Автоматика. Аппаратура систем автоматического управления и регулирования (преобразователи и датчики, сервоприводы, сервоусилители, автореле и др.). Техническая кибернетика. Техника автоматизации (Компьютеры - см. 004)

В монографии представлены материалы анализа современных микропроцессорных устройств применяемых в электроэнергетике. Представлены основные параметры микропроцессорных устройств предназначенных для защиты от внешних коротких замыканий в электроустановках напряжением выше 1 кВ, защиты силовых трансформаторов, синхронных и асинхронных электродвигателей, КРУ, ТПА, шинных конструкций и кабельных линий.

Рассматриваются вопросы организации и этапы проектирования, разработки функциональных схем систем автоматического контроля и регулирования, выбора средств измерения и регулирования, составления заказных спецификаций средств измерения и автоматизации. Приведены справочные материалы по средствам измерения и автоматизации, входящих в государственную систему приборов (ГСП).

Изложены теоретические вопросы создания и внедрения современных средств и систем автоматизации строительных и дорожных машин, обеспечивающих повышение технико-экономической эффективности капитальных вложений, снижение эксплуатационных затрат и улучшение качества строительно-монтажных работ. Рассмотрены способы алгоритмизации процессов управления.

Рассмотрены способы и технические средства предотвращения тяжелых аварий и повышения безопасности работы мощных шагающих экскаваторов с практикой внедрения разработанных систем. Обоснована постановка проблемы в общем виде и ее связь с важными научными и практическими задачами. Описаны найденные алгоритмы управления взаимосвязанными электроприводами, способы управления и технические средства их реализации. Изложены схемные решения и примеры построения САУ электроприводами на основе получения информации о координатах рабочего органа драглайна. Даны результаты и анализ полевых испытаний изобретенных систем на действующих экскаваторах.

Рассматриваются вопросы, связанные с процессом создания САПР. Основное внимание уделено моделированию САПР с целью анализа её эффективности, рассмотрены также методики разработки САПР и инструментальные средства, ускоряющие процесс создания САПР.

В учебном пособии изложены основы классической теории автоматического управления, приведены сведения о методах анализа и синтеза систем автоматического управления.

В монографии рассмотрены основные элементы, узлы и устройства для построения электронных, электромехатронных и мехатронных систем и комплексов технологических машин и оборудования, принципы построения электромехатронных и мехатронных модулей и систем, приведены практические системы автоматизации технологических процессов и производств на их основе.

В учебнике в систематизированном виде излагаются теоретические основы и методы ремонта, технического обслуживания и диагностирования систем управления. Основные теоретические вопросы дополняются примерами и заданиями для самостоятельной работы.

Представлен обзор основных методов нелинейного динамического анализа и изложена концепция структурного анализа квазихаотических систем и процессов с позиций теории самоорганизации. Приведены примеры практического приложения предлагаемых методов структурного анализа в медико-биологических и научно-технических исследованиях.

Рассмотрены теоретические вопросы совершенствования рабочих процессов укладки и уплотнения асфальтобетонных смесей на основе автоматизации. Предложены методики параметрического синтеза ПИД-регулятора систем управления объектами второго и высокого порядков на основе частотного и модального методов. Приведены материалы новых технических решений систем автоматического управления асфальтоукладчиками и вибрационными катками.

Рассмотрены основы распределенной обработки информации и проблемы, связанные с проектированием и разработкой распределенных систем. Детально описаны процессы параллельной обработки данных и показаны современные подходы к решению возникающих при параллельной обработке информации задач. Особое внимание уделено вопросам распределенной обработки информации и управления при решении производственных задач. Представлены модели оценки программного обеспечения распределенных систем.

Изложены вопросы, касающиеся автоматизации предприятий и организаций, а также основные принципы построения систем сбора и обработки данных. Рассмотрены наиболее распространенные интерфейсы, применяемые в промышленности. Кратко описаны основные принципы построения компьютерных сетей и реляционных баз данных.

Изложенный в учебном пособии материал позволит сформировать знания о современных методах и средствах, используемых при создании автоматизированных систем управления технологическими процессами опасных производств. Рассмотрен алгоритм решения задач анализа и синтеза систем управления.

Приведены основные критерии и методы повышения качества систем автоматического управления (САУ). Рассмотрены методы определения передаточных функций САУ, обеспечивающих заданное или минимальное значение критерия качества.

В учебном пособии изложены математические основы теории линейных систем автоматического регулирования и управления, представлены описание и характеристики восьми основных типовых звеньев. Включены разделы структурного анализа и преобразования схем. Рассмотрены основные методы определения устойчивости, вопросы повышения точности, а также основные методы коррекции автоматических систем.

учебном пособии приведены общие сведения о САПР, дана их классификация, а также рассмотрены виды обеспечения САПР.

Дано описание лабораторной установки по исследованию системы автоматического регулирования на базе регулятора ТРМ151. Приведены краткие теоретические сведения и методики выполнения работы.

В статье анализируется один вид ложных остановов объектов первой категории взрывоопасности, который возникает в результате деградации автоматической системы противоаварийной защиты (СПАЗ). Поскольку рассматриваемый вид остановов происходит в отсутствие инцидента на объекте, то каждый такой останов считается ложным остановом объекта и возникает при нижеизложенных условиях. Объекты первой категории взрывоопасности обслуживаются СПАЗ, каждая часть которой является многоканальной подсистемой, способной деградировать в процессе эксплуатации до одноканального режима работы. При этом СПАЗ также становится одноканальной системой. В целях безопасности для рассматриваемых объектов длительная работа СПАЗ в одноканальном режиме ограничивается заранее указанным интервалом времени, значение которого зависит от общей ситуации, сложившейся на объекте. При этом если в течение указанного интервала времени не будет восстановлен исходный многоканальный режим работы СПАЗ, то объект принудительно, и часто автоматически, переводится в останов. Именно такие остановы объекта при отсутствии на нём инцидента именуются управляемыми ложными остановами. В статье приводится аналитический метод расчета интенсивности управляемых ложных остановов объекта в зависимости от значения выбранного интервала времени, отведенного на восстановление деградированных подсистем СПАЗ.

Содержится анализ зданий и комплексов как объектов энергопотребления. Рассмотрены все виды энергоресурсов, потребляемые зданиями и комплексами: тепловая и электрическая энергия, вода. Предложен алгоритм моделирования, обеспечивающий объективную оценку различных вариантов сочетаний узлов и решений инженерных систем на основании сценарной верификации с использованием данных о реальных погодных условиях календарного года. Приведены все необходимые теоретические обоснования проводимых исследований.

На конкретных практических примерах продемонстрированы принципы и последовательность создания компьютерной модели технологического процесса ректификационного разделения многокомпонентной смеси средствами пакета моделирующих программ ChemCAD. Книга предназначена для изучения методов компьютерного моделирования процессов ректификации одновременно с моделированием систем автоматического управления ректификационными установками. Изложенный подход к моделированию применим как при создании новых, так и при оптимизации существующих производств.

Приведены основы моделирования электрических машин (трансформаторы, асинхронные и синхронные машины и машины постоянного тока) в среде MATLAB 7.x с помощью приложения Simulink

Рассмотрены наиболее актуальные проблемы информатизации современного машиностроительного производства и предложены оптимальные методы и пути их решения в существующих экономических условиях. Предложенные технические решения по модернизации различного технологического оборудования позволяют придать морально устаревшему оборудованию новые технологические возможности, повысить класс точности технологического оборудования, расширить функциональные возможности станков и номенклатуру обрабатываемых изделий, снизить трудоёмкость обработки, повысить оперативность и точность контроля, повысить качество выполнения технологических операций.

Монография посвящена вопросам проектирования пьезоэлектрических виброизмерительных преобразователей (акселерометров), широко используемых для измерения параметров вибрационных и ударных ускорений в различных областях техники. Приведены сведения о пьезоэлектрических материалах и пьезоэлементах, физико-технических основах работы акселерометров, их конструктивных схемах и технических характеристиках. Рассмотрены механизмы влияния внешних факторов, воздействующих на акселерометры в реальных условиях эксплуатации. Описаны методики измерения основных характеристик акселерометров и сравнительной оценки их технического уровня.

В данной части учебного пособия рассматриваются основные понятия по архитектуре информационных систем (ИС), приведены классификация и базовые структуры ИС. Представлены стили проектирования и атрибуты качества ИС. Рассматриваются архитектуры вычислительных платформ ИС, архитектурные стили ИС, паттерны и фреймворки. Приведены основные принципы организации объектных распределённых систем.

Пособие содержит методические указания для проведения лабораторных работ по разделу «Технические средства автоматики» на базе универсального лабораторного стенда. Даны краткие теоретические сведения по теме каждой из работ. Работа одобрена методической комиссией факультета агротехники и энергообеспечения, протокол №8 от 26.04.2016, и методическим советом ФГБОУ ВО Орловский ГАУ, протокол №2 от 05.03.2017 в качестве практикума для проведения лабораторных работ по автоматике для обучающихся по направлению 35.03.06 «Агроинженерия» (профили «Технический сервис в АПК», «Технические системы в агробизнесе»).

В монографии дан анализ существующей структуры и методов управления когенерационной системой централизованного теплоснабжения (КСЦТ). Раскрыты особенности функционирования системы управления КСЦТ. Предложено эшелонное представление системы управления КСЦТ как подсистемы когенерационной системы преобразования энергии (КСПЭ). Сформированы общие принципы управления КСЦТ. Раскрыты особенности автоматизации на различных ступенях управления. Приведены современные технические средства управления технологическими процессами. На основе эшелонного представления с использованием операторного метода сформирована новая структура модели системы управления КСЦТ, в которой за счет введения в локальный контур управления активной пиковой нагрузки уменьшено влияние транспортного запаздывания на систему управления. Дан анализ существующей модели управления. Выполнен синтез модели АСУ КСЦТ по двум взаимосвязанным критериям: интегральной квадратической оценке качества переходного процесса и интегральному показателю минимума энергетических затрат. По методу Е. П. Стефани проведен синтез и определены параметры корректирующего устройства. Сформирована новая структура модели системы управления КСЦТ. Выполнен анализ устойчивости сформированной модели системы управления КСЦТ. С использованием графо-параметрического метода дана оценка существующей и предлагаемой систем управления по интегральному показателю минимума энергетических затрат. Дана количественная оценка эффективности систем управления АСУ КСЦТ с различной структурой управления по критерию минимума энергетических затрат.

Представлен анализ общего состояния когенерационных (на основе комбинированной выработки тепловой и электрической энергии) систем централизованного теплоснабжения. Рассмотрены основные факторы, оказывающие влияние на качество управления температурным режимом зданий, отапливаемых от систем централизованного теплоснабжения. Предложен вариант реструктуризации существующих систем централизованного теплоснабжения за счет подключения к тепловым сетям по разработанному алгоритму активно работающих распределенных пиковых нагрузок, обеспечивающих теплоснабжение потребителей в местах с максимальной плотностью застройки. Приведены результаты теоретических исследований на устойчивость и управляемость САУ. Раскрыты особенности теплового и гидравлического режимов в условиях автоматического управления. Приведены результаты моделирования когенерационных систем теплоснабжения с распределенными пиковыми нагрузками. Теоретические положения проверены в натурных условиях на базе Орловских тепловых сетей. В качестве пиковых нагрузок использованы котельные лечебно-профилактических учреждений г. Орла. Предложены графо-параметрический метод расчета параметров когенерационного источника и пиковых нагрузок, включающий структурно- параметрический анализ и синтез моделей АСУ КСЦТ, и метод расчета эффективности различных по структуре моделей когенерационных систем теплоснабжения с распределенными пиковыми нагрузками.

Учебное пособие состоит из трех частей. В первой части приведены классификация погрешностей измерений, их математические модели и методы обработки результатов измерений. Рассмотрены методы и приборы для измерения температуры, давления, расхода, уровня, геометрических размеров, вибрации, параметров электромагнитной совместимости, а также свойств и состава вещества. Приведены схемы подключения датчиков к программируемым логическим контроллерам (ПЛК). Во второй части пособия рассмотрены принципы организации испытаний, технологический цикл испытаний, особенности программ испытаний на надежность машиностроительной продукции. Рассмотрены проблемы испытаний на воздействие факторов внешней среды, а также на воздействие внешних механических и гидрогазовых факторов. Описаны также испытания на вибрационные и ударные нагрузки. В третьей части рассмотрены испытания нефтегазового оборудования: испытания металлоконструкций буровых установок, трубопроводной арматуры, газотурбинных газоперекачивающих агрегатов.

Рассматривается модернизация цифровых регуляторов температур судовых рефрижераторных установок. Приведена сравнительная характеристика существующих регуляторов температуры, определены их преимущества и недостатки. Предложено использование нечеткой логики для определения температурного режима холодильной установки и управления работой компрессоров переменной производительности. Разработан блок регулирования температуры на нечеткой логике в среде математического моделирования MATLAB/Simulink. Блок регулирования обрабатывает входные сигналы, которыми являются значение рассогласования температур и дифференциал рассогласования температур. На основе набора логических правил блок регулирования формирует управляющий сигнал и отправляет его на компрессор переменной производительности. С помощью модели холодильной установки, представленной в среде математического моделирования Simulink, проведено сравнение работы установки в двух режимах: с применением управления температурой на нечеткой логике и с применением релейного управления температурой холодильной установки. Установлено, что регулятор на нечеткой логике более эффективен для применения в холодильной установке благодаря высокой чувствительности к изменениям температуры, логическому прогнозу изменения температуры, а также отсутствию большого заброса между требуемой и действительной температурой установки. В режиме использования нечеткой логики регулирование происходит плавно, с небольшой задержкой во времени. Сделан вывод о существенных отличиях между логиками температуры, применяемыми для управления температурой судовой холодильной установки, оценены преимущества нечеткой логики в сравнении релейной.

Издаётся с декабря 2013 года (прежнее название [2013–2015] "Вестник МГТУ МИРЭА"). Международный журнал, призванный освещать результаты фундаментальных и прикладных междисциплинарных исследований, технологических и организационно-экономических разработок, направленных на развитие и совершенствование современной технологической базы, публикует оригинальные экспериментальные и теоретические работы в виде полных статей, кратких сообщений, а также авторские обзоры и прогнозно-аналитические статьи по актуальным вопросам сферы высоких технологий.

Предлагается метод синтеза цифровых регуляторов систем управления с электрогидравлическим исполнительным приводом, основанный на сочетании метода синтеза цифровой части системы по непрерывному прототипу и экспертного подхода На первом этапе синтезируется непрерывный регулятор на основе известных методик. На втором этапе происходит переход к цифровому регулятору с помощью z-преобразования, определяется разностное уравнение. Осуществляется выбор периода дискретизации при частоте, большей, чем частота, определяющая полосу пропускания непрерывной системы управления электрогидравлическим приводом (насколько большей — определяется из дальнейшего моделирования и оценки получаемых результатов). На третьем этапе проводится моделирование для вариантов цифрового регулирования с выбранными частотами дискретизации и пересчитанными значениями параметров регуляторов. Приведен пример синтеза цифрового регулятора на конкретном примере электрогидравлической системы управления.

Приведена классификация элементов бесплатформенных инерциальных навигационных систем. Рассмотрена структура программно-технического комплекса, объединяющего бесплатформенную навигационную систему и систему управления, для беспилотного летательного аппарата. Дано описание основных алгоритмов работы такого комплекса

В статье рассмотрены исследования, направленные на улучшение основных технических характеристик монохроматического оптического преобразователя температуры. Описана новая конструкция оптического преобразователя температуры с улучшенными характеристиками, позволяющая измерять температуру в широком диапазоне

Описан способ построения программ с фиксированным временем выполнения для контроллеров при высокоскоростной регистрации результатов измерений в многоканальных измерительных и управляющих системах с произвольной коммутацией каналов при стендовых испытаниях энергетических установок на твердом топливе

Представлен обзор наиболее актуальных публикаций, посвящённых проблемам формирования современной элементной базы АСУТП, а также функционирования беспроводной сети сбора и передачи измерительной информации в системе. Приведены многочисленные примеры (задачи) построения беспроводных сетей СУХТП.

Учебное пособие представляет собой дополнение к курсу лекций и циклу лабораторных работ по разделу СУХТП «Системы автоматического регулирования». Приведены описания устройств, терминология, основные понятия и определения, принятые в курсе лекций, предварительное знакомство с которыми необходимо при усвоении материала.

Разработана оптимизационная математическая модель и методика выбора оптимальных параметров манипуляционных систем мобильных транспортно-технологических машин, позволяющие повысить их эксплуатационные свойства и конкурентоспособность. Также разработана оригинальная структура комплексной целевой функции, аддитивно учитывающая влияние любого числа значимых показателей качества на формирование оптимального варианта проектируемой конструкции. Установлена целесообразность использования оптимизационных подходов к определению основных конструктивных размеров кинематической схемы и параметров привода гидрофицированной манипуляционной системы на предпроектной стадии – стадии разработки технического предложения на проектирование манипуляционной системы мобильной машины. При указанном подходе появляется возможность исходно заложить в подлежащую дальнейшему проектированию конструкцию оптимальные значения ее наиболее значимых количественных характеристик, определяющих реализацию максимально высоких значений показателей качества спроектированной манипуляционной системы. Для гидрофицированной манипуляционной системы мобильной машины целесообразно использовать такие показатели качества, как ее собственная масса и мощность насосной установки. Предпроектная оптимизация позволяет комплексно определить оптимальное сочетание достаточно большого числа базовых проектных параметров – характерных конструктивных размеров металлоконструкции манипуляционной системы (длин и габаритных размеров поперечных сечений звеньев, присоединительных размеров для гидродвигателей) и характеристик гидропривода (рабочего давления и расхода рабочей жидкости).

В работе изложен теоретический материал, который может быть использован для решения задач анализа, синтеза и моделирования линейных непрерывных систем автоматического управления (САУ) в программной среде Simulink пакета MATLAB. Приведено описание восьми лабораторных работ, в результате выполнения которых студенты научатся проводить исследование динамических характеристик и устойчивости САУ, анализировать процессы, в них протекающие. Последние четыре работы посвящены синтезу замкнутых систем управления на основе различных методов: частотного, модального и метода типовых регуляторов.

Изложены необходимые теоретические положения основных разделов линейной ТАУ, даны рекомендации по структурному моделированию отдельных звеньев и систем автоматического управления, приведены примеры анализа устойчивости и синтеза линейных САУ.

Обсуждаются способы построения простых систем сбора данных на базе платы STM32VLDISCOVERY. Пособие содержит вопросы для самопроверки. Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России по государственному заданию №2014/138, тема проекта «Новые структуры, модели и алгоритмы для прорывных методов управления техническими системами на основе наукоемких результатов интеллектуальной деятельности». Для успешного овладения курсом требуется успешное окончание бакалаврской программы по направлению подготовки «Управление в технических системах».

Дано систематизированное изложение результатов анализа и синтеза систем синхронизации непрерывного и дискретного характера. Используются несколько методов анализа: строгие методы на основе теории марковских процессов и цепей, приближенные методы усреднения и кумулянтов. Широко использованы численно-аналитические методы исследования. Синтез систем основан на теории оптимальной нелинейной фильтрации Стратоновича.

Рассмотрены основные положения теории «Network calculus», относящиеся к расчету параметров систем обслуживания. Пояснена роль огибающей входящего потока. Предложен способ расчета линейной огибающей, поставлена и решена соответствующая оптимизационная задача. Приведены примеры расчета одно- и двухкомпонентной линейных огибающих входящего потока, а также соответствующих времен обслуживания (задержек) и очередей для системы обслуживания программного обеспечения АСУ

Предположено, что параметры математической модели неизвестны, а измерению доступны только выходные переменные. В качестве целевых условий принята точность отслеживания эталонного сигнала. Получены алгоритмы управления, позволяющие скомпенсировать априорную неопределенность и существенно уменьшить влияние неизмеряемых внешних ограниченных возмущений на выходные переменные. Приведен численный пример и результаты моделирования, демонстрирующие эффективность полученного алгоритма слежения

Рассмотрена задача робастного слежения за эталонным сигналом для объекта с распределенным запаздыванием, когда на него действуют ограниченные внешние возмущения, а вектор состояния измеряется с помехами. Получен алгоритм управления, позволяющий получить асимптотически точную оценку источника помех и компенсировать внешние ограниченные возмущения с требуемой точностью. Приведен числовой пример и результаты моделирования

The paper explored of the parametric method of synthesis of the control system with objects described by a transfer function of high order. As a theoretical basis for the methodology we used the modal method for linear systems. Study of the effi ciency of the used method is made on a specifi c example of the transfer function of the control object fourth order

Поставлена и решена задача выбора металла гальванического покрытия с точки зрения экономических, физико-механических, технологических и экологических критериев. Рассмотрены особенности применения метода анализа иерархий с целью упрощения техникоэкономического анализа. Предложены критерии сравнения и вид иерархии сравнения вариантов покрытия крепежного изделия. Описана модификация классического метода анализа иерархий, позволяющая устранить эксперта при оценке альтернатив по критериям с использованием 9-балльной шкалы. При помощи предложенной модификации произведена оценка альтернатив гальванического покрытия изделия. Полученные результаты могут служить в дальнейшем для автоматизации задач технологической подготовки гальванических производств, требующих интеллектуализации решений

Рассматривается задача управления квадрокоптерами в составе группы лидер—ведомые. Предложен метод, позволяющий сформировать управляющие воздействия для роботаведомого группы только на основе информации о параметрах движения ведомого и относительного расположения ведомого и лидера

Предложен метод функционального тестирования аналоговых интегральных микросхем на основе нейросетевого сигнатурного анализатора (НСА). Представлена и обоснована структура НСА, позволяющая обнаруживать катастрофические и параметрические неисправности с учетом допусков на параметры внутренних компонентов аналоговой схемы. Описан способ выделения существенных характеристик из временных откликов тестируемой схемы с использованием вейвлет-преобразования. Приведена реализация метода в рамках подхода тестопригодного проектирования. Представлены результаты экспериментальных исследований, подтверждающие высокую эффективность предложенного решения для тестирования аналоговых и смешанных интегральных микросхем

В статье предложены математические модели основных типов поворотных гидродвигателей, которые в настоящее время широко используемых в конструкциях манипуляционных систем отечественных и зарубежных мобильных транспортно-технологических машин широкого функционального назначения. Они позволяют учесть при их автоматизированном проектировании наиболее значимые с точки зрения обеспечения высоких технико-экономических показателей гидродвигателей критерии эффективности – минимум массы (веса), занимаемого объема и потери мощности. На базе указанных математических моделей сформулирована задача многокритериальной условной оптимизации конструктивных размеров поворотных гидродвигателей с учетом комплекса конструктивных, прочностных и деформационных ограничений. Она позволяет разрабатывать гидродвигатели, в оптимизированной конструкции которых в требуемой для целей проектирования мере комплексно учитываются критерии эффективности. Задача многокритериальной оптимизации носит универсальный характер, так при проектировании поворотных гидродвигателей позволяет проводить одно-, двух- и трехкритериальную оптимизацию без внесения изменений в алгоритм решения. Это имеет существенное достоинство для разработки универсального программного обеспечения при автоматизации проектирования мобильных транспортно-технологических машин.

Рассмотрены принципы и алгоритмы систем автоматического управления, описан математический аппарат, используемый для описания аналоговых и цифровых систем управления, рассмотрены типовые звенья систем автоматического управления, рассмотрены различные критерии устойчивости замкнутых систем управления, а также ошибки в следящих системах управления. Описаны цифровые системы управления с ЭВМ в качестве управляющего устройства, особенности их работы и программирования, а также параметрические и нелинейные системы автоматического управления. Приведены задачи по курсу с ответами, а также два задания на курсовую работу с изложением порядка выполнения курсовой работы.