложенных подходов к оценке запаса устойчивости и оптимизации управляющей части системы с применением комплексного критерия позволяет увеличить запас устойчивости и улучшить качество управления нестационарными технологическими процессами.

В приложениях приведены копии актов об апробации результатов работы на ООО «Нефтехимпроект КНГ» г. Воронеж, внедрении в учебный процесс в Воронежской государственной технологической академии и копии свидетельств о регистрации программ.

Глава 1. СИНТЕЗ МНОГОСВЯЗНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ С НЕСТАЦИОНАРНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

1.1. Адаптивные системы управления.

Большинство объектов управления (ОУ) пищевой и химической промышленности являются многомерными и многосвязными. Эти особенности повлекли за собой появление подходов и методов синтеза управляющей части системы не характерных для одноконтурных систем [8,14,16,70,75,82,96,118].

Для непрерывных систем можно отметить такие графоаналитические методы синтеза как инверсный метод Найквиста, метод характеристического годографа, которые реализованы в пакетах прикладных программ [21,28]. Но целесообразность их применения ограничена размерностью объекта управления и имеет смысл лишь для простейших (двумерных).

Построение линейной многомерной системы управления также может проводиться по расположению нулей и полюсов характеристического полинома системы, данный метод предложен в работе [11].

Современные средства электронной вычислительной техники позволяют применять новые методы при синтезе многосвязных систем, использование которых раньше было нереализуемо в силу исключительного объёма и сложности проводимых вычислений [4]. Из наиболее значимых подходов можно выделить методы численной оптимизации [9,71,90].

В настоящее время активно развивается направление - искусственный интеллект (ИИ) [33,83]. Неоспоримым преимуществом ИИ является возможность функционирования без формализованной модели объекта. В данном случае формирование управляющего воздействия реализуется исходя из текущих измерений состояния ОУ согласно правилам, загруженным в базе данных (БД). Именно в этом и состоит один из главных недостатков ИИ. Ограниченный объём БД не даёт возможности осуществить управление для бесконечного числа ситуаций, в которых его необходимо осуществлять. Элементы обучения, прогнозирования и самообучения позволяют лишь в некоторой степени решить этот вопрос, при этом делают обязательным участие человека.

Одним из способов получения высокого качества управления для многосвязных объектов является компенсация внутренних перекрёстных связей между выходными величинами, созданием системы связанного управления путём введения дополнительных внешних компенсирующих связей [2,93]. В теоретической основе систем связанного управления лежит принцип автономности [70,75]. Идеальным результатом данно