Разработка подхода к настройке регулятора с гарантированной динамикой САУ при изменяющихся во времени параметрах

Объектом исследования является система с интервально заданными параметрами, у которой в процессе эксплуатации происходит изменение параметров передаточной функции.
Целью работы является разработка подхода к настройке линейного регулятора, гарантирующего заданные прямые показатели качества переходных процессов для передаточной функции системы с интервально заданными параметрами.
Результатом является методика расчета коэффициентов ПИ-регулятора, позволяющая добиться нужных прямых показателей качества с учетом возможного изменения параметров передаточной функции в заданных интервалах.
Разработанная методика апробирована на лабораторном стенде, имитирующем работу буровой установки.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 13
1. Методы синтеза регулятора ………………………………………………………………….. 14
1.1. Синтез регуляторов полного порядка ………………………………………………. 14
1.2. Синтез регуляторов пониженного порядка ………………………………………. 15
2. реСистемы управления с интервальными параметрами ре ……………………………. 18
2.1. Интервалы и интервальная арифметика ………………………………………….. 18
2.2. Интервальные характеристические полиномы …………………………………. 20
2.3. Отображение многогранника коэффициентов ИХП на …………………….. 22
корневую плоскость ………………………………………………………………………………. 22
2.4 Робастная устойчивость полиномов …………………………………………………. 25
2.5 Определение показателей качества системы в динамике процесса
изменения интервальных параметров …………………………………………………….. 27
3. Постановка задачи………………………………………………………………………………… 39
3.1 Описание имитационного стенда ……………………………………………………… 41
3.2. Обеспечение желаемого вещественного полюса стационарной
системы ………………………………………………………………………………………………… 44
3.2.1. Разделение характеристического полинома на доминирующий и
свободный ………………………………………………………………………………………….. 45
3.2.2. Обеспечение желаемого вещественного полюса ………………………… 46
стационарной САУ …………………………………………………………………………….. 46
3.2.3. Методика синтеза ПИ-регулятора стационарной системы ………….. 49
3.2.4. Методика синтеза ПИ-регулятора интервальной системы ………….. 50
3.3 Расчет параметров ПИ-регулятора для их апробации на имитационном
стенде……………………………………………………………………………………………………. 50
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение … 54
4.1. Предпроектный анализ ……………………………………………………………………. 55
4.1.1Потенциальные потребители результатов исследования ………………. 55
4.1.2Анализ конкурентных технических решений с позиции ресурс
эффективности и ресурсосбережения. …………………………………………………. 57
4.1.3 Диаграмма Исикавы……………………………………………………………………. 59
4.1.4 SWOT-анализ ……………………………………………………………………………. 60
4.1.5 Оценка готовности проекта к коммерциализации ……………………….. 62
4.2.Инициализация проекта …………………………………………………………………… 64
4.3 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) …………………………. 71
4.3.1 Расчет материальных затрат НТИ ……………………………………………….. 71
4.3.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных) работ ………………………………………………………………… 72
4.3.3 Основная заработная плата исполнителей темы ………………………….. 73
4.3.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) ……. 74
4.3.5 Накладные расходы ……………………………………………………………………. 75
4.4. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования . 76
4.4.1 Оценка научно-технического уровня НИР ………………………………….. 77
5 Социальная ответственность …………………………………………………………………. 79
5.1 Анализ вредных и опасных факторов ……………………………………………….. 79
5.2 Анализ вредных факторов………………………………………………………………… 80
5.2.1 Отклонения показателей микроклимата………………………………………. 80
5.2.2. Повышенный уровень шума ………………………………………………………. 81
5.2.3. Повышенный уровень электромагнитных излучений …………………. 83
5.2.4 Недостаточная освещенность рабочей зоны ………………………………… 84
5.2.5 Психофизиологические факторы ………………………………………………… 85
5.3 Анализ опасных факторов………………………………………………………………… 86
5.3.1 Электробезопасность ………………………………………………………………….. 86
5.3.2 Экологическая безопасность ………………………………………………………. 88
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………. 90
5.5 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности. ….. 92
Заключение ……………………………………………………………………………………………… 95
Список использованных источников ………………………………………………………… 96
ПРИЛОЖЕНИЕ A ……………………………………………………………………………………. 99
ПРИЛОЖЕНИЕ Б …………………………………………………………………………………… 118

В результате выполнения выпускной квалификационной работы
разработан подход к настройке регулятора для динамически изменяющейся
САУ с изменяющимися параметрами. С целью анализа динамики
функционирования систем высокого порядка на основании ряда допущений
обоснована актуальность эквивалентирования их системами низкого порядка и
проведения для них процедуры синтеза регулятора по критерию желаемого
расположения полюсов характеристического полинома замкнутой системы.
Для интервальной системы разработана методика синтеза ПИ-
регулятора и получены соотношения, позволяющие определять значения
настроечных параметров ПИ-регулятора на основании коэффициентов
интервального характеристического полинома системы ПФ. Работоспособность
разработанного подхода подтверждается математическим моделированием в
пакете Matlab и апробацией синтезированного регулятора на имитационном
стенде.
Практическая значимость работы заключается в применении
разработанного подхода к настройке регуляторов для САУ с интервально
заданными параметрами, гарантирующего заданные показатели качества.