ПЗ (1228604), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

. (3.11)

где – качество настройки объекта.

Целью настройки является экстремизация этого показа­теля, то есть решение задачи

, (3.12)

где S – область допустимого изменения управляемых параметров.

Примером экстремального объекта может служить радиоприемник в процессе поиска станции. Если слыши­мость станции уменьшается (как говорят, станция «уплы­вает»), то для получения наилучшего звучания передачи, т. е. для настройки приемника, необходимо подстроить контур. Управление настройкой в данном случае заклю­чается в определении направления вращения рукоятки настройки. Уровень слышимости станции здесь является показателем качества настройки. Он не несет необходимой информации об управлении, т. е. не указывает, в какую сторону следует крутить рукоятку настройки. По­этому для получения необходимой информации вводится поиск, произвольное движение рукоятки настройки в любом направлении, это дает дополнительную и не­обходимую инфoрмацию для настройки. Проделав этот пробный шаг уже можно точно сказать, в каком направлении следует вращать рукоятку: если слышимость уменьшилась, нужно крутить в обратном напрaвлении, если уже увеличилась, следует вращать ручку настройки туда же до мaксимума слышимости. Приёмник является типичным примером экстремального объекта, при настройки радиоприёмника применяется простейший алгоритм поиска

Таким образом, объекты экстремального управления отличаются недостаточностью информации на выходе объекта, наличием своеобразного информационного «го­лода». Для получения необходимой информации в про­цессе управления экстремальными объектами необходимо ввести поиск в виде специально организованных пробных шагов. Процесс поиска отличает настройку и экстремаль­ное управление от всех других видов управления.

3.3 Задачи и объекты экстремального управления

Для достижения экстремальной цели (максимизирование коэффициента мощности электровоза), необходимо знать, при помощи чего достигается эта цель, а для этого нужно чётко понимать задачи и объекты экстремального управления, а также знать их классификацию [1].

3.3.1 Классификация задач экстремального управления

С точки зрения особенностей объекта, задачу экстремального управления обычно подразделяют на две – задачу оптимизации и задачу экстремального управления.

Задача оптимизации – задача однократного достижения экстремальной цели.

Эта задача возникает в том случае, когда объект управления и среда, в которой он функционирует, не меняют своих свойств.

Примерами являются задачи математического программирования, т.е. задачи линейного, геометрического, нелинейного и стохастического программирования. Отличительным свойством этих задач является наличие полной информации об объекте.

Процессы экстремального управления. Если объект управления эволюционирует, то есть его свойства изменяются во времени, то однократное оптимизация не может решить задачи экстремального управления. Необходимо еще организовать процесс слежения за экстремальной целью, которая в этом случае изменяет свое положение. Такие процессы называют процессами экстремального регулирования. Они и образуют другую задачу экстремального управления.

Задача слежения осуществляет поддержание объекта в экстремальном состоянии, независимо от возмущающих факторов, воздействующих на объект и изменяющих его состояние.

В зависимости от скорости изменения объекта (скорости его дрейфа) процесс слежения может производиться специальным автоматом (экстремальным регулятором), при большой скорости или без него. Если скорость дрейфа мала, то применение экстремального регулятора нерационально и отслеживание экстремальной цели может производиться с применением методов эволюционного планирования, которые создают ветвь планирования экстремальных экспериментов.

3.3.2 Классификация объектов экстремального управления

Прежде всего следует отметить, что понятие «объект экстремального управления» является производным задачи и цели. Это означает, что один и тот же объект может быть, как экстремальным, так и не экстремальным, в зависимости от целей управления, которые составляются.

Таким образом экстремальные задачи порождают экстремальные объекты, классификация которых рассмотрена ниже.

Рисунок 3.6 – Схематическое изображение экстремального объекта. а) Однопараметрический объект, б) скалярное представление многопараметрического объекта, в) векторное представление объекта

Объекты экстремального управления можно классифицировать по разным признакам. Среди этих признаков целесообразно выделить следующие:

• число оптимизируемых параметров объекты;

• число экстремумов характеристики объекта;

• непрерывность или дискретность объекта;

• инерционность объекта;

• объем априорной информации об объекте.

3.3.3 Постановка задачи экстремального регулирования

В случае, когда объект экстремального управления изменяет свои свойства во времени, однократное опреде­ление положения экстремума, т. е. режим оптимизации, теряет смысл. В этом случае экстремальная точка , то есть положение экстремума, каким-то неизвестным, но определенным образом изменяет свое расположение, то есть блуждает

. (3.13)

Это блуждание может вызываться вполне определен­ными процессами в объекте. Но с точки зрения потребите­ля, который не располагает необходимой информацией, блуждание цели имеет случайный характер. Поэтому в первом приближении является случайной функцией времени. Основной задачей экстремального управления и этом случае является отслеживание блуждающего эк­стремума, то есть решение задачи

, (3.14)

где t – обозначена зависимость функции качества от времени.

Заметим, что очень часто показатель качества Q в процессах экстремального регулирования образуется как выход динамического объекта, то есть

, (4.15)

где – оператор дифференцирования.

Очевидно, что зависимость значения показателя ка­чества Q от времени и динамики объекта (динамики его переходных процессов) существенно оказывает влияние па способ решения задачи экстремального регулирова­ния. В этом, пожалуй, и состоит наибольшее различие между оптимизацией и экстремальным регулированием.

Действительно, решение задачи оптимизации может быть выполнено достаточно широким спектром методов. Каждый из этих методов рано или поздно, но в конце кон­цов решит поставленную задачу оптимизации экстремаль­ного объекта. Один метод это сделает раньше, а другой – позже. В этом, с точки зрения потребителя, пожалуй, и будет заключаться разница между методами. И если пот­ребитель не очень торопится решить свою задачу, то поч­ти все методы для него примерно равны.

3.4 Структурная схема компенсатора с системой управления

На рисунке 3.7 изображена структурная схема электровоза с разработанной системой управления на основе экстремального регулятора.

Рисунок 3.7 – Структурная схема электровоза с регулируемым компенсатором реактивной мощности на основе экстремального регулятора

Компенсация реактивной мощности осуществляется с помощью последовательно соединённых LC – фильтра и вольтодобавочного устройства ВДУ.

Изменение реактивной мощности компенсатора предлагается осуществлять за счёт изменения напряжения на конденсаторе С источника реактивной мощности.

В замкнутом контуре электрической цепи, включающего в себя I-II секции вторичной обмотки трансформатора напряжения, вольтодобавочное устройство, индуктивность L и ёмкость С источника реактивной мощности в соответствии со вторым законом Кирхгофа выполняется соотношение

, (4.16)

где – напряжение I-II секций вторичной обмотки трансформатора, В;

– напряжение вольтодобавочного устройства, В.

При фиксированном значении напряжения вторичной обмотки тягового трансформатора ТТ повышение напряжения возможно реализовать путём изменения значений вольтодобавочного устройства ВДУ.

На вход экстремального регулятора ЭР поступает сигнал (коэффициент мощности электровоза), который вычисляется при помощи элементов датчика тока ДТ и датчика напряжения ДН. На выходе экстремального регулятора образуется сигнум функция, которая поступает на вход ВДУ и определяет значение .

Тогда к LC – цепи компенсатора прикладывается суммарное напряжение вторичных обмоток тягового трансформатора и напряжение вольтодобавочного устройства , что в свою очередь определяет величину напряжения конденсатора компенсатора. Величина реактивной мощности компенсатора , определяется напряжением на обкладках конденсатора.

Изменение реактивной мощности компенсатора при фиксированной ёмкости конденсатора С осуществляется за счёт увеличения или уменьшения величины напряжения на его обкладках в соответствии с выражением (2.3).

Назначение системы управления КРМ сводится к регулированию напряжение вольтдобавки на блоке ВД, при котором коэффициент мощности будет максимальным.

Система управления на основе экстремального регулятора значительно упрощает управление компенсатором реактивной мощности, так как не нужно непосредственно вычислять реактивную мощность электровоза.

Характеристики

Список файлов ВКР