WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

АФАНАСЬЕВА ОЛЬГА ВЛАДИМИРОВНА

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

КЛИМАТИЧЕСКИМ КОМФОРТОМ МУЛЬТИЗОННОГО РАБОЧЕГО

ПРОСТРАНСТВА НА ОСНОВЕ ИНВЕРСНЫХ МОДЕЛЕЙ

Специальность 05.02.05 - Роботы, мехатроника и робототехнические системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2009

Работа выполнена на кафедре «Робототехника и мехатроника»

ГОУ ВПО Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Илюхин Юрий Владимирович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Кузовкин Владимир Александрович кандидат технических наук, доцент Польский Вячеслав Анатольевич Ведущее предприятие: ЗАО «Сервотехника» (г. Москва)

Защита состоится « 03 » декабря 2009 г. на заседании диссертационного совета Д при ГОУ ВПО Московский государственный 212.142. технологический университет «СТАНКИН» по адресу 127994, г. Москва, ГСПВадковский пер., д. 3А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГТУ «Станкин».

Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью, просим направить ученому секретарю совета по указанному выше адресу.

Автореферат разослан " 22 " октября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.142. к.т.н. М.А. Волосова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Повышение качества функционирования мехатронных систем управления микроклиматом объектов, в которых находятся люди, выполняющие ответственные действия в составе человеко– машинных систем, представляет собой задачу, имеющую большое значение для экономики страны. Примерами таких объектов являются салоны автомобилей, кабины пилотов самолётов, космических и подводных аппаратов, производственные помещения, в которых изготавливаются ответственные изделия. Успешность и безопасность функционирования таких объектов в значительной степени зависит от самочувствия и работоспособности операторов, для каждого из которых должны создаваться и автоматически поддерживаться благоприятные климатические условия в нескольких связанных с ними зонах мультизонного рабочего пространства.

Несмотря на распространённость систем управления микроклиматом, вопросы повышения их точности и быстродействия исследованы недостаточно. Существующие методы ориентированы в основном на создание разомкнутых систем с ручным управлением. Однако, требования к их качеству непрерывно возрастают, и необходима разработка более совершенных замкнутых систем автоматического управления состоянием мультизонного рабочего пространства. Такие системы должны быть способны корректно учесть комбинированное влияние температуры, влажности, скорости движения воздушного потока и физиологических особенностей человека на восприятие им климатического комфорта.

Особенность рассматриваемых систем состоит в том, что они содержат специфические нелинейные многокоординатные объекты управления, объединяющие в своём составе взаимодействующие механические, электрические, пневматические и компьютерные компоненты. Поэтому решение задачи построения высококачественных систем управления климатическим комфортом требует применения принципов и методов, характерных для мехатроники. Сложность объектов управления делает целесообразным использование их инверсных математических моделей для формирования регуляторов систем управления.

Диссертация основывается, прежде всего, на идеях и методах в области мехатроники и компьютерного управления движением, изложенных в трудах И.М.Макарова, Е.П.Попова, В.С.Кулешова, Ю.В.Подураева, Ю.В.Илюхина, Р.Изермана и других отечественных и зарубежных учёных.

мехатронных систем управления микроклиматом в мультизонном рабочем пространстве, построенных на основе инверсной модели объекта управления.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

мехатронных систем управления климатическим комфортом в мультизонной рабочей среде.

управления климатическим комфортом, содержащая многомерный нелинейный электропневмомеханический объект управления.

климатическим комфортом мультизонной рабочей среды, замкнутой по показателям комфорта.

Построен комплекс инверсных математических моделей объекта управления в качестве основы для построения регулятора мехатронной системы управления климатическим комфортом.

Сформированы регуляторы и исследованы динамические свойства мехатронной системы управления климатическим комфортом мультизонной рабочей среды, обладающей повышенной точностью и быстродействием.

Научная новизна работы заключается:

в структуре мехатронной системы управления климатическим комфортом мультизонной рабочей среды, замкнутой по показателям климатического комфорта и содержащей двухкаскадный многоканальный регулятор, построенный на базе инверсной математической модели нелинейного объекта управления и комплекса пропорционально-интегральных регуляторов.

нелинейного объекта управления как основы для построения двухкаскадного многоканального регулятора мехатронной системы.

климатическим комфортом мультизонного рабочего пространства, содержащей средства компьютерного управления и многомерный нелинейный объект управления, в состав которого входят электрические, механические, пневматические и биологические компоненты.

климатического комфорта, используемых в качестве регулируемых переменных системы управления и учитывающих совокупное влияние температур и скоростей движения воздушных потоков в обслуживаемых зонах мультизонного рабочего пространства на восприятие человеком климатического комфорта.

Методы исследования. Использованы методы теории автоматического термодинамики, электромеханических и пневматических систем.

Исследование системы управления выполнено методом математического моделирования с использованием разработанного автором программного обеспечения, функционирующего в среде МАТЛАБ/СИМУЛИНК.

Достоверность полученных результатов определяется корректным применением положений мехатроники, теории автоматического управления, методов электромеханических и пневматических систем и подтверждается математического моделирования, а также положительным опытом внедрения в производство.

Практической ценностью обладают следующие результаты.

1. Алгоритмическое и программное обеспечение, реализованное в среде МАТЛАБ/СИМУЛИНК и позволяющее проводить подробное компьютерное моделирование и разработку систем управления климатическим комфортом.

2. Алгоритм формирования управляющих воздействий, базирующийся на инверсной статической математической модели объекта управления, как основа для компьютерной реализации быстродействующих регуляторов системы управления микроклиматом.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на научных семинарах кафедры «Робототехника и мехатроника» МГТУ «Станкин», на XVI международной конференции молодых ученых по проблемам машиноведения МИКМУС-2004, на международной конференции по математическому моделированию в Самаре в 2005 г., на конференции МГТУ СТАНКИН и ИММ РАН «Математическое моделирование и информатика» в 2008 г., на научной конференции «Машиностроение традиции и инновации» (МТИ-08) в МГТУ «Станкин» в 2008 г.

Внедрение результатов исследования осуществлено в научнотехническом проекте «Чистые комнаты для биологического производства», выполненном ООО Третье монтажное управление «Промвентиляция» в 2006г. для Унитарного Государственного Московского предприятия по производству бактерийных препаратов, входящего в блок Трипсимизации Министерства Здравоохранения РФ.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы нашли отражение в пяти опубликованных печатных работах, в том числе в журнале «Вестник Воронежского государственного технического университета», входящем в перечень изданий, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 135 страниц состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из наименований и приложения. Основной текст изложен на 122 страницах, включает 30 рисунков и 1 таблицу.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

актуальность темы диссертации.

В первой главе произведен анализ областей применения и исследований систем управления микроклиматом. Сформулированы требования к климатическому комфорту пространства, окружающего человека.

регулирования величин, определяющих климатический комфорт.

Вторая глава посвящена разработке концепции построения систем управления климатическим комфортом, обладающих высокой точностью и быстродействием. Сформулированы требования к системам управления климатическим комфортом и отмечено, что сложность проблемы их создания обусловлена спецификой их объектов управления, которые реализуют управление движением воздушных потоков и объединяют в своём составе тесно взаимодействующие друг с другом электрические, механические и пневматические компоненты. Как показал анализ их свойств, они являются обладающими внутренними перекрёстными связями. Высокий уровень функционирования разнородных компонентов таких систем, позволили сделать вывод о том, что они должны формироваться на основе принципов и методов мехатроники. Предложена новая структура системы управления климатическим комфортом (рис.1), отличающаяся тем, что она замкнута по показателям комфорта.

Рис.1. Структура мехатронной системы управления климатическим климатического комфорта предложены аналитические зависимости для переменных состояния воздушной среды и корректно характеризующих экспериментов, выполненных Stolwijk, Nishi, Gagge, и Strobel, предложивших использовать два типа безразмерных показателей климатического комфорта в контролируемых зонах рабочего пространства. Переменные первого типа представляют собой температурные показатели комфорта TCR1,…, TCR L (от слов Thermal Comfort Rate), где L – количество зон регулирования комфорта.

температурного показателя комфорта, задав их в диапазоне от -5 до 5, что соответствует значениям температуры от +15ОС до +37ОС. В диссертации взаимосвязь значений показателя комфорта TCRl в l – ой зоне регулирования комфорта с ощущаемой человеком температурой экв.l воздушного потока в Переменные второго типа - показатели комфорта по скорости движения воздушного потока AFR1,…, AFRL (от слов Air Flow Rate). Их значения могут задаваться в диапазоне от 0 до 3. Как показано в диссертации, показатель комфорта AFR по скорости движения Vl воздушного потока в l-ой зоне регулирования комфорта, устремленного к соответствующему участку тела Скорость Vl вычисляется по формуле Vl = g вых.l ( Al ) 1, где g вых.l - массовый расход воздуха в l-ой зоне, - плотность воздуха, Al - площадь l-ой зоны.

Таким образом, регулируемыми переменными мехатронной системы являются ( L 1 ) – векторы показателей комфорта TCR = (TCR1,..., TCRL )T и AFR = ( AFR1,..., AFRL )T. Фактически речь идёт о создании комплекса многоканальный регулятор, реализованный с помощью управляющей ЭВМ, который выдаёт управляющие воздействия на следящие приводы, входящие регулируемых переменных системы. Непосредственное измерение векторных переменных TCR и AFR невозможно. Поэтому предложено формировать их на основании показаний датчиков температуры и расхода введённым в состав системы компьютерным вычислителем показателей комфорта.

В третьей главе выполнено исследование динамических свойств постоянного тока, входящих в состав исполнительной части мехатронной системы управления климатическим комфортом (рис.2).

КОНТРОЛЛЕР ПРИВОДА

Рис. 2. Структура цифрового следящего привода мехатронной системы регулирования тока и скорости, а также следящего привода в целом. Их анализ позволил обосновать приемлемость и целесообразность применения упрощённой модели следящих приводов в виде апериодического звена при разработке средств управления климатической системы. Показано, что такая модель отражает наиболее существенные динамические свойства замкнутого следящего привода. Предложены формулы для выбора периода квантования по времени и значений основных параметров регуляторов приводов.

Четвертая глава посвящена разработке нелинейной математической модели объекта управления в составе системы управления климатическим комфортом. Объект управления рассматривается как совокупность комплекса следящих приводов и устройств нагнетания, охлаждения, осушки, нагрева и распределения воздушных потоков нагретого и охлаждённого воздуха, смесительных камер и каналов подачи воздуха в различные участки мультизонного рабочего пространства (рис.3). В рабочем пространстве находится M человек (операторов человеко-машинной системы), с каждым из которых связано N регулируемых зон, причём L = MN. С помощью благоприятные для него условия в окружающих его зонах рабочего пространства. Интенсивность подачи воздуха регулируется с помощью получающими задающие воздействия от контроллера системы управления.

Рис. 3. Схема объекта управления мехатронной системы результате декомпозиции и выделения подсистем по функциональному признаку. В модели выделены комплекс следящих приводов, подсистемы распределения воздушных потоков в воздуховодах, распределения воздуха и температур в зонах регулирования комфорта рабочего пространства и блок физиотермических реакций людей, находящихся в рабочем пространстве.

Входными воздействиями на комплекс электромеханических следящих приводов являются ( M 1) -вектор желаемых углов поворота заслонок в каналах подачи воздуха в смесительные камеры см.ж и М ( N 1) - векторов желаемых углов поворота заслонок в каналах подачи воздуха в рабочее пространство 1. Ж, 2. Ж,…, M. Ж, соответственно. Реализуемый приводом компонент см.i ( N 1) -вектора АСМ представляет собой фактический угол поворота заслонки в канале подачи воздуха в i-ю смесительную камеру.

Компонент ij ( N 1) -вектора Аi - фактический угол поворота j-ой заслонки в канале подачи воздуха из i-ой смесительной камеры в обслуживаемую зону; i = 1,…,М; j=1,…,N.

АСМ.Ж ТВХ ТВЫХ

СЛЕДЯЩИХ

ПРИВОДОВ

КОМПЛЕКС

Рис.4. Структура математической модели объекта управления Углы поворота заслонок ограничены 0 см.i max. 0 ij max и влияют на площади сечения отверстий в воздушных каналах в соответствии с уравнениями Aэ. хол.i = Aэ.см. max ( см. max см.i ) см. max.

Под влиянием реализуемых приводами фактических углов поворота заслонок и давления воздуха Pп, создаваемого подсистемой стабилизации давления наддува, температур горячего Т гор и холодного Т хол воздуха потоков, выходящих из выпускных отверстий подсистемы распределения воздуха и попадающих в рабочее пространство. Эти потоки характеризуются температур распределения воздуха и температур в рабочем пространстве являются М ( N 1) -векторов массовых расходов воздушных потоков, образующихся в контролируемых зонах в результате перемешивания потоков, выходящих из Gвых.1, Gвых.2,..., Gвых.М и ощущаемых операторами в регулируемых зонах рабочего пространства Т экв.1, Т экв.2, Т экв.М.

управления является включение в её состав модели физиотермических реакций человека. Эта модель характеризует связь компонент ( L 1 )-вектора ощущаемых людьми температур Т экв = ( экв.1, экв.2,..., экв. L )Т воздуха в зонах рабочего пространства с вектором реальных температур Т = ( 1, 2,..., L )Т воздушных потоков в этих зонах. Сформирована наиболее удобная для построения системы управления форма этой модели где индекс l - номер регулируемой зоны, причём l = 1,..., L ; kTl, kml, kсрl, kQl коэффициенты влияния на эквивалентную температуру экв.l температуры воздуха l, массового расхода g вых.l, средней температуры окружающей среды Т ср и интенсивности солнечной радиации Q рад, соответственно; ТФР.l динамические свойства модели физиотермических реакций, значения которых для различных частей тела человека лежат в диапазоне 35…260 с.

Разработана модель смесительных камер, которая позволяет определить давления pc1,..., pcM и температуры Tc1,..., Т cM воздуха, образующиеся в этих камерах, с учётом температур поступающего в них нагретого Т гор и охлаждённого Т хол воздуха. Модель i-ой смесительной камеры ( i = 1,..., M ) описывается дифференциальными уравнениями где Vi, mc.i - объём i-ой камеры и масса находящегося в ней воздуха, соответственно; R - газовая постоянная; Tci - абсолютная температура воздуха; g гор.i, g хол.i - массовые расходы поступающих в камеру нагретого и охлаждённого воздуха, соответственно; g.i - массовый расход воздуха, вытекающего из i-ой камеры, причём g.i = g вх.ij. Давления pc1,..., pcN близки к атмосферному. Поэтому возникает докритический режим течения воздуха через отверстия, регулируемые приводами с заслонками, и расходы могут быть определены с помощью уравнений где Aэ. гор.i и Aэ. хол.i – эффективные площади отверстий в каналах подачи горячего и холодного воздуха, соответственно; pп.гор и pп. хол - давления в магистралях подачи горячего и холодного воздуха, соответственно, причём выполняется условие pп.гор = pп. хол = pп.

Математическая модель подсистемы распределения воздушных потоков описывает дросселирующие свойства М групп воздуховодных каналов, по которым воздух подаётся в регулируемые зоны рабочего пространства.

Каждая группа содержит N каналов, начинающихся у смесительной камеры и заканчивающихся выходным отверстием в непосредственной близости от соответствующей обслуживаемой зоны рабочего пространства.

В установившемся режиме для j-ого канала i-ой группы воздуховодов справедливо нелинейное алгебраическое уравнение, связывающее массовый расход воздуха g вх.ij при турбулентном течении с давлением в i-ой смесительной камере, результирующим пневматическим сопротивлением канала rij и выходным отверстием, площадь которого Aэ.ij регулируется сервоприводом воздуха при нормальных условиях; j =1, N ; i = 1, M.

Установлено, что объект управления является многосвязным. Модель пространства характеризуется уравнением где W - ( L L )-квадратная матрица коэффициентов влияния w11, w12,..., wLL распределения воздуха, на потоки, образующиеся в результате их частичного смешивания в обслуживаемых зонах рабочего пространства и оказывающие непосредственное воздействие на комфортность воздушной среды. Эти определяются экспериментально и представляют собой эмпирические оценки перекрёстных связей, существующих в объекте системы управления климатическим комфортом.

Полученная во второй главе математическая модель объекта управления представляет собой систему 2 M (2 + N ) нелинейных дифференциальных уравнений первого порядка в форме Коши. Например, при M = 4 и N = количество уравнений равно 56, а число используемых следящих приводов – 24. На этом основании рассматриваемые системы можно отнести к классу больших мехатронных систем.

В пятой главе изложены результаты разработки новой структуры многоканальным регулятором, основанным на инверсных математических моделях объекта управления и полной математической модели системы, приведены результаты исследования её свойств с помощью ЭВМ.

С учётом высокой размерности, нелинейности свойств и многосвязности объекта управления для получения высокого качества процессов управления в данном исследовании применён компенсационный подход, основанный на использовании обратной (инверсной) математической модели объекта управления по отношению к модели, полученной в четвёртой главе.

Предложен двухкаскадный многоканальный регулятор. Его первый каскад представляет собой комплекс пропорциональновнешний) улучшения динамических свойств системы (рис.5). Второй (внутренний) каскад является блоком коррекции статических характеристик нелинейного объекта управления. Он построен на базе инверсной модели объекта управления, справедливой для установившегося режима. При этом рассмотрена статическая модель объекта, характеризующаяся системой нелинейных алгебраических уравнений, выполнена её декомпозиция и для всех её компонентов сформированы частные инверсные модели. При формировании комплекса инверсных моделей компонентов объекта управления использованы аналитические методы инверсии алгебраических зависимостей. В этом состоит главная особенность предлагаемого подхода к созданию систем управления состоянием мультизонной воздушной среды.

Рис.5. Структура мехатронной системы управления климатическим комфортом на основе инверсной модели и комплекса ПИ-регуляторов Входными воздействиями блока коррекции являются два ( L 1) вектора U TCR = (uTCR.1, uTCR.2,..., uTCR.L )T и U AFR = (u AFR.1, u AFR.2,..., u AFR.L ) T, которые формируются на выходах комплекса ПИ-регуляторов и используются для формирования векторов см.ж, 1. Ж,…, M. Ж воздействий на исполнительную часть системы.

В соответствии с разработанным алгоритмом управления на основании векторов U TCR и U AFR вычисляются векторы Т ЭКВ.ж = ( экв.1.ж,..., экв.L.ж )Т и значениями величин, входящих в состав векторов Т ЭКВ и GВЫХ. Компоненты этих векторов экв.l.ж и g вых.l.ж для всех l = 1, L вычисляются по формулам Вектор GВХ.ж = ( g вх.1.ж,.., g вх. L.ж )Т желаемых значений компонентов вектора GВХ определяется с помощью уравнения Это даёт возможность вычислить желаемые значения g вх.ij.ж = g вх.m.ж для всех i = 1,..., M и j = 1,..., N, задавая m = N (i 1) + j. Компоненты векторов желаемых значений температур в регулируемых зонах Т ж = ( 1ж,..., Lж )Т и формулам где Т ср.и и Q рад.и - измеренные датчиками средняя температура рабочего пространства и мощность поступающей в него солнечной радиации;

l.ж = g вых.l.ж g norm.l ;

потоков, выходящих из отверстий воздуховодов, определяется по формуле где Wдж – ( L L ) – матрица, имеющая следующую структуру:

Желаемые температуры в смесительных камерах и массовые расходы поступающего в них нагретого воздуха вычисляются с помощью уравнений Расчётное значение давления воздуха в смесительной камере pci. в установившемся режиме служит основой для вычисления регулируемых приводами желаемых площадей отверстий в воздуховодах и на входах смесительных камер где Aij.ж = g вх.ij.ж [C ( pci. pa )1 / 2 ]1 ; C - параметр системы.

Итогом вычислений, выполняемых блоком коррекции, являются реализуемые с помощью следящих приводов желаемые углы поворота заслонок, которые определяются с помощью уравнений Главное преимущество сформированной таким образом системы управления состоит в том, что благодаря введению блока коррекции в установившемся режиме обеспечивается «развязка» каналов управления и снижение влияния нелинейностей. Кроме того, это стабилизирует значения коэффициентов передачи всех каналов скорректированной системы, которые существенно упростить структуру первого каскада регулятора и методику настройки его параметров. Показано, что значения параметров ПИрегуляторов целесообразно выбираться из условия обеспечения одинаковых динамических свойств всех каналов системы управления. Это важно для согласованности управления по различным каналам, и в этом состоит регулятором на основе инверсной модели и комплекса ПИ-регуляторов.

Для исследования динамических свойств мехатронной системы с МАТЛАБ/Симулинк. Разработана библиотека универсальных компонентов и общая структура компьютерной модели. Результаты анализа результатов работы компьютерной модели показали, что программа верно отражает статические и динамические свойства реального объекта. Для ускорения расчётов ряд программных компонентов преобразованы в Си код с помощью дополнительного пакета программного обеспечения Real Time Workshop для МАТЛАБ. При шаге расчёта менее 10 мс дискретизация процесса по времени не влияет на точность моделирования и характер исследуемых процессов.

Кроме того, при шаге расчёта, равном 20 мс, и использовании ЭВМ с процессором Pentium 4 (2,8 ГГц) с операционной системой Windows XP модельное время практически совпадает с реальным временем. Это свидетельствует о высокой эффективности программного обеспечения и возможности его использования для анализа множества вариантов создаваемой системы управления при малых затратах машинного времени.

При исследовании рассмотрен пример системы управления состоянием мультизонной воздушной среды в салоне автомобиля. Моделируемая система имеет 4 смесительных камеры и 16 зон регулирования, имеющих отношение к водителю и 3 пассажирам. Прежде всего, выполнен анализ свойств скорректированного объекта, представляющего собой комбинацию объекта управления с блоком коррекции. Результаты вычислительных экспериментов с компьютерной моделью скорректированного объекта управления показывают следующее. При подаче на его входы ступенчатых задающих воздействий AFR1.ж,..., AFR18.ж, равных 1 в начальный момент времени и 2, начиная с 2с, поведение подсистемы в разомкнутом состоянии характеризуется плавными переходными процессами (рис.6а). Установлено, что взаимовлияние каналов в скорректированном объекте управления незначительно. Благодаря действию блока коррекции реакции, обусловленные перекрёстными связями, не превышают 1% от приложенного ступенчатого воздействия. Это свидетельствует об эффективности развязки каналов системы управления, которые можно считать практически автономными. Погрешности регулирования показателей комфорта для всех 18 зон в установившемся режиме составляют от 2 до 11 % от желаемого значения. Однако, длительности переходных процессов в разных каналах сильно различаются, лежит в диапазоне 150…600 с и существенно превышают допустимые значения.

Результаты математического моделирования замкнутой системы, содержащей многоканальный двухкаскадный регулятор с настроенными ПИрегуляторами (рис.6б) при тех же задающих воздействиях свидетельствуют о сокращении времени переходного процесса в разных каналах системы от 7. до 24 раз. Длительности переходных процессов лежат в диапазоне от 6 до с, и не превышают требуемого значения, равного 10 с.

AFR AFR

Рис. 6. Процессы регулирования показателей комфорта.

а) - в разомкнутой подсистеме, содержащей объект управления и блок коррекции; б) - в замкнутой системе с двухкаскадным регулятором Благодаря действию интегральных составляющих ПИ-регуляторов погрешности воспроизведения показателей комфорта в установившемся режиме при отсутствии возмущающего воздействия оказались практически равными нулю. При воздействии солнечной радиации они не превышают 0,5%, что также свидетельствует о высокой эффективности предлагаемых средств управления и повышении качества мехатронной системы.

Таким образом, вычислительными экспериментами подтверждено, что предложенное решение обеспечивает повышение точности и быстродействия мехатронной системы управления климатическим комфортом. Показана многоканальным двухкаскадным регулятором, содержащим блок коррекции на основе полученной статической инверсной модели объекта управления и комплекса пропорционально-интегральных регуляторов. Обеспечивается высокая степень согласованности процессов регулирования показателей комфорта и простота настройки параметров ПИ-регуляторов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. В диссертационной работе решена важная научно-техническая задача повышения точности и быстродействия мехатронных систем управления климатическим комфортом мультизонного рабочего пространства на основе применения при их построении мехатронного подхода, замыкания систем по показателям комфорта и использования в регуляторе инверсной статической модели нелинейного объекта управления и комплекса пропорционально-интегральных регуляторов.

2. Предложена структура замкнутой по показателям комфорта мехатронной системы управления с компьютерным многоканальным двухкаскадным регулятором на основе нелинейных статических инверсных моделей объекта управления, которая способствует существенному повышению точности и быстроты протекания процессов пространства, ослаблению проявления нелинейностей и перекрёстных связей, присущих объекту управления в составе системы.

3. Повышено качество функционирования системы управления за счет применения разработанных показателей климатического комфорта в роли регулируемых переменных системы. Эти показатели наиболее точно мультизонном рабочем пространстве основных факторов, которыми являются температуры и скорости движения воздушных потоков в контролируемых зонах мультизонного рабочего пространства, а также физиологические особенности человека.

4. Разработана компьютерная модель, реализованная в среде исследования динамических свойств мехатронных систем управления климатическим комфортом в мультизонном рабочем пространстве.

5. Для повышения точности, быстродействия и согласованности реакций каналов системы управления климатическим комфортом предложены принципы целесообразного формирования многоканального регулятора системы на основе инверсных моделей, отражающих статические свойства нелинейного объекта управления. Динамические свойства объекта управления учитываются при выборе значений параметров пропорционально-интегральных регуляторов.

производство, рекомендуются для использования при создании современных мехатронных систем управления климатическим комфортом и в учебном процессе при обучении студентов мехатронике.

1. Afanasieva O.V., Ilyukhin Y.V. Possible measures of comfort rate improvement for mechatronical climate control system in the car. Проблемы Международной конференции. / под ред. : акад. Е.А.Федосова, акад.

Н.А.Кузнецова, проф. В.А.Виттиха. – Самара: Самарский научный центр РАН, 2005. – с. мехатронных систем управления климатом в легковом автомобиле.

Избранные труды XVI Международной интернет-конференция молодых ученых и студентов по проблемам машиноведения (МИКМУС-2004).

Институт Машиноведения им. А.А. Благонравова РАН., М.: 2005. – с. 3. Афанасьева О.В. Компьютерное исследование и формирование модели физиотермических реакций человека как компонента системы управления состоянием воздушной среды // Сборник докладов ХI научной конференции «Математическое моделирование и информатика» МГТУ «СТАНКИН», ИММ РАН, М.: 2008. – с. 146 – 148.

микроклиматом // Вестник Воронежского государственного технического университета. Т.5, №1, 2009. Воронеж – с.58-61.

стабилизации параметров состояния воздушной среды рабочих помещений // Вестник МГТУ «СТАНКИН», №1 (5). М.: 2009. – с. 74-81.



 
Похожие работы:

«АНФИЛАТОВ АНТОН АНАТОЛЬЕВИЧ СНИЖЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА В ОТРАБОТАВШИХ ГАЗАХ ДИЗЕЛЯ 2Ч 10,5/12,0 ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТАНОЛА С ДВОЙНОЙ СИСТЕМОЙ ТОПЛИВОПОДАЧИ Специальность 05.04.02 – тепловые двигатели Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург – 2009 2 Работа выполнена в ФГОУ ВПО Вятская государственная сельскохозяйственная академия Научный руководитель : доктор технических наук профессор Лиханов Виталий Анатольевич...»

«Харенко Игорь Алексеевич ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПУТЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЖАТОГО ВОЗДУХА Специальность 05.04.02 – Тепловые двигатели Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Барнаул – 2013 1 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова Экспериментальная часть работы выполнена в НП Сертификационный центр автотракторной техники (г. Челябинск) Научные...»

«ГОВОРКОВ АЛЕКСЕЙ СЕРГЕЕВИЧ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ИЗДЕЛИЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ ПО ИНФОРМАЦИОННЫМ МОДЕЛЯМ Специальность 05.02.08 – Технология машиностроения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Иркутск – 2012 Работа выполнена на кафедре Самолётостроение и эксплуатация авиационной техники ФГБОУ ВПО Иркутский государственный технический университет Научный руководитель : Ахатов Рашид Хадиатович Кандидат технических наук,...»

«ЛАРИОНОВ Виктор Михайлович МЕХАНИЗМЫ И УСЛОВИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ АВТОКОЛЕБАНИЙ ГАЗА В УСТАНОВКАХ С ГОРЕНИЕМ 05.07.05 – Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Казань – 2004 Работа выполнена в Казанском государственном университете им. В.И. Ульянова–Ленина Официальные оппоненты : доктор технических наук, профессор Костерин Валентин Александрович доктор технических наук,...»

«БАЛАБИН Валентин Николаевич НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ РЕГУЛИРУЕМЫХ ПРИВОДОВ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЛОКОМОТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ Специальность: 05.02.02 — Машиноведение, системы приводов и детали машин; Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук Москва, 2010 2 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московский государственный университет путей сообщения...»

«Маслов Николай Александрович СОЗДАНИЕ СТЕНДА ДЛЯ ПОСЛЕРЕМОНТНЫХ ИСПЫТАНИЙ ГИДРОМОТОРОВ ДОРОЖНЫХ, СТРОИТЕЛЬНЫХ И ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН Специальность: 05.05.04 – Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Новосибирск – 2006 2 Работа выполнена в Сибирском государственном университете путей сообщения Научный руководитель - кандидат технических наук, профессор Мокин Николай Васильевич...»

«Ибрагимов Евгений Рашитович ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СПИРАЛЬНОГО КОМПРЕССОРА СУХОГО СЖАТИЯ 05.04.06 - Вакуумная, компрессорная техника и пневмосистемы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Казань – 2009 Работа выполнена в ЗАО НИИТурбокомпрессор им.В.Б.Шнеппа Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Хисамеев Ибрагим Габдулхакович Официальные оппоненты : доктор технических наук, доцент Юша Владимир Леонидович кандидат...»

«Шилин Максим Андреевич СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СТУПЕНЕЙ ГАЗОВЫХ ТУРБИН ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ СОТОВЫХ УПЛОТНЕНИЙ НА ОСНОВЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Специальность 05.04.12 – Турбомашины и комбинированные турбоустановки Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург – 2014 1 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Брянский государственный технический...»

«УДК 621.81 АБОРКИН Артемий Витальевич ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН СО СВАРНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ Специальность 05.02.02 – Машиноведение, системы приводов и детали машин АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Владимир 2010 Работа выполнена на кафедре Технология машиностроения ГОУ ВПО Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых Научный руководитель – доктор технических наук, профессор...»

«ЗОЛОТАРЁВА ОЛЬГА ВИКТОРОВНА ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДА САМООРИЕНТАЦИИ ДЕТАЛЕЙ НА ОСНОВЕ ВЫЯВЛЕННЫХ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ, ДЕЙСТВУЮЩИХ В ПРОЦЕССЕ ИХ ПОШТУЧНОЙ ВЫДАЧИ ИЗ БУНКЕРА Специальность 05.02.08 Технология машиностроения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2006 4 Работа выполнена на кафедре технологии машиностроения государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Ковровская государственная...»

«Полянчикова Мария Юрьевна СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ХОНИНГОВАНИЯ ЧУГУННЫХ ГИЛЬЗ ЦИЛИНДРОВ ПРИ ИХ РЕМОНТЕ ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО ОДНОКОМПОНЕНТНОГО АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА И ПЕРЕМЕННОЙ СКОРОСТИ РЕЗАНИЯ 05.02.07. – Технология и оборудование механической и физикотехнической обработки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Волгоград – 2011 2 Работа выполнена в Волгоградском государственном техническом университете. Научный...»

«Быков Александр Сергеевич РАЗРАБОТКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МЕТОДА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ И ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОТКАЗНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ ВОЛОЧИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА Специальность 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы (Металлургическое машиностроение) Технические наук и АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Магнитогорск 2008 2 Работа выполнена в ГОУ ВПО Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова на кафедре...»

«ТОРОПОВ АЛЕКСЕЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ УЛУЧШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИЗЕЛЯ 4Ч 11,0/12,5 ПРИ РАБОТЕ НА МЕТАНОЛО-ТОПЛИВНОЙ ЭМУЛЬСИИ ПУТЕМ СНИЖЕНИЯ ДЫМНОСТИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ Специальность 05.04.02 - тепловые двигатели Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург - 2010 2 Работа выполнена в ФГОУ ВПО Вятская государственная сельскохозяйственная академия Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Лиханов Виталий...»

«Репин Сергей Васильевич МЕТОДОЛОГИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН Специальность 05.05.04 – Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук Санкт-Петербург 2008 Работа выполнена в ГОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет Научный консультант : доктор технических наук, профессор Евтюков Сергей Аркадьевич Официальные...»

«Загородников Антон Павлович Разработка и совершенствование методов расчёта рабочих процессов поршневых расширительных машин и агрегатов с самодействующими клапанами 05.02.13 – Машины, агрегаты, процессы (в промышленности) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Омск – 2011 Работа выполнена на кафедре Машины и аппараты химических производств Федерального государственного бюджетного...»

«ИЩЕНКО ИВАН НИКОЛАЕВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ УСТАНОВКИ ГИДРОСТРУЙНОЙ ОБРАБОТКИ ЗА СЧЕТ СОЗДАНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ СТРУЙ Специальность 05.02.02 – Машиноведение, системы приводов и детали машин АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2012 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Московском государственном технологическом университете СТАНКИН на кафедре Системы приводов Научный руководитель : Иванов Витольд Ильич Кандидат технических наук,...»

«ЯКИМОВ Артем Викторович ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Братск – 2013 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Забайкальский государственный университет Научный руководитель : доктор технических наук, профессор кафедры...»

«Легкий Николай Михайлович ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ И ПРОИЗВОДСТВЕ УСТРОЙСТВ РАДИОЧАСТОТНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ Специальность 05.02.22 Организация производства (в области радиоэлектроники) Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Москва 2011 2 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технический...»

«Сипатов Алексей Матвеевич Методология расчетного анализа нестационарных трехмерных процессов в авиационных двигателях 05.07.05 – Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Пермь – 2010 2 Работа выполнена в ОАО “Авиадвигатель”, г. Пермь. Научный консультант : Заслуженный деятель науки РФ, доктор физико-математических наук, профессор, Соколкин Юрий...»

«ХАСАН АЛЬ-ДАБАС (Иордания) УДК 621.9.06-529-229.29 ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ОБРАБОТКИ ЗА СЧЕТ РАЗРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ СВЕРЛИЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫХ ПАТРОНОВ Специальность 05.02.07 – Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2011 -1 Работа выполнена в Российском университете дружбы народов на кафедре технологии машиностроения, металлорежущих станков и инструментов инженерного...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.