Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Акчурин Дамир Хусяинович. Прогнозирующий контроль и адаптивное управление в функциональных подсистемах теплоэнергетических АСУТП : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06. - Пенза, 2007. - 202 с. : ил. РГБ ОД, 61:07-5/3610

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4
L ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОДСИСТЕМЫ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕС
КИХ АСУТП, МЕТОДЫ ИХ КОНТРОЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ И

НАСТРОЙКИ 10

  1. Интегрированные системы управления производством 10

  2. Функциональные подсистемы теплоэнергетических АСУ ТП 19

  1. Автоматические регуляторы объектов теплоэнергетики 41

  2. Задачи контроля, регулирования и настройки функциональных подсистем 49

  3. Выводы по главе 1 53

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТИПОВЫХ МОДУЛЕЙ И
ПРОЦЕССОВ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОДСИСТЕМ 55

  1. Основные подходы к созданию математических моделей 55

  2. Обобщенные аналитические модели функциональных подсистем 63

  3. Математические модели внешних возмущений 70

  4. Линейные динамические модели функциональных подсистем 78

  5. Нейронные модели 87

  6. Выводы по главе 2 101

3. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОДСИСТЕМ 102

  1. Основные функции контроля теплоэнергетических АСУТП 102

  2. Оценка технического состояния функциональных подсистем с использованием линейных динамических моделей 106

  3. Оценка технического состояния функциональных подсистем с использованием нейронных динамических сетей 124

  4. Контроль и прогнозирование аварийных ситуаций и неблагоприятных режимов работы 132

  5. Выводы по главе 3 137

4. РЕГУЛИРОВАНИЕ И НАСТРОЙКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ

ПОДСИСТЕМ 139

  1. Постановка задачи синтеза автоматических регуляторов 139

  2. Настройка ПИД-регулятора по его временным трендам 143

  3. Адаптивный алгоритм настройки ПИД-регулятора 150

  4. Адаптивный алгоритм настройки регулятора состояния

в системе с эталонной моделью 156

4.5. Анализ устойчивости процессов управления и адаптации 162
4.6 Выводы по главе 4 168
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 170
ЛИТЕРАТУРА 172
ПРИЛОЖЕНИЯ 183
Приложение А. Экспериментальные данные и результаты их обработки 183
Приложение Б. Тексты используемых программ 190
Приложение В. Акты внедрения результатов диссертационной работы 199

Введение к работе:

Актуальность темы. Создание на научной основе систем управления теплоэнергетическими объектами, объединенных в организационно-технологические комплексы, их последовательная декомпозиция по иерархическим уровням и интеграция в единую систему сбора, обработки данных и оперативного управления повышает качество и эффективность производства тепловой и электрической энергии.

В настоящее время теоретические предпосылки решения этой задачи определяются рамками интеллектуального, адаптивного, робаст-ного и предиктивного управления Значительный вклад в развитие таких методов и систем управления внесли отечественные ученые (Попов Е П, Пупков К А , Райбман Н. С , Солодовников В. В , Терехов В А, Фрадков А Л, Цыпкин Я 3 , Ядыкин И Б , и др ), а также зарубежные (Изерман Р., Квакернаак X , Сейдж Э П, Чаки Ф , Эйк-хофф П. и др )

В практическом плане решение этой задачи достигается использованием современных программно-технических комплексов, объединенных в интегрированные SCADA-системы

Практика разработки подобных систем показала, что создание соответствующего современному уровню программно-аппаратного обеспечения сложных систем управления требует больших затрат времени и средств с привлечением высококвалифицированных специалистов. Поэтому разработка методов и средств контроля, регулирования и настройки функциональных подсистем теплоэнергетических автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) в составе SCADA-систем и создание на этой основе высокоэффективных систем управления являются актуальными задачами

Целью работы является повышение эффективности прогнозирующего контроля и адаптивного управления в функциональных подсистемах теплоэнергетических АСУТП за счет использования современных методов управления, идентификации, динамических нейронных сетей и компьютерных технологий анализа и синтеза систем управления

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи:

I. Построение математических моделей функциональных подсистем теплоэнергетических АСУТП с использованием динамических

нейронных сетей и рекуррентных методов оценивания и идентификации.

2 Разработка методов контроля и оценки технического состояния функциональных подсистем теплоэнергетических АСУТП с использованием предложенных линейных динамических моделей и нейронных сетей.

3. Разработка методов контроля и прогнозирования аварийных ситуаций и неблагоприятных режимов работы с использованием логистических уравнений

4 Разработка алгоритмов регулирования и настройки функциональных подсистем теплоэнергетических АСУТП с использованием методов оптимального и адаптивного управления.

Методы исследования. Поставленные задачи решались на основе методов современной теории управления, статистических методов оценивания и идентификации, методов параметрической оптимизации, численных и экспериментальных методов.

Достоверность полученных результатов обусловлена корректностью математических выкладок, согласованностью основных теоретических решений и их практической реализацией, а также результатами достаточно обширных вычислительных экспериментов по тестированию созданных алгоритмов, которые подтверждают непротиворечивость основных теоретических результатов и выводов

Научная новизна работы.

1. Получены математические модели для теплоэнергетических объектов в конечномерном пространстве состояний, базирующиеся на общей теории систем.

  1. В результате анализа параметров временных рядов, генерируемых функциональными подсистемами в процессе их нормальной эксплуатации, установлено существование неблагоприятных режимов работы, возбуждаемых нестационарными внешними возмущениями, и показано, что при возникновении таких режимов снижается эффективность работы систем управления.

  2. На основе теории оценок и проверки статистических гипотез с использованием различных методов идентификации получены достоверные оценки параметров математических моделей функциональных подсистем, позволяющие контролировать их техническое состояние

4 Предложена рекуррентная процедура оценки параметров логистического уравнения, позволяющая осуществить прогноз возникновения аварийных и неблагоприятных режимов работы в системе управления.

5. Разработаны алгоритмы настройки промышленных регуляторов с использованием оптимизационных методов синтеза и методов адаптивного управления в системах с настраиваемой и эталонной моделями.

Практическая ценность работы заключается в разработке современных научно обоснованных методов и средств контроля, регулирования и настройки функциональных подсистем теплоэнергетических АСУТП, позволяющих повысить достоверность оценки технического состояния функциональных подсистем, снизить риски возникновения неблагоприятных и аварийных режимов работы, повысить качество регулирования технологических параметров и сократить время на настройку промышленных регуляторов.

Реализация и внедрение результатов работы.

  1. В НПФ «КРУГ» внедрены математические модели теплоэнергетических процессов, алгоритмы и программы, моделирующие эти процессы и осуществляющие настройку промышленных регуляторов, а также системы управления с использованием адаптивных регуляторов и нейронных сетей

  2. На Пензенской ТЭЦ-1 внедрен программно-технический комплекс коїпроля, регулирования и настройки функциональных подсистем теплоэнергетических АСУТП, используемый в составе SCADA-сис-темы «КРУГ-2000», установленной на двух турбогенераторах.

  3. В ООО «Автоматика плюс» при проектировании и эксплуатации микропроцессорных систем управления технологическими установками используются математические модели систем управления, алгоритмы и программы настройки промышленных регуляторов и методика проектирования и настройки адаптивных пропорциональных интегральных дифференциальных регуляторов (ПИД-регуляторов)

4. Результаты диссертационной работы в виде методик, алгоритмов и программ используются в учебном процессе на кафедре «Автоматика и телемеханика» ГОУВПО "Пензенский государственный университет".

На защиту выносятся:

  1. Математические модели теплоэнергетических объектов, базирующиеся на общей теории систем и методе пространства состояний, удовлетворяющие условиям управляемости, наблюдаемости, устойчивости и минимальной реализации закономерностей, связывающих входные воздействия с выходными величинами

  2. Результаты параметрической идентификации управляемых процессов, протекающих в подсистемах паровой турбины, позволившие выявить неблагоприятные режимы работы системы управления.

  1. Методика оценки технического состояния функциональных подсистем, базирующаяся на теории оценок и проверке статистических гипотез с использованием различных методов идентификации

  2. Методика прогноза возникновения аварийных и неблагоприятных режимов работы, основанная на рекуррентной процедуре оценки параметров логистического уравнения

5 Алгоритм настройки промышленных регуляторов с использованием оптимизационных методов синтеза и методов адаптивного управления в системах с настраиваемой и эталонной моделью

Апробация работы. Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на научно-технической конференции «Проблемы технического управления в энергетике» (Пенза, 2003); Международном симпозиуме «Актуальные проблемы науки и образования» (Пенза, 2003), VI Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права» (Сочи, 2003); Международной научно-технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах» (Пенза, 2004); Международной научно-технической конференции «Методы и средства и технологии получения и обработки измерительной информации (Измерения-2004)» (Пенза, 2004), XI научно-практической конференции "Новые информационные технологии в научных исследованиях и в образовании» (Рязань, 2006), Международной научно-технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах» (Пенза, 2007).

Научные исследования, выполняемые по тематике диссертационной работы, были поддержаны грантом Федерального агентства по образованию для аспирантов государственных образовательных уч-

реждений высшего профессионального образования (2004 г ). Работа была также номинирована Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» за систему прогноза аварийных ситуаций, позволяющую предотвращать аварии на объектах теплоэнергетики на ранних стадиях их развития (апрель 2007 г )

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 1 статья в издании, рекомендованном ВАК России (без соавторов опубликовано 4 работы).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 142 наименований, 3 приложений, содержит 182 страницы основного текста, 103 рисунка и 2 таблицы.

Подобные работы
Попов Сергей Владимирович
Синтез алгоритмов управления движущимися краскораспылителями с вынесенной подсистемой контроля параметров объекта покраски и моделью кодового канала ТРЗ
Крапивин Александр Михайлович
Автоматизированный контроль и управление уровнем жидких и сыпучих материалов на основе диэлькометрического метода измерения
Сузгаев Максим Валерьевич
Автоматизированный контроль и управление режимами работы трансформаторов тяговых подстанций
Рыбочкин Анатолий Федорович
Контроль и управление жизнедеятельностью пчелиных семей
Демина Елена Григорьевна
Автоматизация и управление испытательным комплексом по контролю терморегуляторов
Цалов Георгий Валерьевич
Управление коммуникативной подсистемой предприятия в бизнес-окружении: инструментарно-методический аспект
Паршева Елизавета Александровна
Адаптивное и робастное децентрализованное управление многосвязными объектами с односвязными подсистемами
Брекоткина Елена Сергеевна
Ситуационное управление вузом как социально-экономической подсистемой региона
Абеуов Ренат Болтабаевич
Синтез адаптивных синхронизаторов для мини-энергосистем с управлением по программным траекториям движения генераторов и подсистем
Карпова Ирина Петровна
Исследование и разработка подсистемы контроля знаний в распределенных автоматизированных обучающих системах

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net