Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
СОДЕРЖАНИЕ ДИПЛОМА:
Далее представлена структура дипломной работы по страницам (ПРИМЕР):
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева
Кафедра Автоматизации технологических процессов
ДОПУЩЕН К ЗАЩИТЕ
Зав. Кафедрой
д-р. техн. наук, проф.
________________Б.А. Сулейменов
«___»_____________2009г.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к дипломному проекту
На тему Разработка системы автоматического управления процессом
050702 Автоматизация и управление
(шифр и наименование специальности)
Выполнил Сидоров П.П.
Рецензент Научный руководитель
канд.техн.наук, проф. канд.техн.наук, доцент
К.К. Иванов А.А.Петрова
(подпись) (подпись)
«_____ »___________2009г. «_____ » ___________ 2009г.
Алматы 2009
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева
Институт Автоматики и телекоммуникаций
Кафедра Автоматизации технологических процессов
Шифр и наименование специальности 050702 Автоматизация и управление
ЗАДАНИЕ
на выполнение дипломного проекта
Студенту Сидорову Петру Петровичу ___________________________
Тема __ системы автоматического управления процессом
Утверждена приказом по университету №___ от «____ »______
Срок сдачи законченного проекта (работы) «____»___________
Исходные данные к дипломному проекту Математическая модель системы управления
Перечень подлежащих разработке в дипломном проекте вопросов или краткое содержание дипломной работы
a) Введение
б) Литературный обзор современного состояния задачи управления процессами
в) Построение математической модели и разработка структурных схем системы управления
г) Разработка системы управления
д) Охрана труда
е) Экономическая часть
ж) Заключение
Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей) Схема технологического процесса, структурная схема, математическая модель, постановка задачи, алгоритм расчета, графики полученных результатов.
Рекомендуемая основная литература Воронов А.А. Теория автоматического управления
ГРАФИК
подготовки дипломного проекта
|
Наименование разделов, перечень разрабатываемых вопросов |
Сроки представления научному руководителю и консультанту |
Примечание |
Подписи
консультантов и норма контроллера на законченный дипломный проект
с указанием относящимся к ним разделов проекта
|
Наименование разделов |
Научный руководитель, консультанты, И.О.Ф. (уч. степень, звание) |
Дата подписания |
Подпись |
|
Охрана труда |
|||
|
Экономическая часть |
|||
|
Консультант по стандартизации |
Дата выдачи задания 3 января 2010 года
Заведующий кафедрой ______________________________ /Б.А. Сулейменов/
(подпись)
Руководитель проекта __________________________________ /А.А.Петрова/
(подпись)
Задание принял к исполнению студент __________________/П.П.Сидоров/
(подпись)
Дата «____ » __________________________________________________2010 г.
АНДАТПА
Бұл дипломдық жоба автоматты басқарудың сызықсыз жүйелерін құрылысты тұрақтылық ұғымы мен апаттардың теориялары негізінде талдауына арналған.
Түсіндіргіш қолжазбада есептеуіш техникамен қамтылған ғимараттағы «Климат-контроль» климатты парамтерлерінің автоматтандырылған басқару жүйесінің мәселесі көтеріледі.
Потенциалды функцияның математикалық моделімен сәйкес келетін климатты парамтерлерінің автоматтандырылған басқару жүйесінің математикалық моделі құрылған.
Белгілі потенциалды функция экстремумдарға зерттеліп, Томның қарапайым жеті апаттарының біріне сәйкестендірілген.
Құрылысты тұрақтылықты талдау негізінде белгілі сызықсыз жүйенің тұрақтылық облыстары алынған.
Өткізілген зерттеулердің нәтижелері Matlab 7.1 ортасында моделдеу арқылы тексерілді. Сонымен климатты парамтерлерінің автоматтандырылған басқару жүйесінің фазолық траекториялары мен өтпелі мінездемелері алынды.
Моделдеу және есептеу нәтижелері кестелерде, графиктерде және есептеуіш формулдарда келтірілген.
АННОТАЦИЯ
В данной дипломной работе рассмотрены задачи анализа и синтеза оптимального управления с полной обратной связью методом динамического программирования для системы автоматического управления вакуумно-дуговой печи.
На основе построенной математической модели системы автоматического управления вакуумно-дуговой печи были проведены процедуры анализа устойчивости системы автоматического управления, получены результаты моделирования в виде переходных процессов системы автоматического управления вакуумно-дуговой печи. С использованием метода динамического программирования Беллмана строится оптимальный регулятор, обеспечивающий достижение минимальных значений критерия качества, выбранного в интегральном квадратичном виде. Полученные алгоритмы были реализованы с использование сред MATLAB и Vissim, с помощью которых были получены графики процессов системы автоматического управления вакуумно-дуговой печи с регулятором.
ABSTRACT
Given degree project is dedicated to analysis to stability of the nonlinear systems of the autocontrol on base notion to structured stability and theories of the catastrophes.
In explanatory note is considered automated managerial system "Climate-checking" climatic parameter of the premises with computing machinery (the server).
Will Built mathematical system model of the air conditioning, which complies with mathematical model of the potential function.
It Is оrganized extensive analysis to structured stability of the nonlinear system. The Source potential function was explored on extremums and aproximate to one of the seeds of the elementary catastrophes of the Volume - an elliptical ombilika. On base of the analysis to structured stability were received area to stability given nonlinear system.
All called on studies were checked by means of modeling in ambience Matlab 7.1. Phase paths and connecting features of the system of the air conditioning are Received under different parameter of management. The Results calculation and modeling were provided in type of the tables, graph and accounting molded.
СОДЕРЖАНИЕ
стр.
|
Введение |
9 |
|
1 Литературный обзор современного состояния метода динамического программирования |
10 |
|
2 Синтез оптимального управления с полной обратной связью системы автоматического управления вакуумно-дуговой печи |
11 |
|
2.1 Получение математической модели системы автоматического управления вакуумно-дуговой печи |
18 |
|
2.2 Синтез оптимального управления с полной обратной связью методом динамического программирования для непрерывных систем |
18 |
|
3 Получение математической модели системы автоматического управления вакуумно-дуговой печи |
43 |
|
3.1...Построение динамических характеристик системы автоматического управления вакуумно-дуговой печи |
43 |
|
3.2 Построение оптимального регулятора системы автоматического управления вакуумно-дуговой печи в среде Mat Lab |
45 |
|
3.3 Разработка программы визуализации процесса функционирования вакуумно-дуговой печи с расходуемым электродом |
54 |
|
4 Экономическая часть |
57 |
|
4.1 Расчет затрат на разработку и внедрение алгоритма расчета оптимального регулятора на основе метода динамического программирования |
57 |
|
4.1.1 Расчет заработной платы разработчиков с отчислениями на социальные нужды |
58 |
|
4.1.2 Затраты на приобретения технических средств |
59 |
|
4.1.3 Затрата на написание и отладку программы |
60 |
|
4.2 Расчет экономической эффективности внедрения алгоритма |
61 |
|
5 Охрана труда |
64 |
|
5.1Анализ опасных и вредных производственных факторов |
64 |
|
5.2 Основные защитные мероприятия |
64 |
|
5.2.1 Общие организационные мероприятия |
64 |
|
5.2.2 Мероприятия по санитарии и поддержанию оптимального микроклимата |
66 |
|
5.2.3 Метрологические условия |
66 |
|
5.2.4 Психофизиологические факторы |
66 |
|
5.2.5 Электромагнитное излучение |
67 |
|
5.2.6 Освещенность |
67 |
|
5.2.7 Техника безопасности |
70 |
|
5.2.8 Пожарная безопасность |
70 |
|
Заключение |
72 |
|
Список литературы |
73 |
|
Приложение А |
74 |
|
Приложение Б |
76 |
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время наблюдается бурное развитие инновационных технологий, а вместе с этим и автоматизации систем управления во всех отраслях промышленности. Нельзя представить какое-либо промышленное или специализированное оборудование без автоматического управления с использованием микроконтроллеров, корректирующих устройств и прочих элементов автоматизации и управления.
Таким образом, задача анализа структурной устойчивости нелинейной системы автоматического управления кондиционирования воздуха на сегодня является актуальной и требует рассмотрения как самостоятельный раздел синтеза системы автоматического управления (САУ).
В первой главе приводится литературный обзор современных методов исследования анализа нелинейных систем автоматического управления.
Во второй главе описывается технологический процесс системы кондиционирования воздуха, так же рассматриваются принципиальная и структурная схемы системы автоматического управления. Построена математическая модель в пространстве состояния технологического процесса «Климат-контроль».
В третьей главе проводится анализ структурной устойчивости системы автоматического управления кондиционирования воздуха и динамики нелинейной системы с использованием понятий теории катастроф. Была построена поверхность потенциальной функции, и на основе теории Тома данная потенциальная функция была приближена к одной из семи элементарных катастроф.
Четвертая глава посвящена анализу устойчивости системы кондиционирования воздуха на основе структурной устойчивости нелинейной системы управления. В результате моделирования в среде MATLAB 7.1 были получены переходные характеристики и графики фазовых траекторий системы.
Пятая глава посвящена охране труда, где указывается ряд мероприятий по обеспечению техники безопасности. Был произведен расчет микроклимата помещения кондиционирования воздуха.
В шестой главе рассматривается экономическая часть, где произведен расчет затрат на разработку и внедрение системы автоматического управления кондиционирования воздуха. Был рассчитан годовой экономический эффект и приведен срок окупаемости внедрения проекта.
1 Литературный обзор современных методов исследования анализа нелинейных систем управления
Любой процесс управления подразумевает наличие одного или нескольких объектов управления и управляющей ими системы. Совокупность нескольких управляемых объектов называется управляемой системой. Совокупность же средств, стремящихся обеспечить выполнение управляемой системы определённой цели, называется управляющей системой. Воедино управляемая и управляющая системы, находящиеся во взаимодействии друг с другом, образуют систему управления.
Системы управления можно классифицировать по ряду признаков, но вопрос такого масштаба требует отдельного раздела в данной работе. Поэтому ограничимся лишь скромным перечислением. Системы бывают линейными, нелинейными, бинарными, билинейными, стохастическими, адаптивными, нечёткими, интервально-заданными и т.д.
Изучаемые в теории автоматического управления (ТАУ) линейные системы фактически получаются в результате линеаризации реальных систем, в которых всегда в той или иной форме имеются определённые нелинейные зависимости. Однако бывают случаи, когда в одном или более звеньев не удаётся провести линеаризацию из-за наличия в них существенных нелинейностей, или существенные нелинейности вводятся в систему специально для получения желаемых её свойств.
Нелинейной системой называется система, описываемая нелинейными дифференциальными или алгебраическими уравнениями. Обычно система получается нелинейной вследствие наличия одного (реже двух-трёх) нелинейного звена, т.е. звена, описываемого нелинейным дифференциальным уравнением. И именно анализу нелинейных систем и посвящена данная работа.
Изучение нелинейных систем, в особенности современных методов исследования анализа нелинейных систем управления, является очень актуальной на сегодняшний день, что неоспоримо доказывает нижеприведённый литературный обзор. К примеру в [1] рассмотрена проблема оптимизации по минимаксному критерию оценки параметров нелинейной модели наблюдения, содержащей случайные ошибки с неизвестными ковариационными матрицами. Предложен итерационный алгоритм вычисления минимаксной оценки, доказана его сходимость. Теоретические результаты апробированы на конкретных примерах. Решение данной задачи является актуальным, поскольку например ковариационная матрица ошибок наблюдения на практике известна лишь с точностью до принадлежности некоторому априорно заданному множеству неопределённости.
В [2] же разработана методика синтеза асимптотических наблюдателей пониженного порядка для оценивания переменных состояния, которые линейно входят в уравнения нелинейных систем. Синтез наблюдателей осуществляется путём приведения функциональных матриц специально разрешающего уравнения к форме сопровождающей матрицы. Необходимые условия дифференцируемости накладываются лишь на часть нелинейной системы. Задача оценивания осуществляется путём квазилинейного преобразования функциональных матриц разрешающего уравнения к форме Крылова-Луенбергера…………
2 Построение математической модели технологического процесса системы «Климат-контроль»
2.1 Описание технологического процесса
Поддержание определенного состояния воздушной среды производственных помещений является необходимым, а часто и решающим условием для стабильной и долговременной работы многих электронных устройств и средств связи……….
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данном дипломном проекте был проведён полный анализ структурной устойчивости нелинейной системы автоматического управления. В качестве САУ была выбрана система кондиционирования воздуха или же система «Климат-контроль» для обеспечения заданных параметров температуры в помещении вычислительного центра (серверной комнаты). Таким образом, задача анализа структурной устойчивости нелинейной системы автоматического управления кондиционирования воздуха на сегодня является актуальной и требует рассмотрения как самостоятельный раздел синтеза системы автоматического управления (САУ).
В первой главе приводился литературный обзор современных статей (за последние пять лет), посвящённых методам исследований анализа нелинейных систем автоматического управления.
Вторая глава содержит описание построения математической модели объекта управления, здесь серверных стоек, который является главным объектом исследований при проектировании САУ. Так же была рассмотрена принципиальная и структурная схемы системы автоматического управления. В результате была построена математическая модель технологического процесса «Климат-контроль» в операторной, дифференциальной и векторно-матричной форме.
Третья глава была посвящена анализу структурной устойчивости системы автоматического управления кондиционирования воздуха и динамики нелинейной системы с использованием понятий теории катастроф. Была построена поверхность потенциальной функции, и на основе теории Тома данная потенциальная функция посредством гладкого преобразования координат была приближена к одной из семи элементарных катастроф – эллиптической омбилике. Хочется отметить, что области устойчивости эллиптической омбилики идентичны областям устойчивости потенциальной функции.
В четвертой главе был проведён анализ устойчивости системы кондиционирования воздуха на основе структурной устойчивости нелинейной системы управления. В результате моделирования в среде MATLAB 7.1 были получены переходные характеристики и графики фазовых траекторий системы, судя по которым можно говорить об устойчивости системы.
Пятая глава была посвящена охране труда, где указывался ряд мероприятий по обеспечению техники безопасности. Был произведен расчет микроклимата помещения кондиционирования воздуха.
В шестой главе приводится обоснование технико-экономических преимуществ внедрения автоматизированной системы «Климат-контроль» по сравнению с использованием подобных, но не специализированных систем обеспечения требуемых климатических условий в помещении вычислительной техники (имеются в виду комфортные системы). Результатом расчетов является срок окупаемости системы «Климат-контроль», равный 0,5 года.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Панков А.Р. Минимаксная идентификация нелинейной динамической системы наблюдения // Автоматика и телемеханика. – 2004. – № 2. – С.148-157
2 Гелиг А.Х., Леонов Г.А., Якубович В.А. Устойчивость нелинейных систем с неколичественным состоянием равновесия. - М.: Наука, 1978, -256 с.
3 Семенов А.П. FUZZY- логика и детекторы движения // Электронная версия на сайте http: // www.security/com/ua/magazine/1/J1-Datch/htm.
4 PROMT 2000. – Версия 5.0. – Электронное издание. – СПб.: ПРОМТ, 2000. – CD- ROM + дискета + документация. – 254 с.
5 Телекоммуникационные системы: Компьютерный учебник/ Сост.: Аманжолова К.С. и др. – Электронное издание. – Рауан Софт, 2001. – 2 CD-ROM+книга. – 128 с.
6 Программное обеспечение для обработки пространственной географической информации / Архипов Ю.Р., Москвин В.М., Панасюк М.В. и др. // Вест. Моск. ун-та. Сер.5. География. – 1982. - № 4. – С.102-103. – ISSN0201-7385.
Приложение А
Структурная схема процесса
Рисунок А.1. Структурная схема процесса
UII
X
ZII
UI
РРБ
ФЧ
ZI