Алгоритмическое обеспечение интеллектуального энергосберегающего контроллера

Аппаратно-программная платформа большинства современных контроллеров, используемых для промышленной автоматизации, позволяет решать сложные задачи синтеза энергосберегающих управляющих воздействий. Проблема энергосберегающего управления особенно важна при автоматизации тепловых аппаратов, машин с электроприводами и других объектов, которые значительную долю времени функционируют в динамических режимах.

Основные трудности синтеза в реальном времени энергосберегающих управляющих воздействий связаны с необходимостью выбора вида функции оптимального управления (ОУ) из числа альтернативных и расчетом ее параметров. При этом необходимо учитывать, что число видов функций ОУ может быть достаточно большим и для многомерных объектов достигать нескольких десятков и сотен. Расчет параметров ОУ связан с решением систем нелинейных уравнений. Кроме того, при решении задачи синтеза ОУ требуются знания о виде модели динамики объекта, параметрах модели и других исходных данных, необходимых для численного решения задачи, причем эти данные могут изменяться на временном интервале управления. Следовательно, одновременно с синтезом ОУ требуется решать задачи идентификации.

Контроллер с базой знаний (БЗ), которая содержит алгоритмы и процедуры, необходимые для решения задач совмещенного синтеза энергосберегающих управляющих воздействий в реальном времени, будем называть интеллектуальным энергосберегающим контроллером (ИЭК).

Можно выделить следующие виды алгоритмического обеспечения и соответственно базы знаний ИЭК:

1.    Алгоритмическое обеспечение, использующее результат полного анализа ОУ на множестве состояний функционирования [1]. В настоящее время полный анализ выполнен для ряда SISO – систем и его результаты содержаться в виде модулей экспертной системы «Энергосберегающее управление динамическими объектами» [2]. В этом случае БЗ интеллектуального контроллера формируется из одного или нескольких модулей экспертной системы.

2.    Алгоритмическое обеспечение, основанное на применении когнитивных моделей, процедурных правил и результатов анализа методом синтезирующих переменных для основных видов функций ОУ. Контроллеры с таким алгоритмическим обеспечением используются для управления MIMO-объектами [3]. В данном случае когнитивная модель отражает возможные виды функций вектора ОУ и связи между ними.

Возможности современных контроллеров позволяют проводить параллельные вычисления для различных видов функций ОУ, что сокращает время синтеза управляющих воздействий.
Использование ИЭК позволяет снизить затраты энергии и расхода топлива в динамических режимах за счет следующих факторов: реализация оптимальных траекторий изменения вектора фазовых координат при любых исходных данных задачи управления; пересчет в реальном времени энергосберегающих управляющих воздействий в случае изменения состояний функционирования (исходных данных задачи) на временном интервале управления; использование наиболее целесообразной стратегии реализации ОУ из числа альтернативных (программная, позиционная и д.р.) в зависимости от особенностей работы объекта; замена, в режимах стабилизации, обычных законов регулирования при значительном отклонении регулируемой величины от задаваемого значения на энергосберегающее управление.

Список используемых источников

1.    Муромцев Д.Ю. Методы и алгоритмы синтеза энергосберегающего управления технологическими объектами: моногр. –Тамбов; М.; СПб.; Баку; Вена: Изд-во «Нобелистика», 2005.- 202 с.
2.    http://www.iptop.net/di
3.    Муромцев Д.Ю. Энергосберегающее управление многомерными объектами / Д.Ю. Муромцев, Ю.Л. Муромцев, В.А. Погонин // Информационные системы и процессы: Сб. науч. трудов. – Тамбов; М.; СПб.; Баку; Вена: Изд-во «Нобелистика», 2007. Вып.6. С. 27-34.