Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Роботы, мехатроника и робототехнические системы

Диссертационная работа:

Афанасьева Ольга Владимировна. Повышение качества мехатронных систем управления климатическим комфортом мультизонного рабочего пространства на основе инверсных моделей : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.05 / Афанасьева Ольга Владимировна; [Место защиты: Моск. гос. технол. ун-т "Станкин"].- Москва, 2009.- 136 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/10

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы. Повышение качества функционирования мехатронных систем управления микроклиматом объектов, в которых находятся люди, выполняющие ответственные действия в составе человеко-машинных систем, представляет собой задачу, имеющую большое значение для экономики страны. Примерами таких объектов являются салоны автомобилей, кабины пилотов самолётов, космических и подводных аппаратов, производственные помещения, в которых изготавливаются ответственные изделия. Успешность и безопасность функционирования таких объектов в значительной степени зависит от самочувствия и работоспособности операторов, для каждого из которых должны создаваться и автоматически поддерживаться благоприятные климатические условия в нескольких связанных с ними зонах мультизонного рабочего пространства.

Несмотря на распространённость систем управления микроклиматом, вопросы повышения их точности и быстродействия исследованы недостаточно. Существующие методы ориентированы в основном на создание разомкнутых систем с ручным управлением. Однако, требования к их качеству непрерывно возрастают, и необходима разработка более совершенных замкнутых систем автоматического управления состоянием мультизонного рабочего пространства. Такие системы должны быть способны корректно учесть комбинированное влияние температуры, влажности, скорости движения воздушного потока и физиологических особенностей человека на восприятие им климатического комфорта. Особенность рассматриваемых систем состоит в том, что они содержат специфические нелинейные многокоординатные объекты управления, объединяющие в своём составе взаимодействующие механические, электрические, пневматические и компьютерные компоненты. Поэтому решение задачи построения высококачественных систем управления климатическим комфортом требует применения принципов и методов, характерных для мехатроники. Сложность объектов управления делает целесообразным использование их инверсных математических моделей для формирования регуляторов систем управления.

Диссертация основывается, прежде всего, на идеях и методах в области мехатроники и компьютерного управления движением, изложенных в трудах И.М.Макарова, Е.П.Попова, В.С.Кулешова, Ю.В.Подураева, Ю.В.Илюхина, Р.Изермана и других отечественных и зарубежных учёных.

Цель исследования - повышение точности и быстродействия мехатронных систем управления микроклиматом в мультизонном рабочем пространстве, построенных на основе инверсной модели объекта управления.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

  1. Разработана концепция построения высококачественных мехатронных систем управления климатическим комфортом в мультизонной рабочей среде.

  2. Разработана математическая модель мехатронной системы управления климатическим комфортом, содержащая многомерный нелинейный электропневмомеханический объект управления.

  3. Разработана структура мехатронной системы управления климатическим комфортом мультизонной рабочей среды, замкнутой по показателям комфорта.

  4. Построен комплекс инверсных математических моделей объекта управления в качестве основы для построения регулятора мехатронной системы управления климатическим комфортом.

  5. Сформированы регуляторы и исследованы динамические свойства мехатронной системы управления климатическим комфортом мультизонной рабочей среды, обладающей повышенной точностью и быстродействием.

Научная новизна работы заключается: - в структуре мехатронной системы управления климатическим комфортом мультизонной рабочей среды, замкнутой по показателям климатического комфорта и содержащей двухкаскадный многоканальный регулятор, построенный на базе инверсной математической модели нелинейного объекта управления и комплекса пропорционально-интегральных регуляторов.

в комплексе статических инверсных математических моделей нелинейного объекта управления как основы для построения двухкаскадного многоканального регулятора мехатронной системы.

в математической модели мехатронной системы управления климатическим комфортом мультизонного рабочего пространства, содержащей средства компьютерного управления и многомерный нелинейный объект управления, в состав которого входят электрические, механические, пневматические и биологические компоненты.

в аналитических зависимостях для вычисления показателей климатического комфорта, используемых в качестве регулируемых переменных системы управления и учитывающих совокупное влияние температур и скоростей движения воздушных потоков в обслуживаемых зонах мультизонного рабочего пространства на восприятие человеком климатического комфорта.

Методы исследования. Использованы методы теории автоматического управления, линейной алгебры, вычислительной математики, термодинамики, электромеханических и пневматических систем. Исследование системы управления выполнено методом математического моделирования с использованием разработанного автором программного обеспечения, функционирующего в среде МАТЛАБ/СИМУЛИНК.

Достоверность полученных результатов определяется корректным применением положений мехатроники, теории автоматического управления, методов электромеханических и пневматических систем и подтверждается совпадением результатов полученных на основе теории и путем математического моделирования, а также положительным опытом внедрения в производство.

Практической ценностью обладают следующие результаты.

1. Алгоритмическое и программное обеспечение, реализованное в среде МАТЛАБ/СИМУЛИНК и позволяющее проводить подробное компьютерное моделирование и разработку систем управления климатическим комфортом.

2. Алгоритм формирования управляющих воздействий, базирующийся на инверсной статической математической модели объекта управления, как основа для компьютерной реализации быстродействующих регуляторов системы управления микроклиматом.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на научных семинарах кафедры «Робототехника и мехатроника» МГТУ «Станкин», на XVI международной конференции молодых ученых по проблемам машиноведения МИКМУС-2004, на международной конференции по математическому моделированию в Самаре в 2005 г., на конференции МГТУ СТАНКИН и ИММ РАН «Математическое моделирование и информатика» в 2008 г., на научной конференции «Машиностроение -традиции и инновации» (МТИ-08) в МГТУ «Станкин» в 2008 г.

Внедрение результатов исследования осуществлено в научно-техническом проекте «Чистые комнаты для биологического производства», выполненном ООО Третье монтажное управление «Промвентиляция» в 2006-2007г. для Унитарного Государственного Московского предприятия по производству бактерийных препаратов, входящего в блок Трипсимизации Министерства Здравоохранения РФ.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы нашли отражение в пяти опубликованных печатных работах, в том числе в журнале «Вестник Воронежского государственного технического университета», входящем в перечень изданий, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 135 страниц состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из ПО наименований и приложения. Основной текст изложен на 122 страницах, включает 30 рисунков и 1 таблицу.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net