Декомпозиция взаимосвязанных систем

Методы оптимизации автономных систем можно органично перенести и на взаимосвязанные системы, но при этом одновременно следует решать задачу декомпозиции взаимосвязанной системы.
При использовании ИКО во взаимосвязанных системах минимизация матрицы / приводит к реализации условия, что соответствует декомпозиции системы, т. е. превращению взаимосвязанных сепаратных систем в квазиавтономные системы. Исключение для электромеханических систем составляют системы электрической синхронизации, в которых предусматривается применение перекрестных связей для синхронизации движений механизмов при действии возмущений.
Декомпозиция взаимосвязанной электромеханической системы может быть формально обеспечена применением многомерного регулятора, синтезируемого методами модального управления. Но более приемлемой является динамическая декомпозиция, обеспечиваемая, выражаясь языком синергетической теории управления, организацией притягивающих множеств в фазовом пространстве переменных. В электромеханических системах т притягивающих множеств могут быть образованы в т сепаратных системах, синтез алгоритмов управления которыми выполняется не только по фазовым, но и по обобщенным переменным, существенно влияющим на динамику системы. Такими переменными являются частоты коммутации широтно-импульсных модуляторов управляемых полупроводниковых преобразователей, собственные частоты колебаний механизмов, полосы пропускания или частоты среза сепаратных систем.
Положительные результаты данного подхода в электромеханических системах определяются следующим:
условие регулирования электромагнитных и механических переменных, как правило, диктуется регулированием технологических переменных. Их виды, методы оптимизации и возможности хорошо известны из исследований автономных систем и они составляют основу сепаратных систем;
развитие управляемых полупроводниковых преобразователей идет по пути широкого применения широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с частотами коммутации до 10... 15 кГц, что создает потенциальные возможности для расширения полос пропускания систем;
тенденция к упрощению механических передач, переходу к без-редукторным электроприводам и механотронным модулям приводит к существенному повышению собственных частот колебаний механической подсистемы, а следовательно, к расширению полос пропускания систем управления.
На каждом уровне взаимосвязанной системы управления синтез алгоритмов управления может быть выполнен автономно с учетом представления математической модели нижнего уровня в эквивалентном упрощенном виде аналогично тому, как это делается при синтезе контуров регулирования автономных систем каскадного (подчиненного) управления.
Оптимизация взаимосвязанной системы по ИКО с использованием редуцированных «наблюдателей» и многомерных регуляторов, содержащих элементы собственных каналов и перекрестных связей (в виде регуляторов состояния или модальных регуляторов одновременно), приводит к декомпозиции системы. Это может быть учтено при синтезе алгоритмов управления с использованием в этом синтезе не только параметров регуляторов, но и параметров объектов управления.
Варьирование в широких пределах частот среза сепаратных систем за счет применения соответствующих технических средств позволяет установить границы в соотношении параметров матриц, представляющих собой математическое описание прямых и перекрестных связей объекта управления, при которых выполняется декомпозиция системы управления и сепаратные системы можно рассматривать квазиавтономными.
Особым и распространенным случаем взаимосвязей электромеханических систем являются взаимосвязи через технологические агрегаты, которые объединяются упругим обрабатываемым материалом. Это характерно для станов холодной прокатки, бумагоделательных машин, кордных линий и других объектов. В таких системах условие декомпозиции может быть установлено из анализа соотношений собственных частот упругих колебаний механической подсистемы
Взаимосвязь сепаратных систем управления агрегатами осуществляется по цепям нагрузки и управления для задания общей скорости и соотношения скоростей агрегатов. Последнее выполняется технологическим программируемым микроконтроллером КТ. Блоки управления БУ1, БУ2 содержат все компоненты комплектных электроприводов, включая датчики.
Использование изложенных выше приемов декомпозиции систем и типовых алгоритмов управления дает возможность адаптивных настроек сепаратных систем и взаимосвязанных систем управления в целом в режимах наладки и рабочего функционирования.