05.13.03 "Системи та процеси керування"

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/17515

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 20 з 30

Разработка цифровой системы стабилизации поля зрения прибора наблюдения наземного подвижного объекта
(НТУ "ХПИ", 2015) Зейн, Али Вахиб
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.03 - системы и процессы управления. - Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2015. Целью диссертационной работы является разработка цифровой системы стабилизации поля зрения прибора наблюдения повышенной точности для наземного подвижного объекта. Проведенный анализ научно-технической и патентной литературы по теме диссертации привел к выводу о необходимости перехода от систем стабилизации силового типа, в которых осуществляется механическая связь между подвижным зеркалом прибора и внешней рамкой гиростабилизированной платформы, к системам индикаторной стабилизации с использованием электромеханической следящей системы с цифровым электронным блоком. Показано, что высокая помехозащищенность и точность индикаторной системы стабилизации может быть достигнута использованием в алгоритмах стабилизации цифрового электронного блока низкочастотных фильтров, подавляющих высокочастотные помехи информационных сигналов. Проведен сравнительный анализ различных цифровых фильтров и сделан вывод о целесообразности использования цифровых рекурсивных фильтров Баттеруорта и Ланцоша, соединенных по последовательно-параллельной схеме. С целью повышения помехозащищенности и точности системы стабилизации поля зрения прибора наблюдения наземного транспортного средства рассмотрена возможность реализации в электронном блоке стабилизатора принципов бесплатформенных инерциальных систем, в которых угол рассогласования между лазерным лучом прицела-дальномера и направлением на цель не измеряется с помощью дорогостоящей и высокочувствительной к вибрациям гиростабилизированной платформы, а вычисляется с помощью специальных алгоритмов на основе информации об угловых скоростях поворота танковой пушки относительно оси цапр, танковой башни относительно оси поворота и подрессоренной части корпуса танка относительно собственной продольной оси, а также информации о текущих углах поворота башни и возвышения пушки. Показано, что такой стабилизатор может обеспечить в 2-3 раза более высокую точность стабилизации лазерного луча относительно направления на цель по сравнению с силовой системой стабилизации. Результатом диссертационной работы внедрены в научные разработка НТУ "ХПИ" при выполнении хоздоговорной работы для Львовского научно-исследовательского института, а также в учебный процесс подготовки специалистов и магистров.
Розробка цифрової системи стабілізації поля зору приладу спостереження наземного рухомого об'єкту
(НТУ "ХПІ", 2015) Зейн, Алі Вахіб
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.03 – системи і процеси керування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2015. Метою дисертаційної роботи являється розробка цифрової системи стабілізації поля зору приладу спостереження підвищеної точності для наземного рухомого об'єкту. Доведена необхідність переходу від систем стабілізації силового типу до систем стабілізації індикаторного типу з цифровим електронним блоком. Висока завадозахищенність і точність системи індикаторного типу може бути забезпечена застосуванням в цифровому електронному блоці цифрових низькочастотних фільтрів, зокрема фільтрів Баттеруорта і Ланцоша з послідовно-паралельним з'єднанням. Розглянута можливість використання в алгоритмах, що реалізуються цифровим електроним блоком, принципів безплатформених інерціальних систем, в яких кут розбіжності між лазерним променем прицілу-далекоміру і напрямком на ціль не вимірюється, а обчислюється, за допомогою кінематичних співвідношень відносно параметрів кватерніона орієнтації. Доведено, що стабілізатор, побудований на цих принципах забезпечує у 2÷3 рази вищу точність у порівнянні із стабілізатором силового типу.
Моделі та методи підтримки прийняття рішень в системі керування якістю процесу розподілу електричної енергії
(ФОП Червяк В. Є., 2015) Мірошник, Олександр Олександрович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.03 – системи та процеси керування. – Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка. – Харків, 2015. Дисертацію присвячено вирішенню проблеми підтримки прийняття рішень і оцінки їх ефективності в системі керування якістю процесу розподілу електричної енергії при неоднорідних режимах роботи в умовах невизначеності. Для підвищення ефективності керування процесом розподілу електричної енергії розроблено методи оцінки неоднорідних режимів роботи СКРЕ з урахуванням несиметрії, що носить стохастичний або детермінований характер. З метою ідентифікації неоднорідних режимів внаслідок несинусоїдальних спотворень напруги в СКРЕ розроблено метод, що базується на використанні вейвлет-аналізу та нейронної мережі, і дозволяє розпізнати образ спотвореного сигналу напруги. Досліджено, що вейвлет Paul дозволяє виділити різні спотворення напруги та отримати частотні компоненти і їх положення на часовій осі одночасно. Розроблено метод підтримки прийняття рішення з рівномірного розподілу електроприймачів в СКРЕ з використанням генетичних алгоритмів, який дозволяє вибрати Парето-оптимальні рішення за рівнем зниження втрат і кількості перекомутацій. Також розроблено метод прийняття рішень в СКРЕ по рівномірному розподілу електроприймачів на базі нейронної мережі, який використовує математичні сподівання струмів в максимум навантаження за сезон, що дозволяє знизити додаткові втрати електричної енергії. З метою оцінки функціонування системи керування якості процесу розподілу електричної енергії в умовах невизначеності розроблено метод, який в нечіткому вигляді оцінює ступінь відповідності показників якості нормам та дозволяє відслідковувати зміну якості електричної енергії навіть, якщо основні показники не виходять за межі допустимих значень.
Синтез нечеткого регулятора для системы управления процессом сушки капиллярно-пористых материалов
(НТУ "ХПИ", 2015) Евсина, Наталья Александровна
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13. 03 - системы и процессы управления. - Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2015. Диссертация посвящена разработке и совершенствованию метода синтеза нечеткого регулятора, который обеспечивает заданное качество управления сушкой капиллярно-пористых материалов в конвекционной сушилке периодического действия и позволяет создавать системы управления, опирающиеся на экспертные знания. В диссертационной работе усовершенствован метод анализа чувствительности оптимального управления в линейной системе при квадратичном критерии качества, который позволил получить условия нечувствительности этого управления в замкнутой системе к малым изменениям параметров. Показано, что в общем случае необходимо совместное исследование чувствительности оптимизируемого функционала и чувствительности оптимальной траектории движения. Предложенный в работе алгоритм синтеза нечеткого логического регулятора позволяет использовать стандартную форму описания лингвистических переменных и минимальный набор управляющих правил. В работе выполнена оптимизация параметров и структуры нечетких регуляторов, что позволяет с небольшим количеством управляющих правил решать задачу выбора значений коэффициентов регулятора, который минимизирует критерий качества переходного процесса.
Модели и методы поддержки принятия решений в системе управления качеством процесса распределения электрической энергии
(Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства им. Петра Василенко, 2015) Мирошник, Александр Александрович
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.13.03 – системы и процессы управления. – Харьковский национальный технический университет сельського хозяйства имени Петра Василенка. – Харьков, 2015. Диссертация посвящена решению проблемы поддержки принятия решений и оценки их эффективности в системе управления качеством процесса распределения электрической энергии при неоднородных режимах работы в условиях неопределенности. Проведенный анализ литературных источников показал, что в системах управления распределением электрической энергии (СУРЭ) имеют место неоднородные режимы вследствие несимметрии и несинусоидальности токов и напряжений, обусловленные неравномерным распределением электроприемников между фазами и наличием электроприемников с нелинейными вольт-амперными характеристиками, что в свою очередь негативно сказывается на работе электрооборудования объектов электроснабжения и сроке его службы, а также приводит к увеличению дополнительных потерь электрической энергии. Исследована работа СУРЭ в условиях неоднородности режимов вследствие несимметрии и несинусоидальности напряжения. Разработан метод оценки качества электрической энергии в СУРЭ с однофазными нагрузками, который позволяет определять уровни напряжений у потребителей и потери при любой ее конфигурации, несиметрии токов и напряжений. Разработан метод определения потерь электрической энергии в СУРЭ при неоднородных режимах вследствие несимметрии напряжений, который позволяет производить вычисления по величинам напряжений в начале и в конце линии и ее средним электрическим параметрам. Разработан комплекс технических средств, которые позволяют выполнять как мониторинг, так и осуществлять корректирующее воздействие на параметры неоднородных режимов СУРЭ и показатели качества электрической энергии, а также снижать дополнительные потери от неоднородных режимов.
Моделі та методи автоматизованого керування рухом поїзда на основі адаптивної корекції швидкості
(НТУ "ХПІ", 2016) Бриксін, Володимир Олександрович
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.13.03 – системи та процеси керування. – Національний технічний університет "ХПІ" , Харків, 2016 р. Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-практичної задачі забезпечення необхідних характеристик процесу керування рухом поїзда на основі адаптивної корекції його швидкості з урахуванням нестаціонарних його характеристик та перешкод. Проведено аналіз систем автоматизованого керування швидкістю руху поїзда. Визначено мінімальну кількість термів для гарантованої точності й необхідного графіка руху поїзда й аналіз підходів до розв'язання завдання автоведення поїзда; обґрунтовано необхідність застосування мереж Петрі з новими функціональними переходами для автоматизованих систем керування швидкістю руху поїзда; розроблено адаптивний регулятор керування швидкістю поїзда в умовах впливу перешкод і експериментально досліджено адаптивний регулятор. Синтезовано структуру адаптивного фільтра та регулятора, що забезпечує фільтрацію вхідного сигналу x(t), залежно від поточного співвідношення сигнал – перешкода, що дозволило в 4 рази скоротити затягування перехідного процесу системи керування за наявності перешкод. Цей пристрій, порівняно з відомими, має додатковий параметричний вихід, на якому виділяється ідентифікований сигнал, дорівнює поточному співвідношенню сигнал/перешкода і який використовується для додаткового настроювання регулятора за змінення коефіцієнта адаптації. У процесі адаптації відбувається перебудова параметрів настроювання фільтрів і регуляторів у широкому діапазоні їхнього змінювання.
Модели и методы управления многономенклатурным складским запасом в условиях неопределенности спроса
(НТУ "ХПИ", 2016) Хазим, Ямен
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.03 – системы и процессы управления. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2016. Диссертационная работа посвящена разработке моделей и методов управления многономенклатурным запасом в многоуровневой складской системе в условиях неопределенности спроса. На основе анализа известных публикаций выявлены недостатки традиционно используемых методов решения задач управления запасами и сформулированы задачи исследования. Предложена общая технология решения многономенклатурной задачи управления запасами. Задача решена с учетом средних затрат на хранение непроданной части товара и потерь от возможного дефицита. Задача с учетом ограничений решена методом неопределенных множителей Лагранжа. Разработана методика решения задачи управления запасами по вероятностному критерию. Для случая рэлеевского распределения спроса решение сведено к системе уравнений, решаемых численно. Предложена марковская модель функционирования складской системы "оптовая база – магазины". Введены графовая модель системы и система дифференциальных уравнений для описания поведения распределения вероятностей состояний системы. Предложен метод расчета распределения вероятностей состояний. Предложен метод рационального распределения ресурса в иерархической складской системе. Для случая рэлеевского спроса получено аналитическое решение. Рассмотрен метод решения задачи управления запасами в иерархической системе в ситуации, когда процесс функционирования системы не может быть адекватно описан марковскими методами. В этом случае задача управления решается с использованием имитационной модели. Проведен анализ эффективности функционирования в зависимости от характеристик процесса спроса и самой системы.
Моделі та методи автоматизованого керування рухом поїзда на основі адаптивної корекції швидкості
(Український державний університет залізничного транспорту, 2016) Бриксін, Володимир Олександрович
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.13.03 – системи та процеси керування. – Національний технічний університет "ХПІ" , Харків, 2016 р. Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-практичної задачі забезпечення необхідних характеристик процесу керування рухом поїзда на основі адаптивної корекції його швидкості з урахуванням нестаціонарних його характеристик та перешкод. Проведено аналіз систем автоматизованого керування швидкістю руху поїзда. Визначено мінімальну кількість термів для гарантованої точності й необхідного графіка руху поїзда й аналіз підходів до розв'язання завдання автоведення поїзда; обґрунтовано необхідність застосування мереж Петрі з новими функціональними переходами для автоматизованих систем керування швидкістю руху поїзда; розроблено адаптивний регулятор керування швидкістю поїзда в умовах впливу перешкод і експериментально досліджено адаптивний регулятор. Синтезовано структуру адаптивного фільтра та регулятора, що забезпечує фільтрацію вхідного сигналу x(t), залежно від поточного співвідношення сигнал – перешкода, що дозволило в 4 рази скоротити затягування перехідного процесу системи керування за наявності перешкод. Цей пристрій, порівняно з відомими, має додатковий параметричний вихід, на якому виділяється ідентифікований сигнал, дорівнює поточному співвідношенню сигнал/перешкода і який використовується для додаткового настроювання регулятора за змінення коефіцієнта адаптації. У процесі адаптації відбувається перебудова параметрів настроювання фільтрів і регуляторів у широкому діапазоні їхнього змінювання.
Багатокритеріальний синтез систем із анізотропійними регуляторами на основі стохастичної мультиагентної оптимізації
(НТУ "ХПІ", 2016) Хоменко, Віктор Віталійович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.03 – системи та процеси керування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. У роботі вирішена науково-практична задача підвищення точності керування багатомасовими електромеханічними системами з невизначеними параметрами на основі багатокритеріального підходу до стохастичних робастних методів. Розроблено метод багатокритеріального синтезу анізотропійних регуляторів для керування багатомасовими електромеханічними системами із параметричною невизначеністю. Багатокритеріальний синтез анізотропійних регуляторів зведено до рішення задачі векторного математичного нелінійного програмування, в якій обчислення векторної цільової функції і обмежень зводиться до ітеративного рішення системи з чотирьох пов'язаних рівнянь Ріккаті, рівняння Ляпунова та обчислення виразу спеціального виду. Удосконалено метод рішення багатокритеріальної задачі математичного програмування на основі багатороєвоі стохастичної мультиагентної оптимізації на основі Парето – оптимальних рішень. Досліджено динамічні характеристики синтезованих багатомасових електромеханічних систем з анізотропійними регуляторами, які синтезовані на основі багатокритеріального підходу. Застосування робастних регуляторів дозволило підвищити швидкодію системи за рахунок скорочення часу першого узгодження в 4,1 разів, зменшити помилку регулювання швидкості обертання при випадковій зміні моменту зовнішнього впливу більше ніж у 2 рази, системи до зміни параметрів об'єкту керування у порівнянні із системою з типовими регуляторами. Проведено експериментальні дослідження синтезованих систем із анізотропійними регуляторами на стенді стохастичної двомасової електромеханічної системи. Експериментально встановлено, що застосування анізотропійних регуляторів у стенді двомасової електромеханічної системи дозволило скоротити час першого узгодження регулювання швидкості у 2 рази, зменшити помилку регулювання швидкості обертання при випадковій зміні моменту зовнішнього впливу більше ніж у 2 рази у порівнянні із системою з типовими регуляторами.
Моделі и методи управління багатонгоменклатурним складським запасом в умовах невизначеності попиту
(НТУ "ХПІ", 2016) Хазім, Ямен
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.03 – системи та процеси керування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. Дисертаційна робота присвячена розробці моделей і методів управління багатономенклатурним запасом в багаторівневій складській системі в умовах невизначеності попиту. На основі аналізу відомих публікацій виявлені недоліки традиційно використовуваних методів вирішення задач управління запасами і сформульовані задачі дослідження. Запропоновано загальну технологію рішення багатономенклатурної задачі управління запасами. Задачу вирішено з урахуванням середніх витрат на зберігання нереалізованої частини товару і втрат від можливого дефіциту Розроблено методику розв'язання задачі управління запасами за ймовірнісним критерієм. Розглянуто методи оцінки ефективності функціонування системи масового обслуговування з немарківським вхідним потоком і немарківським обслуговуванням. Запропоновано марківську модель функціонування складської системи "оптова база - магазини" і обґрунтовано метод розрахунку розподілу ймовірностей станів. Запропоновано метод раціонального розподілу ресурсу в ієрархічній складській системі. Для випадку, коли процес функціонування системи не може бути адекватно описаний марківськими методами, задача управління вирішується з використанням імітаційної моделі. Проведено аналіз ефективності функціонування в залежності від характеристик процесу попиту і самої системи.
Оптимальные системы управления переходными процессами энергосберегающих объектов с переменными параметрами
(НТУ "ХПИ", 2016) Дудник, Алексей Валентинович
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13. 03 – системы и процессы управления. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2016. Диссертация посвящена решению научно-практической задачи усовершенствования оптимальной по затратам энергии системы управления. В диссертационной работе рассмотрен метод оптимального управления в линейной системе при квадратичном критерии качества с учётом ограничений на управляемые координаты, применительно к разомкнутой системе. Показано, что существует шесть вариантов алгоритмов оптимального управления, в зависимости от сочетания ограничений, накладываемых на управляемые координаты. В зависимости от длительности процесса оптимального управления, алгоритмы располагаются в определённом порядке, относительно друг друга, образуя тем самым область решения задачи, ограниченную временем максимального быстродействия с одной стороны и временем минимальных затрат с другой. Математические зависимости для определения этих ограничений, а также границ соседних алгоритмов внутри этой области выведены в диссертации. В работе предложена функциональная схема двухуровневой системы оптимального управления. На верхнем уровне осуществляется выбор алгоритма оптимального управления и расчёт длительностей его интервалов. Основанием для вычислений служат внешние управляющие данные. При расчёте используются параметры объекта, идентифицированные на нижнем уровне. Контроллер нижнего уровня осуществляет выработку управляющих воздействий на объект, форма и длительность которых определена ЭВМ верхнего уровня. На контроллере нижнего уровня реализована система подчинённого регулирования, с целью удержания объекта на выбранной траектории оптимального движения в фазовом пространстве. Дополнительно, локальный контроллер реализовывает функции нейронного идентификатора параметров.
Синтез і розробка інваріантних систем керування наведенням та стабілізацією основного озброєння танків
(НТУ "ХПІ", 2016) Лазаренко, Артем Олександрович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.03 – системи і процеси керування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, – 2016. Дисертація присвячена розробці аналогових і цифрових інваріантних систем наведення і стабілізації основного озброєння танків на основі створення математичних моделей збуреного руху танкової гармати відносно вісі цапф і танкової башти з гарматою відносно вісі повороту, а також імітаційних моделей зовнішніх збурень, що діють на основне озброєння в каналах вертикального і горизонтального наведення. Показано, що підвищення ступеня інваріантності замкненої системи стабілізації до дії зовнішніх збурень приводить до зниження запасу стійкості замкненої системи. Для збереження потрібного запасу стійкості запропоновано введення до системи додаткового контуру зворотнього зв'язку за кутовим прискоренням об'єкту стабілізації. Розглянуті особливості цифрової інваріантної системи стабілізації танкової гармати, зокрема необхідність використання цифрових низькочастотних фільтрів Баттеруорта і Ланцоша для фільтрації високочастотних завад вихідних сигналів датчиків. Доведено, що при побудові цифрового стабілізатора танкової гармати доцільне послідовно-паралельне використання цифрових фільтрів Баттеруорта і Ланцоша. Розроблена структура і здійснений вибір варійованих констант алгоритмів стабілізації, які забезпечують інваріантність замкненої системи наведення і стабілізації без суттєвого зниження її запасу стійкості. Моделювання процесів наведення і стабілізації в замкненій системі з подальшим аналізом цих процесів дозволяє зробити висновок про значне підвищення точності відробки зовнішнього збурення (в 1.8 – 1.9 рази) у порівнянні зі штатною.
Оптимальні системи керування перехідними процесами енергозаощаджуючих об'єктів зі змінними параметрами
(НТУ "ХПІ", 2016) Дудник, Олексій Валентинович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13. 03 – системи та процеси керування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. Дисертація присвячена вирішенню науково-практичної задачі вдосконалення оптимальною за витратами енергії системи керування. У дисертаційній роботі розглянуто метод оптимального керування в лінійній системі при квадратичному критерії якості з урахуванням обмежень на керовані координати, стосовно до розімкнутої системи. Показано, що існує шість варіантів алгоритмів оптимального керування, в залежності від поєднання обмежень, що накладаються на керовані координати. В залежності від тривалості процесу оптимального керування, алгоритми розташовуються у певному порядку, відносно один одного, утворюючи область рішення, обмежену часом максимальної швидкодії з одного боку і часом мінімальних витрат з іншого. Математичні залежності для визначення цих обмежень, а також кордонів сусідніх алгоритмів всередині цієї області виведені в дисертації. В дисертації запропоновано метод ідентифікації параметрів позиційного приводу, заснований на рекурентної нейронної мережі Елмана. Математичний зв'язок між ваговими коефіцієнтами рекурентного і зовнішнього шарів мережі з параметрами двигуна дозволяє застосувати здатність мережі до навчання як спосіб ідентифікації. В роботі запропонована функціональна схема дворівневої системи оптимального керування. На верхньому рівні здійснюється вибір алгоритму оптимального керування і розрахунок тривалості його інтервалів. Контролер нижнього рівня здійснює вироблення керуючих впливів на об'єкт, форма і тривалість яких визначена ЕОМ верхнього рівня.
Синтез и разработка инвариантных систем стабилизации основного вооружения танков
(НТУ "ХПИ", 2016) Лазаренко, Артем Александрович
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.03 – системы и процессы управления. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков – 2016. Диссертация посвящена разработке аналоговых и цифровых инвариантных систем наведения и стабилизации основного вооружения танков на основе создания математических моделей возмущенного движения танковой пушки относительно оси цапф и танковой башни с пушкой относительно оси поворота, а также имитационных моделей внешних возмущений, действующих на основное вооружение в каналах вертикального и горизонтального наведения. Показано, что повышение степени инвариантности замкнутой системы стабилизации к действию внешних возмущений, за счет объединения в стабилизаторе двух основных принципов управления – принципа управления по отклонению и принципа управления по возмущению, приводит к снижению запаса устойчивости замкнутой системы. Для сохранения требуемого запаса устойчивости предложено введение в систему дополнительного контура обратной связи по угловому ускорению объекта стабилизации. С использованием метода гармонической линеаризации нелинейностей решена задача отыскания амплитуд и частот автоколебаний рамок гироскопической платформы, используемой в качестве гироскопического датчика углов отклонения оси канала ствола танковой пушки от линии прицеливания, а также автоколебаний давления рабочей жидкости в гидросистеме стабилизатора канала вертикального наведения. Показано, что причиной возмущения автоколебаний в первом случае является нелинейная характеристика системы разгрузки гироплатформы и "сухое" трение в осях кардановых подвесов, а во втором случае – нелинейные характеристики предохранителей гидроклапанов. Сделан вывод о том, что такие автоколебания являются высокочастотной помехой, приводящей к снижению помехозащищенности замкнутой системы наведения и стабилизации. Рассмотрены особенности цифровой инвариантной системы стабилизации наведения и стабилизации танковой пушки, в частности, необходимость использование цифровых низкочастотных фильтров Баттеруорта и Ланцоша для фильтрации высокочастотных помех выходных сигналов датчиков. Доказано, что при построении цифрового стабилизатора танковой пушки целесообразно последовательно-параллельное использование цифровых фильтров Баттеруорта и Ланцоша. Разработана структура и осуществлен выбор варьируемых констант алгоритмов стабилизации, обеспечивающих инвариантность замкнутой системы наведения и стабилизации без существенного снижения её запаса устойчивости. Моделирование процессов наведения и стабилизации в замкнутой системе с последующим анализом этих процессов позволяет сделать вывод о значительном повышении точности отработки внешнего возмущения (в 1.8 – 1.9 раз) по сравнению со штатной.
Синтез нечіткого регулятора для системи управління процесом сушіння капілярно-пористих матеріалів
(НТУ "ХПІ", 2016) Євсіна, Наталя Олександрівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13. 03 – системи та процеси управління. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2015. Дисертацію присвячено розробці та вдосконаленню методу синтезу нечіткого регулятора, який забезпечує задану якість управління сушінням капілярно – пористих матеріалів в конвекційній сушарці періодичної дії та дозволяє створювати системи управління, що спираються на експертні знання. Удосконалено метод аналізу чутливості оптимального управління в лінійній системі при квадратичному критерії якості, який дозволив отримати умови нечутливості цього управління в замкнутій системі до малих змін параметрів. Показано, що в загальному випадку необхідно спільне дослідження чутливості функціонала, що оптимізується і чутливості оптимальної траєкторії руху. Запропоновано алгоритм синтезу нечітко-логічного регулятора, що дозволяє використовувати стандартну форму опису лінгвістичних змінних і мінімальний набір керуючих правил. Здійснено синтез нечітких регуляторів з оптимізацією їх параметрів і структури та запропоновано структурну схему нечіткого контролера. В роботі розроблені імітаційні моделі процесу сушіння КПМ, що описують зміну температури і вологості при природній та комбінованої циркуляції сушильного агенту в камерній сушарці періодичної дії, які використовуються для налаштування адаптивних нечітких регуляторів. Синтезований адаптивний нечіткий регулятор стабілізації температури сушильного агенту дозволяє в широкому діапазоні факторів, що збурюють, отримати мінімальний покращений критерій якості системи управління в порівнянні з класичним регулятором.
Багатокритеріальний синтез систем із анізотропійними регуляторами на основі стохастичної мультиагентної оптимізації
(Українська інженерно-педагогічна академія, 2016) Хоменко, Віктор Віталійович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.03 – системи та процеси керування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. У роботі вирішена науково-практична задача підвищення точності керування багатомасовими електромеханічними системами з невизначеними параметрами на основі багатокритеріального підходу до стохастичних робастних методів. Розроблено метод багатокритеріального синтезу анізотропійних регуляторів для керування багатомасовими електромеханічними системами із параметричною невизначеністю. Багатокритеріальний синтез анізотропійних регуляторів зведено до рішення задачі векторного математичного нелінійного програмування, в якій обчислення векторної цільової функції і обмежень зводиться до ітеративного рішення системи з чотирьох пов'язаних рівнянь Ріккаті, рівняння Ляпунова та обчислення виразу спеціального виду. Удосконалено метод рішення багатокритеріальної задачі математичного програмування на основі багатороєвоі стохастичної мультиагентної оптимізації на основі Парето – оптимальних рішень. Досліджено динамічні характеристики синтезованих багатомасових електромеханічних систем з анізотропійними регуляторами, які синтезовані на основі багатокритеріального підходу. Застосування робастних регуляторів дозволило підвищити швидкодію системи за рахунок скорочення часу першого узгодження в 4,1 разів, зменшити помилку регулювання швидкості обертання при випадковій зміні моменту зовнішнього впливу більше ніж у 2 рази, системи до зміни параметрів об'єкту керування у порівнянні із системою з типовими регуляторами. Проведено експериментальні дослідження синтезованих систем із анізотропійними регуляторами на стенді стохастичної двомасової електромеханічної системи. Експериментально встановлено, що застосування анізотропійних регуляторів у стенді двомасової електромеханічної системи дозволило скоротити час першого узгодження регулювання швидкості у 2 рази, зменшити помилку регулювання швидкості обертання при випадковій зміні моменту зовнішнього впливу більше ніж у 2 рази у порівнянні із системою з типовими регуляторами.
Моделі і методи оцінки, прогнозування та управління стратегічною діяльністю підприємства в умовах невизначеності
(НТУ "ХПІ", 2017) Каткова, Тетяна Ігорівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.03 – системи та процеси керування – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків 2018. Дисертаційну роботу присвячено вирішенню важливої та актуальної проблеми наукового обґрунтування і розробки комплексу моделей і методів оцінки, прогнозування та управління стратегічною діяльністю підприємства в умовах невизначеності. Розроблено моделі та методи оцінки і прогнозування стану об'єктів в умовах невизначеності з великим числом можливих станів і великим числом нечітко заданих факторів. Сформульовано і реалізовано концепцію системного стратегічного фінансового планування, що забезпечує комплексне рішення приватних задач стратегічного фінансового планування та управління станом підприємства з урахуванням їх взаємозалежності і взаємозв'язку. Запропоновано економіко-математичні моделі вибору стратегічних напрямків діяльності підприємства, що дозволило врахувати відмінності в рентабельності, рівнях ризику, розмірах розміщеного капіталу. Розроблено моделі та методи управління розподілом активів підприємства по стратегічних напрямках діяльності для кожної зі стадій багатокрокового управління інвестиційним портфелем підприємства з урахуванням відмінностей їх рентабельності та рівня ризику. Обґрунтовано комплекс математичних моделей і методів системного вирішення сукупності оптимізаційних задач вибору проекту плану матеріально-технічного розвитку з урахуванням обсягу вкладених коштів, рівня позикових коштів і леверидж-ефекту, що виникає при цьому. Розроблено моделі та методи розв'язання задач управління інвестиційним портфелем, що враховують невизначеність і ризик при оцінюванні стану зовнішнього середовища, а також рівня можливого прибутку від діяльності підприємства. Розглянуто та удосконалено моделі динаміки вартості активів в умовах ризику і невизначеності. Запропоновано математичну модель марківської динаміки вартості у марківському зовнішньому середовищі.
Моделі і методи оцінки, прогнозування та управління стратегічною діяльністю підприємства в умовах невизначеності
(НТУ "ХПІ", 2018) Каткова, Тетяна Ігорівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.03 – системи та процеси керування – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків 2018. Дисертаційну роботу присвячено вирішенню важливої та актуальної проблеми наукового обґрунтування і розробки комплексу моделей і методів оцінки, прогнозування та управління стратегічною діяльністю підприємства в умовах невизначеності. Розроблено моделі та методи оцінки і прогнозування стану об'єктів в умовах невизначеності з великим числом можливих станів і великим числом нечітко заданих факторів. Сформульовано і реалізовано концепцію системного стратегічного фінансового планування, що забезпечує комплексне рішення приватних задач стратегічного фінансового планування та управління станом підприємства з урахуванням їх взаємозалежності і взаємозв'язку. Запропоновано економіко-математичні моделі вибору стратегічних напрямків діяльності підприємства, що дозволило врахувати відмінності в рентабельності, рівнях ризику, розмірах розміщеного капіталу. Розроблено моделі та методи управління розподілом активів підприємства по стратегічних напрямках діяльності для кожної зі стадій багатокрокового управління інвестиційним портфелем підприємства з урахуванням відмінностей їх рентабельності та рівня ризику. Обґрунтовано комплекс математичних моделей і методів системного вирішення сукупності оптимізаційних задач вибору проекту плану матеріально-технічного розвитку з урахуванням обсягу вкладених коштів, рівня позикових коштів і леверидж-ефекту, що виникає при цьому. Розроблено моделі та методи розв'язання задач управління інвестиційним портфелем, що враховують невизначеність і ризик при оцінюванні стану зовнішнього середовища, а також рівня можливого прибутку від діяльності підприємства. Розглянуто та удосконалено моделі динаміки вартості активів в умовах ризику і невизначеності. Запропоновано математичну модель марківської динаміки вартості у марківському зовнішньому середовищі.
Моделі та методи енергозберігаючого керування розподіленими тепловими об'єктами з використанням систем з прогнозуючим фільтром
(НТУ "ХПІ", 2018) Євсеєнко, Олег Миколайович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.13.03 «Системи та процеси керування» (151 – Автоматизація та комп’ютерно інтегровані технології) – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» Міністерства освіти і науки України, Харків, 2018 р. Дисертацію присвячено аналізу систем керування розподіленими тепловими об’єктами, визначенню їх недоліків для розробки нових енергоефективних методів керування теплопостачанням адміністративних та офісних будівель з використанням систем з прогнозуванням. Розглянуто проблеми розробки енергозберігаючого керування тепловими об’єктами. Проаналізовано розподілені теплові об’єкти. Проведено класифікацію теплових об’єктів керування залежно від кількості використовуваних видів енергоносіїв, структури, режиму роботи опалювального обладнання. Досліджено існуючі методи синтезу систем керування розподіленими тепловими об’єктами та систем керування тепловою енергією. Розглянуто основні чинники, які впливають на температуру в приміщенні. Проаналізовано регулятори з прогнозуванням. Досліджено існуючі тенденції розвитку методів енергозберігаючого керування, які застосовуються у системах теплопостачання. Встановлено, що існуючі регулятори температури з прогнозуванням підтримують температуру в приміщенні в діапазоні від +19 °C до +22 °C з точністю ± 1 °C. Також встановлено, що регулятори, основані на погодозалежному, ПІД- та двопозиційному законах керування, скорочують витрати на енергоспоживання на 15%, а використання регуляторів з прогнозуванням зменшує енергоспоживання на 25–35%. Обґрунтовано перспективність розробки енергозберігаючих методів керування розподіленими тепловими об’єктами з прогнозуванням. Проведено аналіз поведінки розподілених теплових об’єктів керування, їх властивостей. Сформульовано вимоги до синтезу енергозберігаючих законів керування тепловими об’єктами. Визначено область досяжності, початкові і граничні умови при початковій стадії дослідження і моделювання об’єкта для знаходження ефективного рішення. Теоретично обґрунтовані передумови і обмеження для розробки методів енергозберігаючого керування. Проведено класифікацію регуляторів для керування розподіленими тепловими об’єктами в залежності від величини відношення часу транспортного запізнення до часу перехідних процесів. Розроблено алгоритм розв’язання задачі розрахунку розподілення тепла всередині офісного приміщення за допомогою моделі в середовищі ANSYS. Розроблено методику поділу структури приміщення на n об’єктів з зосередженими параметрами з однаковими властивостями простору. Розглянуті основні проблеми керування розподіленими тепловими об’єктами. Набув подальшого розвитку метод керування тепловим об’єктом з розподіленими параметрами за допомогою ступінчастої функції. Розроблено формули, які дозволяють перейти від керування об’єктом з зосередженими параметрами до керування об’єктом з розподіленими параметрами. Розроблено спосіб програмного керування тепловим об’єктом з розподіленими параметрами за допомогою широтно-імпульсної модуляції та прогнозуючого фільтра, де вектор цільової функції формується з помилки керування в поточний момент часу і прогнозованої помилки неузгодженості, що визначається як різниця між заданою температурою і температурою моделі регулятора. Розроблено мікроконтролерну систему керування теплопостачанням, яка складається з підсистеми збору інформації, підсистеми видачі керуючого впливу, центрального обчислювача та пульту керування. Встановлено, що для діагностування несправностей підсистеми збору інформації та видачі керуючого впливу повинні бути замкнуті в кільце. Розроблено алгоритми діагностики справності ліній даних, керування температурою об’єкта та реєстрації перехідних характеристик об'єкта керування. Встановлено, що реалізацію керуючого впливу у вигляді ступінчастої функції можна здійснювати за допомогою паралельного з’єднання нагрівачів різних потужностей. Запропоновано перейти до керування тепловим об’єктом за допомогою широтно-імпульсної модуляції, при якому регулюючий елемент працює в ключовому режимі через наявність недоліків у реалізації керуючого впливу у вигляді ступінчастої функції. На основі вимірів на реальному об’єкті побудована повна тривимірна модель приміщення з урахуванням зовнішніх обводів і точної внутрішньої геометрії. Побудована об’ємна розрахункова сітка з гексаедрів. Задані граничні умови з урахуванням системи опалення, системи вентиляції повітря, теплопровідності стін, температури зовнішнього повітря. Отримано перехідні криві впливу зовнішньої температури, вентиляції з температурою повітря, що дорівнює 20 °C, нагрівача потужністю 1.75 кВт на температуру в приміщенні. Створено програму-макрос (udf файл) на мові С у середовищі ANSYS для проведення експерименту. Задані умови для проведення моделювання: зовнішня температура змінюється від мінус 7 °С до + 5 °С, залежно від часу доби, початкова температура повітря в приміщенні + 18 °С, швидкість приточної та витяжної вентиляції 0.018 кг / с, температура приточної вентиляції + 20 °С. Проведено експеримент з підтримання заданого добового температурного режиму в приміщенні: з 00:00 до 08:00 + 10 °С, з 09:00 до 17:00 + 18 °С, з 18:00 до 00:00 + 15 °С. Порівняно розроблений метод ШІМ-регулювання з прогнозуванням з найбільш поширеними: двопозиційним регулюванням з гістерезисом ± 2 ° C, двопозиційним регулюванням без гістерезису і ПІД-регулюванням. За результатами моделювання встановлено, що найвищу точність показав метод ШІМ-регулювання з прогнозуванням. Найменш ефективним виявився метод двопозиційного регулювання з гістерезисом, рівним ± 2 ° C, який завдяки наявності інерції теплового об’єкта перевищив задану температуру в приміщенні. Отримано сумарний час роботи нагрівача протягом доби. Методи регулювання температурою за допомогою ПІД регулятора і регулятора з прогнозуванням показали приблизно однаковий час роботи нагрівача (39.89% проти 39.24%). Відповідно до місячної вартості за 1 кВт електроенергії, загального часу роботи нагрівача, потужності обчислено витрати на опалення для приміщень з однозмінним режимом роботи без вихідних для добового та місячного режимів. Встановлено, що відмова від безперервної роботи нагрівача і застосування регулятора з прогнозуванням дозволить зменшити час роботи опалювального обладнання на 56%: з 24-х до 10.5 год. За результатами моделювання побудовано температурні зони приміщення, які дають вихідну інформацію, в яких точках приміщення необхідно розташовувати датчики температури. Для експериментальних досліджень об’єктами керування обрано порожнистий сталевий стержень з розмірами: довжина 35.5 см, зовнішній діаметр 3.2 см, внутрішній діаметр 2.8 см, з намотаним на одному кінці нагрівачем довжиною 8.2 см від початку труби опором 19 Ом, і стерилізатор ГП-80. Для здійснення натурного експерименту зібрано експериментальну установку на базі мікроконтролера ATMega16, використано датчики DS18B20, мікросхему пам’яті AT24C256B-PU. Написано програму керування температурою об’єкта для мікроконтролера ATMega16. Для кожного з обраних об’єктів керування отримані перехідні криві та проведено експерименти з підтримання заданих температурних умов. Результати досліджень підтвердили правильність теоретичних передумов, покладених в основу розробки апаратно-програмного комплексу, і перспективність цього напрямку. Вирішено задачу пошуку оптимального співвідношення параметрів потужності нагрівача й інтервалу прогнозування за допомогою методу найменших квадратів. Встановлено, що для зменшення помилки регулювання імпульс керуючого впливу слід виробляти на початку інтервалу програмного регулювання з урахуванням величини перерегулювання. Результати наукових досліджень впроваджені в практику проектування систем автоматичного керування тепловими об’єктами, технологічними процесами підприємства ТОВ «ВО ОВЕН» (м. Харків). Матеріали дисертації використовуються в лекційних курсах «Теорія автоматичного керування» і «Програмні засоби систем керування» на кафедрі «АіУТС» НТУ «ХПІ».
Моделі та методи оптимального керування індукційним дуплекс-процесом за умов невизначеності
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2018) Димко, Єгор Павлович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.03 – системи та процеси керування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018. Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-практичної задачі – розробці методів оптимального управління в умовах невизначеності. Показана можливість побудови адекватної математичної моделі індукційного дуплекс-процесу плавки як об'єкта управління в умовах неможливості реалізації плану активного експерименту в виробничих умовах. На основі цього запропоновано для опису кінцевого стану в задачі пошуку оптимального за кінцевим станом управління використовувати результати параметричного опису за визначенням локально-оптимальних значень вхідних змінних на основі реалізації процедури рідж-аналізу. Показано, як з використанням комбінованої процедури штучної ортогоналізації за даними пасивного експерименту при довільній формі плану експерименту і центрального ортогонального планування отримати таке параметричне опис. Розв'язана задача синтезу оптимального управління індукційної плавкою в печах ІСТ1 / 0.8-М5 в умовах альтернативних стратегій і доведено, що при виборі стратегії плавлення на "болоті" фазова траєкторія буде постійно змінюватися внаслідок корекції початкового стану, що обумовлено зміною швидкості розплавлення при обраному способі управління. Показано, як оптимальне за швидкодією управління може бути отримано з використанням принципу максимуму Понтрягіна в умовах обліку невизначеності в описі початкового стану об'єкта управління. Синтезований оптимальний регулятор температурного режиму в індукційної міксері на основі мультіальтернатівного опису кінцевого стану, характерною особливістю якого є використання оптимальних рішень рідж-аналізу і параметричної класифікації температурного режиму. Показано, що такий підхід може бути застосований для блоку логічних умов при логічному синтезі комбінованої системи управління індукційним дуплекс-процесом.