ОДЕСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

СТАНОВСЬКА Тетяна Павлівна

УДК 629.113 – 592 – 52

ЗНИЖЕННЯ ЧАСОВОЇ СКЛАДНОСТІ ПРОЦЕСІВ АВТОМАТИЗОВАНОГО УПРАВЛІННЯ УПОВІЛЬНЕННЯМ АВТОТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ

05.13.06 – Автоматизовані системи управління

та прогресивні інформаційні технології

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Одеса – 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Одеському державному політехнічному університеті Міністерства освіти і науки України на кафедрі автомобільного транспорту.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент,

Заслужений працівник

народної освіти України

Балан Сергій Олександрович,

Одеський державний

політехнічний університет, доцент кафедри автомобільного транспорту

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Нікульшин Володимир Русланович,

Одеський державний політехнічний університет, завідувач кафедри теоретичних основ теплотехніки

кандидат технічних наук, доцент

Артьоменко Віктор Тимофійович,

Одеська державна академія харчових технологій, доцент кафедри прикладної математики та обчислювальної техніки

Провідна установа: Інститут проблем реєстрації інформації, відділ цифрових моделюючих систем,

НАН України, м Київ

Захист відбудеться 1 березня 2001 р. о 1330 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.052.01 в Одеському державному політехнічному університеті за адресою: 65044, м. Одеса, пр. Шевченка, 1, ауд. 400-А.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Одеського державного політехнічного університету за адресою: 65044, м. Одеса, пр. Шевченка, 1.

Автореферат розісланий 24 січня 2001 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 41.052.01,

кандидат технічних наук, професор Ю.С. Ямпольський

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Оптимальне автоматизоване управління уповільненням автотранспортних засобів (АТЗ) в реальному часі неможливе без відповідного “швидкодіючого” програмного забезпечення АСУ. Однак сучасні математичні методи автоматизованого управління, до алгоритму яких входить багаторазове обчислення на ЕОМ складних функцій, підвищуючи ефективність праці оператора в цілому, іноді породжують і нові проблеми, викликані додатковими обмеженнями, що безпосередньо випливають із тривалості розрахункових операцій, зокрема – з часової складності (трудомісткості) алгоритмів оптимізації. В цьому випадку, навіть при використанні швидкодіючої обчислювальної техніки, управління може “не встигати” за керованим процесом.

Тому останнім часом з'явилися роботи, спрямовані на збереження основних переваг того чи іншого методу за рахунок створення в його рамках можливостей для підвищення швидкодії. Деякі аспекти цієї проблеми розглянуті в суміжних роботах по автоматизованому проектуванню. Зокрема, у роботах В.Г. Максимова, С.О. Балана та О.Є. Гончарової за рахунок методів віртуального об'єкта (МВО) та релейних елементів (МРЕ) переборені часові обмеження на проектування симетричних деталей АТЗ за допомогою САПР, які використовують метод скінченних елементів.

На жаль, існуючі описи МВО та МРЕ розглядають тільки статичні задачі проектування, які можуть бути використані лише у певних, дуже вузьких застосуваннях. Що до процесу управління гальмуванням АТЗ, можливого тільки в реальному часі при швидкоплинних векторах керуючого впливу і поточного стану керованого об'єкта, то для нього МВО та МРЕ взагалі не розглядалися.

На підставі викладеного, а також з урахуванням того, що від ефективності службового та екстреного гальмувань АТЗ залежить не тільки їхня надійність, але й життя багатьох людей, а також екологічна безпека регіонів, можна стверджувати, що дослідження, спрямовані на створення й впровадження сучасних методів підвищення ефективності автоматизованого управління уповільненням АТЗ, є дуже актуальними.

Дисертація виконувалася відповідно до завдань НДР Одеського державного політехнічного університету № 362-24 “Розробка теорії і методів схемотехнічного моделювання для систем проектування і управління”.

Метою дисертаційних досліджень є підвищення надійності автотранспортних засобів і безпеки перевезень шляхом поліпшення ефективності автоматизованого управління уповільненням АТЗ за рахунок зниження часової складності алгоритмів розрахунку параметрів управляючої дії на гальмові системи.

Для досягнення цієї мети в роботі були вирішені наступні задачі:

·

·

·

·

·

Об’єктом дослідження є швидкодія систем управління уповільненням АТЗ.

Предметом дослідження є автоматизована система управління уповільненням АТЗ.

Методи дослідження. При розв’язанні задач управління використовували ітераційний метод пошуку параметрів стану об’єкта, який забезпечує перебування значення цільової функції у припустимих межах (метод Гаусса-Зейделя), методи апроксимацій і повного перебору; у моделюванні термічних режимів елементів гальмових пристроїв – методи електричного моделювання; для експериментальної перевірки адекватності моделей застосовували оригінальний лабораторний стенд із безпосереднім вимірюванням температури в гальмових колодках за допомогою хромель-алюмелевах термопар.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в розвитку й поглибленні теоретичних і методологічних основ підвищення ефективності автоматизованого уповільнення АТЗ. Новими науковими результатами дисертаційного дослідження є:

–

–

–

Практичне значення отриманих результатів. Застосування створеної в роботі системи управління гальмуванням АТЗ дозволило підвищити ефективність управління гальмовою системою: знизити довжину гальмового шляху на 18,6 % без зменшення надійності й ресурсу гальм за рахунок підтримання під час гальмування термічного стану фрикційних елементів у припустимих межах.

Висновки, отримані в роботі, підтверджені при випробуванні у ВАТ “Львівський автобусний завод” і рекомендовані до впровадження в організаціях і на підприємствах, що проектують і виготовляють АТЗ.

Запропоновані методи, а також алгоритми і програми, які розроблені для їхньої реалізації, впроваджені в навчальний процес на кафедрі “Автомобільний транспорт” Одеського державного політехнічного університету і використовуються в дисциплінах, які вивчають методи проектування та управління гальмовими системами АТЗ, а також у курсовому і дипломному проектуванні.

Особистий внесок здобувача полягає в аналізі існуючих і розробці нових методів оптимізації управління гальмовими пристроями АТЗ, виборі та удосконаленні математичних і експериментальних методів дослідження.

Дисертантом виконаний аналіз літературних джерел за напрямком дослідження, розроблені методики, доведені теореми, які покладені в основу математичного забезпечення методу, запропонована універсальна система автоматизованого управління гальмуванням АТЗ, розроблені та доведені до практичного використання всі її підсистеми.

Автор виконала розрахунки температурних полей у деталях гальмових пристроїв, запропонувала удосконалення АСУ гальмуванням, що базується на результатах досліджень, брала участь у виробничих випробуваннях та їхній оцінці.

Апробація результатів роботи. Матеріали роботи доповідалися та обговорювалися на Міжнародній конференції по керуванню “Автоматика – 2000” (Львів, 2000), VI і VII семінарах “Моделювання в прикладних наукових дослідженнях” (Одеса, 1999, 2000), а також на розширеному засіданні наукового семінару кафедри “Автомобільний транспорт” Одеського державного політехнічного університету (Одеса, 2000).

Публікації. Результати дисертації викладені в 12 публікаціях, у тому числі – в 6 статтях у журналах (зі спеціального переліку ВАК України) і в 6 матеріалах конференцій.

Структура дисертації. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, чотирьох додатків. Обсяг дисертації – 150 стор., додатків – 17 стор. Дисертація містить 38 рисунків, 9 таблиць (з них 3 таблиці в додатках) та посилання до 210 літературних джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступ наведена загальна характеристика роботи, яка підкреслює її актуальність, відповідність державним науковим програмам, наукову новизну та практичне значення; визначено об’єкт та предмет дослідження, сформульована його мета та задачі.

У першому роздл розглядається стан питання з проблеми обмежень при управлінні швидкісними АТЗ в реальному часі. Проаналізовані цільові функції та обмеження при управлінні гальмовими системами, розглянуті гальмові пристрої як елементи АСУ АТЗ, а також проблеми ефективності управління гальмуванням АТЗ. Сформульовані задач дослдження.

У другому роздл обгрунтовано вибр предмета дослдження – АСУ уповільненням АТЗ. Наведені методики дослідження управління швидкоплинними гальмовими процесами при часових обмеженнях на обчислення в параметричній та структурній областях. Обрано фізичну модель термічних процесів в деталях гальмових пристроїв та виконано розбиття цих деталей на скінченні елементи для електричного моделювання. Обумовлені структурні та параметричні можливості відтворення на моделі дії рухомого джерела тепла – тертя в гальмовому пристрої. Для досліджень систем управління гальмуванням створено лабораторний стенд, головним вузлом якого є дисковий гальмовий пристрій переднього колеса автомобіля ВАЗ-2101. Для виробничих випробувань результатів досліджень використані гальмові системи автобусів ЛАЗ-695Т и ЛАЗ-699Т.

У третьому роздл наведений опис МОРА, його частинних методик та математичне обгрунтування. Розглянемо простий приклад. У деякому керованому процесі цільова функція управління залежить від двох груп параметрів: А і Б. До групи А увійшли параметри, які можна змінювати під час управління, а до групи Б – ті, що ні в якому випадку зміні не підлягають. Наприклад, у процесі гальмування цільовою функцією може бути температура у гальмових колодках, до групи А відноситься кут повороту гальмової педалі, а до групи Б – розміри деталей гальмового пристрою.

Хай під час процесу вектори А і Б набули таких значень (А1; Б1), що цільова функція управління вийшла за припустимі межі. Для її повернення треба А1 змінити на А (перевести процес у стан (А1+А; Б1)), але розрахунок А з-за складної математичної залежності потребує багато часу, що не задовольняє потреб швидкодії процеса. В цьому випадку можна вважати, що розв`язуючий алгоритм таке управління забороняє (заборона А). Процес стає фактично некерованим.

Хай зміною на Б параметра Б1 (назвемо таку зміну квазіоптимізацією) також можна відновити задане значення цільової функції, причому розрахувати Б можна значно швидше, ніж А, але практичну реалізацію такої зміни, як вже було сказано, забороняє фізична або інша природа процеса (заборона Б). Тоді розрахуємо Б лише теоретично та одержимо віртуальний стан процесу (А1; Б1+Б), який не може бути реалізований на практиці. З двох альтернатив – одержати задовільний стан реального процесу, але занадто пізно, або швидко одержати квазіоптимальний стан нереального процесу, – вибираємо другу, якщо є можливість за рахунок заощадженого часу безпосередньо і швидко перерахувати одержане значення Б в шукане А – зробити фінішний перехід від квазіоптимального (А1; Б1+Б) до оптимального (А1+А; Б1) втручання у стан процесу. Результат такого вибору – зниження часової складності управління до межі, коли швидкоплинний процес знов стає керованим. Таким чином, МОРА складається з двох етапів: квазіоптимізації і фінішного переходу.

У практиці проектування найчастіше доводиться оптимізувати напруження в деталях (цільова функція) за рахунок їх конфігурації х (група А), зберігаючи незмінними властивості матеріалу л та зовнішні впливи q (група Б). Таким чином, МОРА в проектуванні забезпечує прискорений розрахунок оптимальної конфігурації деталі по відомих властивостях матеріалу л, зовнішніх діях на деталь і припустимих реакціях . Проектування, при цьому, полягає в перетвореннях:

або

де та – проміжні віртуальні параметри групи Б, одержані квазіоптимізацією.

Натомість, управління об'єктом передбачає вузли механізму (машини) вже існуючими, а отже параметри конструкції і незмінними, тому пов'язані з цим розрахунки зводяться до процедури знаходження оптимальної залежності від часу керуючого впливу (група А) по відомих , (група Б), змінному стану цільової функції і обмеженнях .

В роботі наведена 41 частинна методика МОРА, які відрізняються змістом груп А і Б, а також виглядом фінішних переходів.

Розглянемо задачу, яка може бути зведена до МОРА. На рис. 1 наведене двовимірне поле аргументів х та q, яке є перетином поверхні площиною . Хай х та q є параметрами деякої цільової функції , а крива 1 – суть лінія перетину поверхні із площиною , яка обмежує область припустимих значень цільової функції:. Хай початкові значення цільової функції і (точки О1 і О2) відповідають небажаному відхиленню від припустимих значень.

Рис. 1.

Задача 1. Змінюючи тільки х і не змінюючи q, знайти одне зі значень аргументу з діапазону x1 – x2, при якому виконується нерівність .

Оскільки параметр q за умовами задачі відноситься до групи Б, шукане рішення знаходиться на прямій q = qном. Тому, якщо немає додаткових обмежень, розв’язання задачі полягає у фіксації початкового значення qном і “переміщенню” уздовж прямої q = qном доти, поки точка (х, qном), як мінімум, не опиниться на лінії . МОРА може стати до нагоди, якщо додаткові обчислювальні обмеження забороняють рухатись уздовж прямої q = qном (заборона А), але не забороняють рух уздовж x = xпоч 1 зі створенням “тимчасового” (віртуального) об'єкта, у якого .

При русі праворуч (за рисунком) від точки О1 уздовж лінії х = хпоч 1 буде знайдена точка q11, а при русі від точки О2 уздовж лінії х = хпоч 2 – точка q21. Тепер необхідно, знаючи координати точки q11, знайти точку , близьку до x1, і, знаючи координати точки q21, знайти точку , близьку до x2. Тоді шукане буде лежати в інтервалі .

Теорема 1. Якщо для гладкої функції мають місце нерівності і то існують перетини , і , такі що на деяких їхніх ділянках, обмежених значеннями аргументу q11 ... q12; q21 ... q22 і x1 ... x2, відповідно, мають місце нерівності , і , то існує і таке значення , яке належить перетину , при якому ( ; при цьому, якщо похідні і мають протилежні знаки, то може бути приблизно визначений методом лінійної інтерполяції за допомогою виразу де

. (1)

Доказ. За умовою Теореми 1 значення належить перетину , тому воно лежить на прямій О1О2. За тих же умов воно лежить точно в середині відрізка , причому , де – погрішності визначення точок x1 і x2 перетину і за допомогою лінійної інтерполяції. Розглянемо точку , що лежить точно всередині між точками x1 і x2: .

Відстань між точками і визначиться з виразу:

.

Величина більш високого порядку малості, ніж , тому нею можна знехтувати і вважати, що у припустимих межах , що і потрібно було довести.

Розглянемо задачу, яка має конкретний фізичний сенс.

Задача 2. У напівобмеженому тілі із матеріалу з коефіцієнтом температуропровідності а = 10·10-6 м2/с, початкова температура однакова і дорівнює Т0 = 300 К; температура поверхні, починаючи з початкового моменту, постійна і дорівнює Тп = 1500 К; на нескінченному віддаленні від поверхні тепловий потік дорівнює нулю, а температура постійна і дорівнює 300 К.

Завдання. На яку відстань від поверхні треба пересунути точку О, щоб температура в цій точці ТО,10 через 10 с після початкового моменту не перевищувала Ткр = 1000 К, якщо відомо, що в початковому положенні точки О1 (хпоч = 0,007 м), при тих же початкових умовах температура на 10 с складала 1045 К.

Рішення. Шукане ТО, 10 знайдеться з:

, . (2)

Розрахунок можна здійснити підбиранням такого х, при якому цільова функція ТО,10 прийме бажане значення з відомим допуском. Оскільки в (2) управляючий параметр входить під знаком erf, таке підбирання займе багато часу, тому його можна замінити на підбирання будь-якого іншого параметру (наприклад Тп) із майбутнім перерахуванням в . Для цього після підстановки даних задачі виразимо з (2) цільову функцію ТО,10 через Тп і х:

. (3)

Підставляючи в (3) значення ТО, 10 = Ткр = 1000 К, знайдемо залежність х від Тп, при якій задовольняються умови задачі (рис. 2). Як видно з рисунку, початкове положення точки О1 знаходиться нижче кривої ТО, 10(Тп, х) = 1000, тому для розв’язання задачі треба було б “рухатися” вгору до х1 = 0,00765 м. Але, оскільки такий рух повільний, знайдемо значення за допомогою МОРА. Для цього, “рухаючись” ліворуч (за рисунком) від точки О1, знайдемо спочатку точку Тп1{1430; 0,007}.

Перейдемо тепер до управління процесами, кількість параметрів яких значно перевищує описані вище.

Теорема 2. Якщо для гладкої системи , яка має можливість приведення в заданий стан за рахунок зміни досяжних управлінню параметрів і можливість визначення змінних станів по реакціях системи, що задаються, , мають місце J станів, у яких виконуються нерівності та існують перетини , , , такі, що на деяких їхніх ділянках, обмежених значеннями аргументів x1…x2, л1j …л2j та q1j … q2j, відповідно, мають місце нерівності , , , то існує і таке , що належить перетину , при якому .

Доказ. Перетин N-мірної функції кожної (N–2)-мірною поверхнею буде функцією двох змінних. У Теоремі 1 доведено існування і можливість його визначення з припустимою погрішністю для функцій двох змінних. Отже, для усіх (N–2)-мірних перетинів функції задача має рішення. Тепер припустимо, що N-мірна задача, викладена в Теоремі 2, не має рішення, тобто не існує. Тоді повинен бути хоча б один (N–2)-мірний перетин, у якому задача не має рішення, що суперечить доказаній Теоремі 1. Таким чином, теорема доведена методом “від протилежного”.

При використанні МОРА в управлінні у якості віртуальних параметрів можуть виступати властивості керованого об'єкта або його конфігурація х. Так, наприклад, алгоритм МОРА при віртуальному може виглядати таким чином.

Приймається деяке значення , що відповідає початковому стану об'єкта. Протягом першої ітерації розрахунку значення зберігається, а оптимізація полягає в квазіоптимізації . Наприкінці першої ітерації виконується перерахування і здійснюється перехід до наступної, другої ітерації. Далі, протягом кожної i-ої ітерації розрахунку зберігається постійним значення , отримане на попередній ітерації, а квазіоптимізація полягає в перетвореннях . Наприкінці кожної i-ої ітерації виконується фінішний перехід і здійснюється перехід до наступної, (i+1)-ої ітерації, тощо. Отримана в такий спосіб послідовність , де N — кількість часових ітерацій, і є рішенням задачі управління.

Задача 3. Нехай необхідно передавати тепло крізь стрижень з теплоізольованою бічною поверхнею вздовж його вісі. Цільовою функцією управління є забезпечення передачі максимальної кількості тепла Е крізь стрижень за період часу : , де S – площа нормального перетину стрижня. Обмеження, що враховується системою управління, полягає в тому, що температура Т1 у перетині на відстані х1 від торця стрижня, який сприймає тепловий потік q, не повинна перевищувати Ткр.

Керуючий параметр q може приймати тільки значення 0 і Q. Коефіцієнт теплопровідності матеріалу стрижня ? = 0,05 Вт/м*град; коефіцієнт температуропровідности а = 0,110-6 м2/с; температура навколишнього середовища і початкова температура стрижня Т0 = 300 К; координата перетину х1 = 0,01 м; площа поперечного перерізу стрижня S = 0,001 м2; довжина періоду зміни функції q – ф0 = 10 с; Q = 20000 Дж/с.

Оптимізацію необхідно здійснити за рахунок пошуку оптимального значення ширини імпульсу нагрівання b в межах ?0 за інших рівних умов.

Четвертий розділ присвячено розробці і випробуванню автоматизованих систем управління гальмуванням. Розглянуте управління службовим гальмуванням АТЗ, оскільки воно, з одного боку, використовується під час експлуатації АТЗ найчастіше – 93 … 98 %, і з іншого, – саме службовому гальмуванню, на відміну від екстреного, приділяється найменше уваги при автоматизації управління АТЗ. Цільовою функцією управління обране температурне поле гальмових колодок, від якого залежить ефективність гальм, а отже й надійність АТЗ і безпека перевезень в цілому.

Управління гальмуванням в реальному часі стикається в цьому випадку з двома проблемами: швидкоплинність процесу та часова складність розрахунку нестаціонарних температурних полей при складному несиметричному нагріванні рухомим джерелом тепла. Такі проблеми або роблять “теплове” управління нездійсненним, або потребують таких припущень при побудові моделі теплопереносу, які суттєво відбиваються на адекватності останніх.

Як видно з наведених вище прикладів розв’язання теплових задач, навіть у найпростішому одновимірному варианті розрахункові формули досить складні, а кількість звертань до них при ітераційних алгоритмах розв’язання зворотних задач теплопровідності дуже велика. Тому навіть на такому “несуттєвому” з оглядом на швидкодію сучасних ЕОМ заощадженні часу, як заміна обчислення тригонометричної функції на арифметичну операцію, створюється можливість побудувати управління та теплофізичних розрахунках.

Для практичного використання МОРА в уповільненні АТЗ в роботі, окрім структури і принципов функціонування системи, були розроблені додаткові підсистеми АСУ гальмуванням:–

підсистема ідентифікації режиму гальмування, яка по діях оператора (водія) встановлює, який режим необхідно відпрацьовувати, і вмикає відповідну АСУ: відому, для управління екстреним гальмуванням (антиблокувальну систему) або розроблену в дисертації АСУ службовим гальмуванням;–

підсистема захисту гальмових пристроїв від зовнішніх випадкових впливів у вигляді коливань;–

підсистема параметричної оптимізації, яка дозволяє значно знизити часову складність моделювання структурних перетворень у моделі нагрівання рухомими джерелами тепла.

Метод підвищення ефективності управління за рахунок впровадження АСУ гальмуванням АТЗ відпрацьовано на лабораторному стенді. Управлінню підлягали процеси гальмувань за допомогою стандартного гальмового пристрою АТЗ. На рис. 3 наведені статистичні дані, які одержані при виконанні 300 експериментальних гальмувань як в “ручному” (ризиковому та обережному), так і автоматизованому за допомогою розробленої АСУ режимах. Цільовою функцією, що враховувалася, був термічний стан елементів гальмових пристроїв: поточний стан поля температур у деталях фрикційної пари. Як видно з рисунку, при “ручному” управлінні 72 гальмування при ризиковому режимі і 92 при обережному були доведені до кінця, інші закінчилися виходом системи за межі допустимих параметрів. І тільки автоматизоване гальмування закінчилося без порушення обмежень у всіх 100 випадках. Крім того, таке гальмування забезпечує значно менший гальмовий шлях, бо дозволяє вести процес на межі допустимого ризику.

Застосування створеної в роботі АСУ гальмуванням автобусів ЛАЗ-695Т и ЛАЗ-699Т дозволило підвищити ефективність управління: знизити довжину гальмового шляху на 18,6 % без зміни надійності і ресурсу гальм за рахунок збереження під час гальмування термічного стану фрикційних елементів у припустимих межах. Висновки, отримані в роботі, підтверджені в ВАТ “Львівський автобусний завод”. Нові наукові розробки впроваджені в навчальний процес в Одеському державному політехнічному університеті.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

Становська Т.П. Зниження часової складності процесів автоматизованого управління уповільненням автотранспортних засобів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – Автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології. – Одеський державний політехнічний університет, Одеса, 2001.

Дисертація присвячена розробці математичних засад автоматизованого управління уповільненням автотранспортних засобів у реальному часі. Запропоновано метод оптимізації при обмеженнях в області розв’язуючих алгоритмів. Визначено напрямок і склад інформаційних потоків при застосуванні методу в практиці проектування і управління. Виконано класифікацію частинних методик методу. Доведені теореми про існування і методи пошуку оптимальних значень параметрів об'єкта. Запропоновано метод підвищення функціональної можливості АСУ за рахунок автоматичної ідентифікації поточного режиму гальмування. Розроблено метод захисту системи автоматизованого управління гальмовими пристроями автотранспортних засобів, який базується на представленні деталей підвіски автотранспортного засобу в якості елементів механічних фільтрів небажаних коливань. Дані, отримані в роботі, підтверджені при лабораторних та полігонних випробуваннях елементів автотранспортних засобів.

Ключові слова: гальмування, автотранспортний засіб, автоматизована система управління, часова складність, швидкоплинні процеси.

Stanovskaya T.P. The lowering of processes time complexity of automatic control of slowing down of vehicles. – Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of technical science by speciality 05.13.06 – Automatic control systems and progressive information technologies. – Odessa state polytechnical university, Odessa, 2001.

The dissertation is devoted to development of mathematical bases of automated management by slowing down of vehicles in real time. The method of optimization is offered at restrictions in the field of decisive algorithms. The direction and structure of information flows is determined at application of a method in practice of designing and management. The classification of individual techniques of a method is executed. The theorems of existence and methods of search of optimum meanings of parameters of object are proved. The method of increase of functionality ACS is offered at the expense of automatic identification of the current mode of braking. The method of protection of system of automated management by brake devices of vehicles is developed which is based on representation of details of a suspension bracket of the vehicle as elements of mechanical filters of undesirable fluctuations. The data received in dissertation, are confirmed at laboratory and real tests of elements of vehicles.

Key words: braking, vehicle, automatic control system, temporary complexity, fast leaking process.

Становская Т.П. Снижение временной сложности процессов автоматизированного управления замедлением автотранспортных средств. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 – Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии. – Одесский государственный политехнический университет, Одесса, 2001.

Диссертация посвящена разработке математических основ автоматизированного управления замедлением автотранспортных средств (АТС) в реальном времени.

Оптимальное автоматизированное управление замедлением автотранспортных средств (АТС) в реальном времени невозможно без соответствующего “быстродействующего” программного обеспечения АСУ. Однако современные математические методы автоматизированного управления, в алгоритм которых входит многоразовое вычисление на ЭВМ сложных функций, повышая эффективность работы оператора в целом, иногда порождают и новые проблемы, вызванные дополнительными ограничениями, которые непосредственно вытекают из продолжительности расчетных операций, в частности – из временной сложности (трудоемкости) алгоритмов оптимизации. В этом случае, даже при использовании быстродействующей вычислительной техники, управление может “не успевать” за управляемым процессом.

Поэтому в последнее время появились работы, направленные на сохранение основных преимуществ того ли другого метода за счет создания в его рамках возможностей для повышения быстродействия. Некоторые аспекты этой проблемы рассмотрены в смежных роботах по автоматизированному проектированию. В частности, за счет методов виртуального объекта (МВО) и релейных элементов (МРЭ) преодолены временные ограничения на проектирование симметричных деталей АТС с помощью САПР, использующих метод конечных элементов.

К сожалению, существующие описания МВО и МРЭ рассматривают только статические задачи проектирования, которые могут быть использованы лишь в определенных, очень узких применениях. Что касается процесса управления торможением АТС, возможного только в реальном времени при быстротекущих векторах управляющего воздействия и текущего состояния управляемого объекта, то для него МВО и МРЭ вообще не рассматривались.

На основании изложенного, а также с учетом того, что от эффективности служебного и экстренного торможений АТС зависит не только их надежность, но и жизнь многих людей, а также экологическая безопасность регионов, следует, что исследования, направленные на создание и внедрение современных методов повышения эффективности автоматизированного управления замедлением АТС, весьма актуальны.

Целью диссертационных исследований является повышение надежности автотранспортных средств и безопасности перевозок путем улучшения эффективности автоматизированного управления замедлением АТС за счет снижения временной сложности алгоритмов расчета параметров управляющего действия на тормозные системы.

Для достижения этой цели в работе были решены следующие задачи: предложен общий метод решения задач проектирования и управление при временных ограничениях со стороны решающего алгоритма (МОРА); выполнена классификация отдельных методик, которые составляют МОРА, в условиях решения задач проектирование и управление замедлением АТС; разработано математическое обеспечение МОРА для двух и многомерных объектов; разработана методика, алгоритмы и программы для оптимизации с помощью МОРА переходного термического состояния объекта в условиях несимметричного нестационарного нагревания; разработана АСУ тормозными устройствами АТС.

Объектом исследования является быстродействие систем управления замедлением АТС. Предметом исследования является автоматизированная система управления замедлением АТС.

Научная новизна полученных результатов состоит в развитии и углублении теоретических и методологических основ повышения эффективности автоматизированного замедления АТС. Новыми научными результатами диссертационного исследования являются: доказательство двух главных теоремы МОРА – об условиях существования альтернативных быстродействующих методов расчета управляющего воздействия на быстротекущий управляемый процесс, которое позволяет в реальном времени поддерживать его параметры в допустимых границах; механизм снижения временной сложности алгоритма управление замедлением АТС, которое базируется на МОРА и состоит в адекватной и обратимой замене процесса оптимизации внешнего управляющего воздействия, основанного на многоразовом вычислении тригонометрических функций, на процесс оптимизации свойств материала, из которого изготовлены элементы ТС, основанный на арифметических вычислениях; механизм снижения временной сложности управления замедлением АТС, который состоит в замене структурных преобразований в конечноэлементной электрической модели на параметрические преобразования в релейных элементах.

Применение созданной в работе системы управление торможением АТЗ позволило повысить эффективность управления тормозной системой: снизить длину тормозного пути на 18,6 % без уменьшения надежности и ресурса тормозов за счет поддержания во время торможения термического состояния фрикционных элементов в допустимых границах. Выводы, полученные в работе, подтверждены при испытании в ОАО “Львовский автобусный завод” и рекомендованы к внедрения в организациях и на предприятиях, проектирующих и изготовливающих АТС.

Предложенные методы, а также алгоритмы и программы, разработанные для их реализации, внедрены в учебный процесс на кафедре “Автомобильный транспорт” Одесского государственного политехнического университета.

Ключевые слова: торможение, автотранспортное средство, автоматизированная система управления, временная сложность, быстротечные процессы.