Математичне моделювання автоматичних систем з логічними управляючими пристроями

Abstract

Дисертація присвячена розробці методів та моделей для моделювання автоматичних систем з логічними управляючими пристроями. В роботі розроблений метод моделювання автоматичних систем з логічними управляючими пристроями, який відрізняється параметричним поданням збурень, що дає можливість отримати аналітичні моделі логічних управляючих пристроїв меншої складності і спростити процес отримання характеристик системи в широкому діапазоні значень збурень. Отримані аналітичні залежності для обчислення коефіцієнтів гармонічної лінеаризації логічного управляючого пристрою, які на відміну від існуючих, враховують вплив неконтрольованих параметричних збурень, що дозволяє аналітично оцінити стійкість таких систем в просторі параметрів. Для оцінки впливу неконтрольованих параметричних збурень на стійкість автоматичних систем з логічними управляючими пристроями розроблений метод, який відрізняється аналітичною формою подання області стійкості таких систем, що дає можливість визначити границі стійкості і параметри автоколивань. Удосконалено метод аналізу стійкості систем з логічними управляючими пристроями, який дозволяє здійснити оцінку чутливості вихідного сигналу до неконтрольованих збурень первинних параметрів, що дає можливість проектувати системи інваріантні до них. На основі розроблених в роботі моделей та методів запропонована узагальнена методика моделювання та дослідження автоматичних систем з логічними управляючими пристроями на прикладі автоматичної системи пожежогасіння, що використовується на залізничному транспорті.

Проведен анализ современного состояния моделирования автоматических систем с логическими управляющими устройствами, особенностей функционирования и моделирования таких систем, а также методов оценки их устойчивости, анализ параметрических возмущений, которые влияют на функционирование автоматических систем с логическими управляющими устройствами. Проведенный анализ современных методов исследования автоматических систем с логическими управляющими устройствами позволил определить пути решения трех основных задач анализа таких систем: условия существования автоколебаний, определение параметров та условий обеспечения их устойчивости. Разработан метод моделирования автоматических систем с логическими управляющими устройствами в условиях влияния неконтролируемых параметрических возмущений, который позволяет упростить процесс получения характеристик системы в широком диапазоне значений возмущений. Разработана методика для моделирования и исследования автоматических систем с логическими управляющими устройствами в условиях влияния неконтролируемых параметрических возмущений на примере автоматической системы управления пожаротушением, которая используется на железнодорожном транспорте. Разработана компьютерная программа для моделирования и исследования автоматических систем с логическими управляющими устройствами для определения условий и границ областей устойчивости таких систем в условиях влияния неконтролируемых параметрических возмущений на этапах проектирования, эксплуатации и диагностики.

The thesis is devoted to development of methods and models for modeling automatic systems with logical control devices. A method for modeling automatic systems with logical control devices was worked out in this paper. The method differs with parametric representation of perturbations. This makes it possible to obtain analytical models of logical control devices with less complexity and simplify characteristics retrieval in a wide perturbation range values. The analytical expressions for calculating the coefficients of harmonic linearization logic controller were obtained. Expressions take into account the impact of uncontrolled parametric of perturbations. This allows evaluating the stability of such systems in the parameter space analytically. The method for assessing an impact of uncontrolled parametric perturbations on the stability of automatic systems with logical control devices was developed. The method differs by presenting the stability region of such systems in analytical form. This makes it possible to determine the boundary of stability region and oscillation parameters. The method for stability analysis of systems with logical control device was improved. The method allows evaluating the sensitivity of the output to uncontrolled primary perturbation parameters. On the base of developed models and methods the generalized methodics of modeling and analysis of automatic systems with logical control device on example of automatic fire extinguishing systems used in railway transportation was proposed.