1. Проблемы, которые решают адаптивные регуляторы.

1.1 Необходимость адаптивного управления.

Управление динамическими объектами (процессами) управления различной физической природы (в частности, теплосетевое хозяйство, энергетика, ядерные технологии и т.п.) осуществляется промышленными контроллерами. Алгоритм управления, реализуемый этими контроллерами (которые называются регуляторами), зависит от целей управления, свойств и параметров объекта и внешних возмущений, действующих на объект. Алгоритм управления, реализуемый контроллером, программируется на языках, поддерживаемых этим контроллером (Си, ST и т.д.) и потому далее регулятор- это программный продукт для соответствующего контроллера.

Основным показателем работы регулятора является величина отклонения (ошибки) выхода объекта от заданного значения, например, температура теплосети, напряжение электрогенератора. Эти ошибки приводят к потере тепла и электроэнергии.

При работе объекта его свойства и параметры изменяются из-за смены режимов его работы и поэтому необходимы адаптивные (самонастраивающиеся) алгоритмы регулятора, которые приспосабливаются (адаптируются) к изменяющимся неизвестным параметрам объекта.

1.2 Преимущества частотных адаптивных регуляторов.

Процесс адаптации регулятора к изменяющимся неизвестным параметрам объекта часто затруднен неизвестными интенсивными внешними возмущениями, действующими на объект управления. Такие возмущения могут приводить к неустойчивому процессу адаптации. В отличие от существующих адаптивных регуляторов частотные адаптивные регуляторы обеспечивают устойчивость адаптации в условиях интенсивных внешних возмущений.

1.3 Суть инновации.

Процесс адаптации содержит две основные операции: идентификация (определение коэффициентов) объекта и синтез регулятора. Идентификация объекта затруднена колебаниями нагрузки объекта (резкие изменения температуры окружающей теплосеть среды, изменение числа потребителей электроэнергии), которые называются внешними возмущениями. В этих условиях необходимы специальные методы, учитывающие произвольные неизвестные внешние возмущения. Предлагаемые адаптивные регуляторы основаны на новом методе идентификации (конечно-частотная идентификация). Метод использует гармонический испытательный сигнал для уменьшения влияния внешних возмущений на результат идентификации. Амплитуды и частоты этого сигнала самонастраиваются так, чтобы он мало влиял на естественный выход объекта.

2. Состояние разработки и возможности ее внедрения.

В настоящее время запатентованы и разработаны частотные адаптивные регуляторы ПИД-И (название предыдущей версии — СН-ПИД-1) и ЧАР-25. Они реализованы на промышленном контроллере WinCon-88341. Регуляторы прошли экспериментальную проверку на стенде «ОВЕН- WinCon», в котором промышленный контроллер ОВЕН служит для имитации объекта управления.

Результаты испытаний, приведенные в (ссылка на публикации по продуктам) показали высокую эффективность регуляторов.

Ведутся работы по внедрению этих регуляторов для адаптивного управления различными технологическими объектами. В частности для управления процессом нагрева образца при синтезе сверхтвердого материала (Федеральное государственное учреждение «Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов» ФГУ ТИСНУМ), электродуговыми процессами в вакуумной дуговой печи (ОАО Металлургический завод Электросталь), процессами индукционного нагрева заготовок в индукционной печи (ОАО «Машиностроительный завод»).

3. Научные работы по теории частотного адаптивного управления.

Научные исследования по частотному адаптивному управлению ведутся уже более 30 лет. Они посвящены различными направлениям: синтезу регуляторов, идентификации, адаптивному управлению, которые к созданию алгоритмов частотного адаптивного управления. Этот работы докторов наук, профессоров А. Г. Александрова, В. Н. Честнова, Ю. Ф. Орлова и их учеников и сотрудников.