управление качеством динамических систем» для контроля

УДК 004(06) Информатика и процессы управления
А.В. СКУРАТОВСКИЙ, А.В. ТАРАСОВ
Научный руководитель – Л.В. КОЛОБАШКИНА, к.т.н., доцент
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
РАЗРАБОТКА УЧЕБНОГО ПРОГРАММНОГО
КОМПЛЕКСА «УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ
ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ» ДЛЯ КОНТРОЛЯ
КОМПЕТЕНЦИЙ СТУДЕНТОВ
Представлены результаты разработки программного комплекса, предназначенного для контроля знаний
студентов в области качества динамических систем. Комплекс включает в себя программные модули, позволяющие проводить контроль по темам: управление полюсами системы при наличии полной и неполной
информации о векторе состояния, управление нулями и коэффициентами усиления замкнутой системы,
синтез наблюдающего устройства.
Современная теория линейных систем управления основана на использовании метода пространства состояний, который в отличие от традиционных методов исследования (частотного, корневых годографов)
позволяет судить о достижимости цели управления, синтезировать управление на все входы многомерного
объекта и т.д. [1.].
В разработанном программном комплексе осуществляется контроль компетенций студентов в области
качества динамических систем, описываемых в пространстве состояний, по четырем направлениям.
I.В случае, когда все составляющие вектора состояния системы могут быть измерены, обеспечение заданного расположения полюсов замкнутой системы осуществляется с помощью методов модального управления, базирующихся на методиках Кузовкова и Кожинской при наличии полной информации о векторе состояния [2, 3.].
II.В случае, когда ряд компонент вектора состояния измерению не поддается, желаемое качество регулирования обеспечивается подачей в цепи обратной связи лишь измеряемых переменных состояния. В подобных ситуациях для синтеза оптимальных законов управления применяются методы управления полюсами
динамической системы в условиях неполной информации о векторе состояния.
Синтез оптимальных законов управления возможен как в случае скалярного, так и в случае векторного
входа системы.
III.Для устранения нежелательных реакций на внешние воздействия при перемещении полюсов системы в
заранее выбранные положения, реализован метод управления нулями и коэффициентами усиления замкнутой системы.
IV. Для случая, когда не все переменные состояния доступны для измерения, а требуется синтезировать
корректирующие цепи обратных связей для полного вектора состояния, целесообразно применение наблюдающего устройства, которое позволяет по части измеряемых переменных состояния и вектору входа восстановить весь вектор состояния.
Для проведения вспомогательных расчетов комплекс содержит матричный калькулятор, позволяющий
производить основные арифметические операции с матрицами различной размерности, а также копировать
результаты расчетов в тело программы при пошаговом контроле решения предлагаемых студентам задач.
Программный комплекс содержит удобный пользовательский интерфейс с поэтапной системой отчетности по темам. После выбора темы и ввода (выбора) условия задачи производится автоматическое ее решение без вывода результатов. Далее проводится пошаговое сравнение результатов, введенных студентом, с
результатами автоматического расчета в пределах заданной точности. Полный отчет по каждой теме генерируется в главном окне программы после успешного решения студентом соответствующей задачи. В отчёте указывается условие решенной задачи, а также количество ошибок, допущенное студентом на каждом
шаге в процессе выполнения, что позволяет преподавателю принять решение о зачете (или незачете) по
данной теме.
Схема построения программного комплекса допускает возможность его расширения за счет добавления
новых тем для контроля с минимальными трудовыми затратами.
Список литературы
1. Алюшин М.В., Колобашкина Л.В. Лабораторный практикум «Управление качеством динамических
систем» - М.:МИФИ 2001
_______________________________________________________________________
ISBN 978-5-7262-1229-6. XIII конференция «Молодежь и наука»
1
УДК 004(06) Информатика и процессы управления
2. Кузовков Н.Т. Модальное управление и наблюдающие устройства. – М: Машиностроение, 1976.
3. Кожинская Л.И., Ворновицкий А.Э. Управление качеством систем: Синтез систем управления с заданным качеством методами модального управления. - М: Машиностроение, 1979.
_______________________________________________________________________
ISBN 978-5-7262-1229-6. XIII конференция «Молодежь и наука»
2