Синтез вынужденного движения САУ

На втором этапе синтеза определим матрицы β, γ, δ, входящие в выражение (9.12). Для этого рассмотрим вынужденное движение системы.

Представим вектор-столбец установившихся состояний САУ в виде

X = col(X ₁,  X ₂),

(9.16)

где Х ₁ – подвектор размерности m ´ 1, определяющий заданное установившееся состояние системы, т.е. Х ₁ = Х^*; Х ₂ – подвектор размерности (n – m)´ 1, включающий в себя остальные координа- ты состояния системы управления.

Соответствующую матрицу установившихся состояний пред- ставим в виде блочной матрицы

A = [ A ₁  A ₂ ],

(9.17)

где А ₁, А ₂ – подматрицы соответственно размерностей п × т, п × (п – т).

Представим все аддитивные воздействия на систему в виде обобщенного вектора-столбца размерности (2 m + d)´ 1 задающих и возмущающих воздействий:

Z = col(X  *, X ^*, F)

(9.18)

и зададимся численными значениями его 2 m + d компонентов 2 m + d раз, из которых сформируем неособую матрицу Q аддитив- ных воздействий размерностью (2 m + d)´(2 m + d) в виде

Q = éë Z (1) Z (2)...  Z (2 m  +  d )ûù.

Тогда с учетом введенных обозначений (9.7)–(9.18) урав- нение (9.6) для квазиустановившихся        состояний системы

(X (t) = const, X  1 (t) = const) можно переписать в виде

é X ₂ (1)

 X ₂ (2)

 

û



X ₂ (2 m   +  d)ù = [ A

  B ]-1 [ E   -  A   -  C ] Q.

êë U (1)

 U (2)



U (2 m   +  d) ú  2                                   1

Подставим векторы

X ₂ (i),  U (i),  i = 1,..., 2 m +  d

установив-

шихся состояний в уравнения (9.13), (9.14) и выразим искомую блочную матрицу:

ìï                                é X ^* (1)  X ^* (2 m +  d) ùüï

[ δ    β 

γ ] = íëé U (1)  U (2 m +  d)ûù -  α ê                            úý Q ^-1.

îï                                êë X 2 (2) X 2 (2 m + d)úûïþ

Матрицы d, b, g определяются однозначно при полном ранге матрицы Q, что легко обеспечить соответствующим заданием зна- чений аддитивных воздействий, либо формированием заведомо невырожденных матриц размерности (2 m + d)´(2 m + d).

Таким образом, результирующее дискретное управление в форме (9.7) представляет собой цифровой регулятор состояния, обеспечивающий комбинированное апериодическое управление по отклонению выходной координаты от заданного значения и по возмущающим воздействиям, а также астатизм первого порядка по задающим воздействиям.

 

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СУИМ

Современные СУИМ базируются на предоставлении и ис- пользовании информации об ее функционировании (контроле ко- ординат состояния самого ИМ и ОУ, на который исполнительный механизм воздействует) на основе микропроцессорных средств автоматизации [30, 31].

В последние два десятилетия резко возросла системотехниче- ская культура отечественных специалистов в области автоматиза- ции технологических процессов благодаря появлению на россий- ском рынке современной техники и технологий автоматизации. Наблюдается интенсивный переход от локальной автоматизации к построению интегрированных, полнофункциональных много- уровневых и распределенных (децентрализованных) систем управления.

Поскольку управляющие решения в таких системах принима- ет сам ИМ и его система управления, а не контроллер верхнего уровня, временной цикл выполнения управляющих функций (за- щита СУИМ, управление движением, регулирование, позициони- рование и т.п.) существенно сокращается, повышается точность управления. Некоторые функции, например релейно-импульсное сдергивание задвижки при ее открытии или импульсный дожим при ее закрытии, вообще проблематично выполнить с помощью контроллера верхнего уровня из-за их высокой динамики.

Живучесть систем, построенных на базе интеллектуальных механизмов, повышается в соответствии с одним из системных законов: чем меньше функциональная централизация системы, тем выше ее живучесть.

Как правило, интеллектуальными средствами управления на- деляют ЭИМ. Среди российских компаний интеллектуализацией ЭИМ плодотворно в течение многих лет занимается ОАО «ЗЭиМ», ООО «Элконт» (г. Чебоксары), ОАО «МЗТА» (г. Москва), ЗАО

«Тулаэлектропривод» (г. Тула) и др. Среди зарубежных компаний,

зарекомендовавших себя как устойчивые партнеры на российском рынке, можно отметить такие, как Siemens, Sauter, Danfoss, Belimo, Schneider Electric и др. Что их объединяет, так это то, что СУИМ этих производителей имеют в своем составе микропроцессорный контроллер и иные программно-технические средства для осуще- ствления так называемых интеллектуальных функций.

К интеллектуальным функциям СУИМ относят следующие:

– дистанционное управление ЭИМ сигналами 0–10 В, 0–1 В, 0–20 мА, 4–20 мА;

– передача информации о текущем положении клапана или иного рабочего (регулирующего) органа;

– электронная диагностика и блокировка ЭИМ в случае ава- рийных ситуаций ИМ – механических перегрузок, включая закли- нивание механических элементов;

– интеграция СУИМ в информационные сети АСУТП с пол- ноценным доступом как в части управления ЭИМ, так и в части получения выходной информации о его состоянии и др.