aru (954465), страница 17

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

Текст из файла (страница 17)

д.Критерии могут базироваться на технологических факторах, когдав основе принятия решения речь идет о минимизации процесса, например, переходного процесса при регулировании частоты вращения главных или вспомогательных двигателей, поддержании максимальногоКПД СЭУ, обеспечении минимального времени реверсирования и т.

п.Лучшему варианту принятия решения всегда соответствует минимальное или максимальное значение показателя качества функционирования системы.Практически невозможно обеспечить эффективное управление приодновременном выполнении нескольких различных по сущности критериев. Поэтому, как правило, ранжируют критерии по их значимости, один изних принимают в качестве основного (глобального), остальные считаются133вторичными в виде каких-либо налагаемых ограничений. Практически этокомпромиссный метод решения задачи управления.Решение подобных задач носит системный характер, когда структурно задачу разделяют на уровни, вводят межуровневые связи в виде цепочки «цель – целевая функция – критерий» в соответствии с рис.

11.6.ЦельЦелеваяфункцияКритерийСудоваяэнергетическаяустановкаСудноВерхний уровеньМежуровневые связиНижний уровеньРис. 11.6. Схема межуровневых связей в системе судно – СЭУЦелью любого звена является логически сформулированный максимально возможный эффект использования. Например, цель для пароходства – максимальное снижение эксплуатационных расходов действующегофлота, для судна – обеспечение КПД СЭУ, для механизма – обеспечениенадежности и остаточного ресурса.Целевая функция определяется набором параметров, от которых зависит обеспечение цели.

Здесь необходимо учитывать весовую значимостьпараметров и выбирать наиболее существенные из них.Критерий оптимальности двухуровневой структуры представляет собой математические условия минимального отклонения от цели верхнегоуровня.Принцип декомпозиции позволяет формировать различные вариантыдвухуровневых структур как функции взаимосвязей между отдельнымиэлементами системы (рис. 11.7).134Рассмотрим декомпозицию (рис.

11.7, б) «судно – СЭУ». Здесьверхним уровнем является «судно», а нижним – выделенная из него подсистема «СЭУ».Целью эксплуатации судна является получение «максимального дохода», т. е. с точки зрения экономики – прибыль в единицу времени с учетомвзаимодействия судна с партнерами региона.

Должны быть учтены такиефакторы, как потеря провозной способности, сбережение горючесмазочных материалов, приращение чистой грузоподъемности за счетуменьшения запасов топлива и масла, потери от извлечения из оборотасредств на время перевозок и т. п.Целевая функция включает в себя время рейса, затраты на топливо,приращение чистой грузоподъемности, дальность рейса, продолжительность стоянок, стоимость груза, стоимость топлива на внутреннем и международном рынках, нормативные коэффициенты эффективности деятельности, потери дохода от снижения стоимости, потенциальную возможность реализации сэкономленного топлива, условия фрахта.Таким образом, целевая функция К 3  f (Э) , где Э – цель или прибыль в единицу времени. Прибыль может быть оценена для каждого конкретного случая по известным выражениям [3] в зависимости от временирейса, ходового времени, скорости судна и его грузоподъемности, коэффициента использования грузоподъемности, ставки фрахта, цены и затраттоплива, времени рейса при плановой скорости, стоимости груза, нормативного коэффициента эффективности, часового расхода топлива и других параметров.По выражению для целевой функции рассчитывается зависимостьэкономического эффекта (прибыли) от скорости судна и определяется оптимальная скорость движения, при которой достигается максимальныйэкономический эффект.

Безусловно, для этой декомпозиции определяющеезначение имеет качество работы СЭУ, в частности, главных и вспомогательных двигателей. Аналогично решается вопрос оптимального управления в отношении других декомпозиций.135Рис. 11.7. Схемы декомпозиций:С – цель; К=f(с) – целевая функция; К – критерий§ 11.5. Построение модели управления системойПостановка задачи оптимального управления предполагает в первуюочередь выбор тех независимых переменных, которыми определяетсяфункционирование системы. Здесь необходимо соблюдать следующиеправила:- разделить переменные на изменяющиеся в широком диапазоне и переменные, значения которых фиксированы и определяются внешними136факторами. Например, в приведенном выше случае сопротивлениедвижению судна меняется как функция скорости в большом диапазоне,а себестоимость судна и цена топлива фиксированы внешними факторами;- учесть все переменные, которые влияют на функционирование системы,при этом в формулировке задачи должны отражаться важнейшие технико-экономические решения;- ограничить уровень детализации факторов, влияющих на работу системы, чтобы не перегружать задачу большим количеством несущественных деталей.Следующий этап – выбор характеристического критерия для оценкифункционирования системы.

Математическое выражение критерия должносвязывать независимые переменные и прочие факторы со степенью достижения цели. Математическое представление системы (чаще это упрощенное выражение) называется моделью системы. Математические моделипозволяют в отличие от эксперимента получать более полные результатыпри значительно меньших затратах средств и времени. Тем более, что эксперимент в ряде случаев сопряжен с риском, а также не всегда возможен.Структура модели, как правило, включает основные уравнения материальных и энергетических балансов, уравнения математической физики,описывающие процессы системы.

Дополнительно на эти процессы накладываются ограничения в виде неравенств, которые определяют областиизменения независимых переменных и границы функционирования системы. При последующем анализе функционирования автоматизированнойсистемы управления (АСУ) и особо для автоматизированных систем регулирования (АСР) выполняются следующие операции:- устанавливаются границы модели. Создается принципиальная схема сцелью изучения взаимодействия элементов и узлов системы;- принципиальная схема расчленяется на типовые элементы по входными выходным параметрам;- составляется структурная схема, причем для АСР на одном уровне, дляАСУ – в виде двухуровневой структуры;137- выбирается характеристический критерий, выбираются и анализируются независимые переменные.

На структурную схему наносят лишь тепеременные, которые существенно влияют на работу системы;- составляется модель, состоящая из системы уравнений, описывающихтиповые звенья структурной схемы. Следует выделить коэффициентыуравнений, которые зависят от настроечных факторов;- вносятся все ограничения характеристик системы в виде неравенств,учитываются условия замыкания структурной схемы путем переменызнаков на противоположные в местах замыкания;- выполняется математический эксперимент на модели с целью выявления наилучшего варианта с применением методов оптимизации.Таким образом, задачи оптимального управления в общем случае сводятся к системному анализу конкретной системы, выделению соответствующих декомпозиций, к постановке цели для выбранной декомпозиции, формированию целевой функции в виде математического выражения,нахождению критерия оценки эффективности декомпозиции и способаотыскания оптимума тем или иным способом и, наконец, к выработке ипринятию оптимального решения.

Математическая модель может использоваться при этом для текущего принятия управляющего воздействия приизменении параметров режима или внешних условий работы.§ 11.6. Аспекты применения интеллектуальных двигателейВ самое последнее время (последнее десятилетие) термин «интеллектуальный» двигатель получил дополнительное содержание и развитие. Современные информационные и компьютерные технологии, учитывающиеуникальные специфические особенности дизеля как объекта микропроцессорного управления позволяют значительно улучшить весь комплекс егоконструктивных, технологических, экологических и эксплуатационных характеристик.Задача микропроцессорного управления ДВС – улучшение их экологических и экономических характеристик за счет высокого уровня индивидуальной оптимизации рабочего процесса в каждом цикле каждого цилиндра.

Она достигается автоматическим выбором и установлением совокупности значений параметров рабочего процесса в цилиндрах двигателя и ал138горитмов управления, оптимальных по расходу топлива и качеству переходных процессов, при выполнении ограничений по экологическим и техническим параметрам.Важным условием реализации эффективного микропроцессорногоуправления ДВС является наличие в нем надежных электронных системуправления процессами топливоподачи и газообмена.

Так, аккумуляторнаятопливная аппаратура (ТА) «Common Rail» успешно вытесняет классическую ТА не только на высокооборотных, но и на среднеоборотных дизелях. Электронное управление уже позволяет уйти от валов механическогопривода ТА и газораспределительного механизма, все функции синхронизации рабочих процессов берет на себя электроника.

Это позволяет вестиуправление фазами процессов топливоподачи и газораспределения в зависимости от рабочего процесса, обеспечивать подъемы клапанов в зависимости от режима, а функция управления при этом выполняется программой бортового ПК от установленных на двигателе датчиков.Все функции управления впрыскиванием топлива в аккумуляторныхсистемах реализуются бортовым микроконтроллером. Эти системы имеютнаибольшие диапазоны индивидуального раздельного независимого импульсного управления параметрами впрыскивания топлива (продолжительностью, фазами, давлением и формой характеристики впрыскивания).Это необходимо для оптимизации рабочих процессов в каждом цикле каждого цилиндра в любой точке любого режима работы ДВС вплоть до отключения подачи топлива в отдельные цилиндры (циклы) на холостых ходах и частичных нагрузках.Высокие стабильность и идентичность параметров впрыскивания топлива в аккумуляторных топливных системах на всех режимах работы двигателя снижают расход топлива, содержание токсичных компонентов в отработавших газах и шумность ДВС.

Именно аккумуляторные электронныетопливные системы обеспечивают, например, выполнение автомобильными дизелями экологических требований.Микропроцессорное управление параметрами воздушного заряда (вчастности фазами газораспределения) создают дополнительные возможности оптимизации рабочих циклов дизелей. Электронное управление геометрией впускных и выпускных каналов и рециркуляцией отработавших139газов обеспечивает дополнительное улучшение рабочих циклов ДВС. Уженачалось активное применение систем, использующих электромагнитныеклапаны, например, на двигателях легковых автомобилей, легких и тяжелых грузовиков.

Характеристики

Список файлов лекций