Бакалаврская работа тема работы Нечеткое псевдолинейное корректирующее устройство систем автоматического управления удк 681. 515 СтудентГруппа
 Скачать 2.03 Mb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт кибернетики Направление подготовки 27.03.04 Управление в технических системах Кафедра автоматики и компьютерных систем БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА Тема работы Нечеткое псевдолинейное корректирующее устройство систем автоматического управления УДК 681.515 Студент Группа ФИО Подпись Дата А Захаренко Илья Евгеньевич Руководитель Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Доцент каф. АиКС Скороспешкин Владимир Николаевич к.т.н. КОНСУЛЬТАНТЫ По разделу Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Ассистент каф. МЕН Николаенко Валентин Сергеевич По разделу Социальная ответственность Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Доцент каф. ЭБЖ Антоневич Ольга Алексеевна ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ Завкафедрой ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Доцент каф. АиКС Фадеев Александр Сергеевич к.т.н Томск – 2016 г. 2 ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОБУЧЕНИЯ Код результата Результат обучения Выпускник должен быть готов) Профессиональные компетенции Р Обладать естественнонаучными и математическими знаниями для решения инженерных задач в области разработки, производства и эксплуатации систем управления техническими объектами и средств автоматизации. Р Обладать знаниями о передовом отечественном и зарубежном опыте в области управления техническими объектами с использованием вычислительной техники Р Применять полученные знания (Р и Р) для формулирования и решения инженерных задач при проектировании, производстве и эксплуатации современных систем управления техническими объектами и их составляющих с использованием передовых научно-технических знаний, достижений мирового уровня, современных инструментальных и программных средств. Р Уметь выбирать и применять соответствующие методы анализа и синтеза систем управления, методы расчета средств автоматизации, уметь выбирать и использовать подходящее программное обеспечение, техническое оборудование, приборы и оснащение для автоматизации и управления техническими объектами. Р Уметь находить электронные и литературные источники информации для решения задач по управлению техническими объектами. Р6 Уметь планировать и проводить эксперименты, обрабатывать данные и проводить моделирование с использованием вычислительной техники, использовать их результаты для ведения инновационной инженерной деятельности в области управления техническими объектами. Р Демонстрировать компетенции, связанные с инженерной деятельностью в области научно-исследовательских работ, проектирования и эксплуатации систем управления и средств автоматизации на предприятиях и организациях – потенциальных работодателях, а также готовность следовать их корпоративной культуре Универсальные компетенции Р Владеть иностранным языком на уровне, позволяющем работать в интернациональной среде с пониманием культурных, языковых и социально – экономических различий. Р Эффективно работать индивидуально, в качестве члена и руководителя группы с ответственностью за работу коллектива при решении инновационных инженерных задач в области автоматизации и управления техническими объектами, демонстрировать при этом готовность следовать профессиональной этике и нормам. Р10 Иметь широкую эрудицию, в том числе знание и понимание современных общественных и политических проблем, вопросов безопасности и охраны здоровья сотрудников, юридических аспектов, ответственности за инженерную деятельность, влияния инженерных решений на социальный контекст и окружающую среду. Р Понимать необходимость и уметь самостоятельно учиться и повышать квалификацию в течение всего периода профессиональной деятельности. 3 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт кибернетики Направление подготовки 220400 Управление в технических системах Кафедра автоматизации и компьютерных систем УТВЕРЖДАЮ Завкафедрой Фадеев АС. Подпись) (Дата) (Ф.И.О.) ЗАДАНИЕ на выполнение выпускной квалификационной работы В форме бакалаврской работы Студенту Группа ФИО А Захаренко Илье Евгеньевичу Тема работы Нечеткое псевдолинейное корректирующее устройство систем автоматического управления Утверждена приказом директора (дата, номер) № 702/c от 04.02.2016 г Срок сдачи студентом выполненной работы 16.06.16 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ Исходные данные к работе наименование объекта исследования или проектирования производительность или нагрузка режим работы (непрерывный, периодический, циклический и т. д вид сырья или материал изделия требования к продукту, изделию или процессу особые требования к особенностям функционирования (эксплуатации) объекта или изделия в плане безопасности эксплуатации, влияния на окружающую среду, энергозатратам экономический анализ и т. д.). Псевдолинейное корректирующее устройство с запоминанием экстремума, логический микроконтроллер КРОСС 500” Лабораторный стенд Программные пакеты Isagraf и Master SCADA 4 Перечень подлежащих исследованию, проектированию и разработке вопросов аналитический обзор по литературным источникам с целью выяснения достижений мировой науки техники в рассматриваемой области постановка задачи исследования, проектирования, конструирования содержание процедуры исследования, проектирования, конструирования обсуждение результатов выполненной работы наименование дополнительных разделов, подлежащих разработке заключение по работе Анализ существующих корректирующих устройств систем автоматического регулирования и математического аппарата нечеткой логики Исследование свойств псевдолинеяного корректирующего устройства с запоминанием кстремума и систем управления сданным корректирующим устройством в ППП MathCad и MatLab; Программаня реализация нечеткого регулятора на контроллере Кросс Перечень графического материала Слайд 1. Название темы. Слайд 2. Цель и задачи. Слайд 3. Типы псевдолинейных корректирующих устройств. Слайд 4. Частотные характеристики. Корректирующего устройства с запоминанием экстремума. Слайд Переходные процессы в САР с псевдолинейным корректирующим устройством и ПИД регулятором при разных коэффициентах корректирующего устройства. Слайд 6. Подстройка коэффициента корректирующего устройства для одного из вариантов свойств объекта. Слайд 7. Влияние корректирующего устройства на систему при нестационарном объекте управлении. Слайд 8. Система управления с нечетким КУ. Слайд 9. Функции, принципы нечеткой логики. Слайд 10. Сравнение КУ с нечеткой логикой и со статическим коэффициентом. Слайд 11. Программная реализация в ПП Isagraf. Слайд 12. Визуализация программы в ПП Master SCADA. Слайд 13. Результаты. Консультанты по разделам выпускной квалификационной работы Раздел Консультант Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение Николаенко Валентин Сергеевич, ассистент каф. МЕН. Социальная ответственность Антоневич Ольга Алексеевна, доцент каф. ЭБЖ, 5 Названия разделов, которые должны быть написаны на русском и иностранном языках Нет Дата выдачи задания на выполнение выпускной квалификационной работы по линейному графику 21.12.2015 Задание выдал руководитель Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Доцент каф. АиКС Скороспешкин Владимир Николаевич к.т.н. Задание принял к исполнению студент Группа ФИО Подпись Дата А Захаренко Илья Евгеньевич 6 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт кибернетики Направление подготовки 220400 Управление в технических системах Кафедра автоматики и компьютерных систем Уровень образования – бакалавр Период выполнения – весенний семестр 2014/2015 учебного года Форма представления работы: бакалаврская работа КАЛЕНДАРНЫЙ РЕЙТИНГ-ПЛАН выполнения выпускной квалификационной работы Срок сдачи студентом выполненной работы: Дата контроля Название раздела (модуля) / вид работы (исследования) Максимальный балл раздела (модуля г. Основная часть 30.05.2016 г. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 02.06.2016 г. Социальная ответственность Составил преподаватель Должность ФИО Учёная степень, звание Подпись Дата Доцент каф. АиКС Скороспешкин Владимир Николаевич к.т.н. СОГЛАСОВАНО Завкафедрой bbФИОbbУчная степень, звание Подпись Дата Доцент каф. АиКС Фадеев Александр Сергеевич к.т.н. 7 ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ Студенту Группа ФИО А Захаренко Илье Евгеньевичу Институт ИК Кафедра АиКС Уровень образования Бакалавр Направление/специальность Управление в технических системах Исходные данные к разделу Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение. Стоимость ресурсов научного исследования (НИ материально-технических, энергетических, финансовых, информационных и человеческих Работа с информацией, представленной в российских и иностранных научных публикациях, аналитических материалах, статистических бюллетенях и изданиях, нормативно-правовых документах анкетирование опрос, наблюдение. 2. Нормы и нормативы расходования ресурсов. Используемая система налогообложения, ставки налогов, отчислений, дисконтирования и кредитования Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке. Оценка коммерческого потенциала, перспективности и альтернатив проведения НИ с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения Проведение предпроектного анализа SWOT- анализ, определение возможных альтернатив проведения НТИ. 2. Планирование и формирование бюджета научных исследований Определение структуры и трудоёмкости работ в рамках НТИ, , планирование бюджета НТИ 3. Определение ресурсной (ресурсосберегающей, финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования Расчёт интегрального показателя финансовой эффективности, интегрального финансового показателя, интегрального показателя ресурсоэффективности для всех видов исполнения НТИ. Перечень графического материала сточным указанием обязательных чертежей. Матрица SWOT 2. Альтернативы проведения НИ. Оценка ресурсной, финансовой и экономической эффективности НИ Дата выдачи задания для раздела по линейному графику Задание выдал консультант Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Ассистент каф.МЕН Николаенко Валентин Сергеевич Задание принял к исполнению студент Группа ФИО Подпись Дата А Захаренко Илья Евгеньевич 8 ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ Студенту Группа ФИО А Захаренко Илье Евгеньевичу Институт Кафедра Уровень образования Бакалавриат Направление/специальность Управление в технических системах Исходные данные к разделу Социальная ответственность. Характеристика объекта исследования (вещество, материал, прибор, алгоритм, методика, рабочая зона) и области его применения В выпускной квалификационной работе рассматривается процесс исследования нечеткого корректирующего устройства и его программной реализации. Используются для улучшение качества систем автоматического регулирования Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке. Производственная безопасность 1.1. Анализ выявленных вредных факторов при разработке и эксплуатации проектируемого решения в следующей последовательности физико-химическая природа вредности, её связь с разрабатываемой темой действие фактора на организм человека приведение допустимых норм с необходимой размерностью (со ссылкой на соответствующий нормативно-технический документ предлагаемые средства защиты сначала коллективной защиты, затем – индивидуальные защитные средства. 1.2. Анализ выявленных опасных факторов при разработке и эксплуатации проектируемого решения в следующей последовательности механические опасности (источники, средства защиты термические опасности (источники, средства защиты электробезопасность (в т.ч. статическое электричество, молниезащита – источники, средства защиты пожаровзрывобезопасность (причины, профилактические мероприятия, первичные средства пожаротушения). Анализ выявленных вредных факторов - недостаточная освещенность рабочей зоны повышенный уровень электромагнитных излучений - повышенная напряжённость электрического поля - повышенная или пониженная влажность воздуха - повышенный уровень шума. Анализ выявленных опасных факторов - электрический ток (источником является ПК); 2. Экологическая безопасность защита селитебной зоны анализ воздействия объекта на атмосферу выбросы анализ воздействия объекта на гидросферу сбросы При выполнении работы влияние на атмосферу и гидросферу не происходит. Воздействие на литосферу – образование отходов при печати документов. 9 анализ воздействия объекта на литосферу отходы разработать решения по обеспечению экологической безопасности со ссылками на НТД по охране окружающей среды. 3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях перечень возможных ЧС при разработке и эксплуатации проектируемого решения выбор наиболее типичной ЧС; разработка превентивных мер по предупреждению ЧС; разработка действий в результате возникшей ЧС и мер по ликвидации её последствий В аудиторном помещении возможно ЧС техногенного характера – пожар возгорание. 4. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности специальные (характерные при эксплуатации объекта исследования, проектируемой рабочей зоны) правовые нормы трудового законодательства организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны. Требования к организации оборудования рабочих мест с ПК регулируется СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. Дата выдачи задания для раздела по линейному графику Задание выдал консультант Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Доцент кафедры ЭБЖ Антоневич Ольга Алексеевна Задание принял к исполнению студент Группа ФИО Подпись Дата А Захаренко Илья Евгеньевич 10 РЕФЕРАТ Выпускная квалификационная работа 86 с табл, 31 рис, 35 источников, 4 прил. Ключевые слова псевдолинейные корректирующие устройства, нечеткая логика, фаззификация, дефаззификация, база правил, нечеткое корректирующее устройство. Объектом исследования является псевдолинейное нечеткое корректирующее устройство с запоминанием экстремума, применяемое в системах автоматического регулирования. Цель работы – исследование свойств псевдолинейного корректирующего устройства, его программная реализация, как нечеткого корректирующего устройства. В процессе работы проводился анализ корректирующих устройств, применение нечеткой логики и систем регулирования в условиях, когда свойства объекта управления в процессе работы САР менялись. Анализ проводился в ПП Matlab. Результатом работы является предложенное, псевдолинейное, нечеткое КУ и его программная реализация в среде Isagraf для промышленных микропроцессорных контроллеров. Предложенное КУ позволяет улучшить качество регулирования. Проведено исследование свойств данного КУ и выработаны рекомендации по его применению. 11 СОКРАЩЕНИЯ КУ – корректирующее устройство САУ – система автоматического управления ПИД регулятор – пропорционально-интегро-дифференциальный регулятор ЛП – лингвистические переменные ЛКУ – линейные корректирующие устройства САР – система автоматического регулирования ПКУ – псевдолинейное корректирующее устройство. 12 Оглавление ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................... 15 1 Анализ корректирующих устройств систем автоматического регулирования ..................................................................................................... 17 1.1 Линейные корректирующие устройства .......................................... 18 1.2. Нелинейные корректирующие устройства ................................... 19 1.3. Псевдолинейные корректирующие устройства ............................ 21 1.3.1 Корректирующие устройства с амплитудным подавлением ......... 22 1.3.2 Корректирующее устройство с фазовым опережением ................... 23 1.3.3. Корректирующие устройства с раздельными каналами для амплитуды и фазы. 24 1.3.4 Корректирующие устройства с запоминанием экстремума. .......... 25 2. Настройка ПИД-регулятора. ........................................................................ 28 2.1 Метод Зиглера-Никольса .................................................................... 28 2.2 Ручной метод настройки, основанный на знании правил ............ 29 2.3 Корневой метод ...................................................................................... 30 2.4 Метод затухающих колебаний. 31 3 Оценка качества регулирования .................................................................. 32 4. Система автоматического управления с нечетким корректирующим устройством .......................................................................................................... 33 4.1 Основы нечеткой логики .................................................................... 33 4.2 Структура САУ с нечетким КУ ......................................................... 34 5 Разработка и исследование в среде MATLAB свойств систем управления с корректирующим устройством ............................................... 35 5.1 Исследование свойств системы автоматического регулирования с |