energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTUenergy-848Research ArticleТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАНEAT POWER ENGINEERINGИНВАРИАНТНАЯ СИСТЕМААВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОМЕЖУТОЧНОГО СИГНАЛА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПАРАМЕТРАINVARIAN AUTOMATIC CONTROL SYSTEM, USING THE INTERMEDIATE-FREQUENCY SIGNALS OF HEAT POWER PARAMETERSКулаковГ. Т.KulakovG. T.

Доктор технических наук, профессор

Professor, PhD in Engineering

ANK@yandex.ruКухоренкоА. Н.KukhorenkoA. N.ANK@yandex.ruГолинкоИ. М.GolinkoI. M.

Кандидат технических наук, доцент

Associate Professor, PhD in Engineering

ANK@yandex.ruБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarusКомандно-инженерный институт МЧС Республики БеларусьБеларусьCommand-engineering institute of MES of the Republic of BelarusBelarusНациональный технический университет Украины «Киевский политехнический институт»УкраинаNational Technical University of Ukraine “Kiev Polytechnic Institute”Ukraine201518032015016272Copyright © Кулаков Г.Т., Кухоренко А.Н., Голинко И.М., 20152015Кулаков Г.Т., Кухоренко А.Н., Голинко И.М.Kulakov G.T., Kukhorenko A.N., Golinko I.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/848

Цифровые микропроцессорные средства автоматизации позволяют гораздо шире использовать приемы конструирования систем автоматического регулирования, а также применять в них оптимальные способы регулирования, например можно объединить метод структурно-параметрической оптимизации и теории инвариантности. Метод структурно-параметрической оптимизации позволяет существенно повысить быстродействие системы при отработке скачка задания и сократить время отработки крайнего внешнего возмущения до двух величин запаздывания по каналу регулирующего воздействия. Использование принципа инвариантности основано на дополнительном измерении наиболее опасного возмущающего воздействия, по отношению к которому и достигается улучшение качества регулирования.

В данном исследовании для существенного улучшения отработки внешнего возмущения расходом перегретого пара применен принцип инвариантности. Компенсация влияния возмущения на регулируемую величину достигается за счет введения дополнительного сигнала на вход корректирующего регулятора с выхода устройства компенсации соответствующей структуры. При этом внешнее возмущение измерено расходом перегретого пара.

Результаты моделирования переходных процессов каскадной системы автоматиче- ского регулирования, на базе которой было реализовано объединение указанных методов, показали, что при отработке внешнего возмущения расходом пара происходит уменьшение максимальной динамической ошибки регулирования в шесть раз и сокращение времени регулирования на 30 % по сравнению с каскадной системой без устройства компенсации внешнего возмущения. При этом уменьшение заданной постоянной времени критерия оптимальности отработки задания по основной регулируемой величине ведет к дальнейшему уменьшению максимальной динамической ошибки регули- рования при отработке внешнего возмущения расходом пара, что и далее позволяет повысить качество регулирования.

The usage of digital micro-processing automatic means allow to use design methods (technique) of automatic control systems  more wider, and also to apply optimal ways of control, for example, it is possible to combine the Method of structural-parameter optimization and invariance theory. This method allow to increase essential system speed in processing of task jump and to reduce operation time of outside external disturbance up to two  values of regulated influence, and the usage of invariance principle is based on an additional measuring of the most dangerous perturbation influence and in connection with it the improvement of regulation quality is achieved.

In this article the principle of invariance is applied in order to improve greatly external disturbance attack by consumption of over-heated steam. Compensation of disturbance influence on regulated value is achieving by introduction of additional signal on input of correction regulator from output of compensation device, measuring the external disturbance by consumption of over-heated steam.

Modeling results of transient processes of cascade system of automatic control (CSAC), on the base of which were realized the unity of these methods, demonstrated the fact that, in processing of external disturbance by consumption of steam, the reduction of maximal dynamic regulation error is six times and cutting of regulation time by 30 % in comparison with CSAC without compensation device of external disturbance. And that is why it leads to the further reduction of maximal dynamic regulation error in processing of external disturbance by consumption of steam, and this allows to improve the quality of control.

автоматическое регулированиеметод структурно-параметрической оптимизациитеория инвариантностиcontrolmethod of structural-parameter optimizationtheory of invarianceReferencesПлетнев, Г. П. Автоматизация технологических процессов и производств в теплоэнергетике : учеб. для студентов вузов / Г. П. Плетнев. – 4-е изд., перераб. – М. : Издательский дом МЭИ, 2007. – 352 с.Pletnev, G. P. (2007). Automation of technological processes and industries in Heat Power Engineering. 4th ed. Moscow, Publishing House, Moscow Power Engineering Institute. 352 p. (in Russian).Ротач, В. Я. Теория автоматического управления : учеб. для вузов / В. Я. Ротач. – 5-е изд., перераб. и доп. – М. : Издательский дом МЭИ, 2008. – 396 с.Rotach, V. Y. (2010). Theory of automatic control. 5th ed. Moscow, Publishing House, Moscow Power Engineering Institute. 396 p. (in Russian).Кузьмицкий, И. Ф. Теория автоматического управления : учеб. / И. Ф. Кузьмицкий, Г. Т. Кулаков. – Минск : БГТУ, 2010. – 574 с.Kusmitskiy, I. F., Kulakov, G. T. (2010). Theory of automatic control. Minsk: BSTU [Belarusian State Technological University]. 574 p. (in Russian).Кулаков, Г. Т. Методика структурно параметрической оптимизации каскадных систем автоматического регулирования на основе модифицированного упредителя Смита / Г. Т. Кулаков, А. Т. Кулаков, В. В. Кравченко // Энергетика… (Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ). – 2012. – № 2. – С. 40–45.Kulakov, G. T., Kulakov, A. T., Kravchenko, V. V. (2012). Methodology of structural-parameter optimization of cascade automatic control systems on the base of modified predictor Smit. Izvestiia Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii - Energetika [Proceedings of Higher Education Institutions and Power Engineering Associations – Power Engineering], 2, 40–45 (in Russian).Структурно-параметрическая оптимизация систем автоматического регулирования с дифференцированием промежуточного сигнала / Г. Т. Кулаков [и др.] // Энергетика… (Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ). – 2012. – № 3. – С. 64–71.Kulakov, G. T., Kulakov, A. T., Korzun, M. L., Basalai, D. V. (2012). Structural parametric Optimization of automatic control systems with differentiated intermediate – frequency signal. Izvestiia Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii - Energetika [Proceedings of Higher Education Institutions and Power Engineering Associations – Power Engineering], 3, 64-71 (in Russian).Кулаков, Г. Т. Структурно-параметрическая оптимизация динамических систем как основа внедрения базисных инноваций в области автоматизации технологических процессов и производств / Г. Т. Кулаков // Материалы V Междунар. симпозиума (г. Алушта, Украина, 15–20 сентября 2013 г.) «Трансферт технологий от науки к бизнесу». – Киев – Симферополь – Алушта : НАН Украины, Центр исслед. науч.- техн. потенциала и истории науки имени Г. М. Доброва, 2013. – С. 27–31.Kulakov, G. T. (2013). Structural parametric Optimization of dynamic Systems as the foundation of essential innovations implementation in the field of automation of technological processes and industries. Materialy V Mezhdunar. simpoziuma «Transfert tekhnologii ot nauki k biznesu» [Works of the 5th international academic “Transfer of technologies from science to business”]. Kiev-Simferopol-Alushta: National academy of sciences of Ukraine, Investigation center of scientific –technical potential and history of science named after G.M. Dobrova, 27–31 (in Russian).Кухтенко, А. И. Проблема инвариантности в автоматике / А. И. Кухтенко. – Киев : Гостехиздат УССР, 1963. – 270 с.Kukhtenko, A. I. (1963). Problems of invariance in automation engineering. Kiev, Gostehizdat of USSR. 270 p. (in Russian).Лузин, Н. Н. К абсолютной инвариантности и инвариантности по ε в теории дифференциальных уравнений. Часть I / Н. Н. Лузин, П. И. Кузнецов // Доклады академии наук СССР. - 1946. – Т. 51, № 4. – C. 247-249.Lusin, N. N., Kusnetsov, P. I. (1946). To absolute invariance and invariance through ? in differential equations Theory. I. Doklady akademii nauk SSSR [Proceedings of the Academy of Science of USSR], 51 (4), 247-249 (in Russian).Лузин, Н. Н. К абсолютной инвариантности и инвариантности по ε в теории дифференциальных уравнений. Часть III / Н. Н. Лузин, П. И. Кузнецов // Доклады академии наук СССР. - 1951. – Т. 80, № 3. – C. 325-327Lusin, N. N., Kusnetsov, P. I. (1951). To absolute invariance and invariance through ? in differential equations Theory. III. Doklady akademii nauk SSSR [Proceedings of the Academy of Science of USSR], 80 (3), 325-327 (in Russian).Петров, Б. Н. О реализуемости условий инвариантности / Б. Н. Петров // Теория инвариантности и ее применение в автоматических устройствах. Труды совещания, Киев 16 - 20 октября 1958 г. – Киев : Изд-во АН УССР, 1959. – С. 59–80.Petrov, B. N. (1959). About realization of invariance conditions. Invariance Theory and its application in automatic devices. Proceedings of conference. Kiev 16 - 20 October 1958. Kiev : Publisher Academy of Sciences of the USSR, 59–80 (in Russian).Солодовников, В. В. Теория автоматического регулирования. / В. В. Солодовников. - М.: Машиностроение, 1967. – Книга 2. Анализ и синтез линейных непрерывных и дискретных систем автоматического регулирования. - С. 348–399. – (Техническая кибернетика : серия инженерных монографий).Solodovnikov, V. V. (1967) Theory of automatic control. Book 2. Analysis and synthesis of liner continuous and discrete system of automatic control. Moscow, Mashinostroenie, 348–399 (in Russian).Soroko, E. M. (2006). Golden section, self-organization processes and evolution of systems: introduction in general Theory of system’s harmonization. Moscow, KomKniga. 264 p. (in Russian).Soroko, E. M. (2006). Golden section, self-organization processes and evolution of systems: introduction in general Theory of system’s harmonization. Moscow, KomKniga. 264 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.