«xxi ғасырдағЫ Ғылым және білім»

42 
сенімділікті арттыру және шығындарды азайту қажет болады. Қазіргі заманғы 
автоматтандыру жүйелерінің маңызды көрсеткіші - бұл сенімділік. Күтпеген 
жағдайлар туындаған кезде жүйенің сенімділігі: ауытқулардың кең ауқымымен 
жүйенің тұрақты күйін қамтамасыз ету қабілеті, маңызды көрсеткіштерді 
қолайлы шектерде сақтау. 
Автоматтандырылған басқарудың технологиялық тұрғыдан күрделі 
объектілерін модельдеу және автоматтандыру кезінде, жүйе әртүрлі сыртқы 
және ішкі жағдайлардың әсерінен, әсер етудің бұзылу жағдайында жұмыс 
істегенде нысан туралы алдын ала ақпараттың болмауы, анықталмауы немесе 
дұрыс емес болуы кезінде робастылық әдісі қолданылады. 
Жоғары өнімді есептеуіш жүйелердің пайда болуынан туындаған 
автоматты басқару жүйелерінің автоматтандырылған үдерістерін қарқынды 
дамыту, конструкциялық процесстің аппараттық қамтамасыз етуінен 
алгоритмдік және бағдарламалық қамтамасыз етудің ауырлық орталығына 
жылжу жаңа есептеу әдістерін, соның ішінде жаңа есептеу техникасын 
дамытуға әкелді. Автоматты басқару жүйесі - бұл өнімділікті арттыру, мерзімін 
қысқарту және кез-келген өндірістік процесстің сапасын жоғарылатудың ең 
тиімді құралдарының бірі болып табылады. Бірақ көбінесе нақты физикалық 
жүйелер мен олар жұмыс істейтін шарттары абсолютті модельденген болуы 
мүмкін емес немесе нысан туралы, мүмкін тұтас жүйе туралы кез-келген 
ақпарат болмаған кезде болжанбаған барлық жағдайларды алдын ала болжауға 
болмайды. Бұл жүйелер күтпеген түрде өзгеруі және әртүрлі ауытқуларға 
ұшырауы мүмкін, сондай-ақ әртүрлі белгісіздіктер болуы мүмкін. Сондықтан 
кез-келген ауытқулар мен белгісіздіктерді ескере отырып, жүйені басқаруға 
мүмкіндік беретін әмбебап әдісті табу қажет болды. Қазіргі уақытта осы 
әдістердің бірі робастты басқару, бірақ синтездің классикалық әдістері тіпті 
робастты басқару жүйелерін құруға әкелуі мүмкін [1, c. 119].
Нысанның толық емес математикалық моделі жағдайында күшейтілген 
бақылау әдістерін іс жүзінде іске асыру мақсатында әртүрлі күрделі нысандарға 
арналған робастты контроллерлерді зерттеу және енгізу. 
Робасттық жүйелер – басқару нысанының параметрлік, сигналдық, 
функционалдық немесе құрылымдық белгісіздіктерінде қолайлы (кейбір 
белгілер бойынша) сапада қамтамасыз ететін басқару жүйесі. Бұл ретте 
әдеттегідей реттегіш коэффициенті жүйесінің жұмысы жұмыс жасау жүрісіне 
икемделмейді . 
Нысанның матаматикалық модельдерінің әр түрлі әсерлері мен 
вариацияларына аз сезгіштік немесе робастылық синтез жолымен және 
реттегіш құрылымын таңдаумен жетеді. Нысанды басқару жүйесін синтездеу 
арқылы өтпелі үрдістердің оптимальды сапасын, белгіленген дәлдігін және
толық емес немесе белгісіз математикалық моделімен робастылығын осындай 
басқару жүйесін құрумен түсінуге болады. 
Математикалық модельдің белгілі параметрлерінде ғана емес нысанмен 
орнықты басқаруды қамтамасыз ететін, бірақ сонымен бірге нысан туралы 
толық емес мәліметтер бар болуында несесе жоқ болуында және оның барлық 

43 
ықтимал өзгерістерінде реттегішті жобалау қажет немесе әмбебап алгоритмді 
жасау керек . 
Басқарудың робасттық жүйелерін жобалауда H∞ пен H2 кеңістігінде 
контроллерлер синтезі, LMN-контроллерлері, μ-контроллерлері синтездің 
әртүрлі робастты және оптимальды әдістерімен қолданылады
Бұл ретте модуль интегралы немесе қателік квадраты, қайта реттеу, алдын-
ала берілген қателіктің аз өлшеміне жету үшін өтпелі процесстің ұзақтығы, 
сондай-ақ өлшенген көбейткішпен осы шаманың интегралы сияқты өтпелі 
процесстердің белгілі сапалық өлшемдері қолданылуы мүмкін. Ары қарай 
сандық әдістермен номинальды және ең жаман ауытқитын беріліс функциясы 
үшін қанағаттанарлық өтпелі процесстерді қамтамасыз ететін реттегішті 
оңтайландыру орындалуы мүмкін. 
Басқарудың робасттық жүйесін жобалаудың басты міндеті болып басқару 
контурында нысан туралы мәліметтердің жеткіліксіздігін және ауытқу бар 
болуы шартында берілген мүмкін шектерде қателер сигналдары мен жүйенің 
шығыс жауап қайтуын реттеген басқарудың оптимальды заңын іздеу болып 
табылады. Өте кең таралған ауытқулар болып шулар, басқару нысанында 
математикалық нысанды білудегі бейсызықтығы мен дәлсіздігі болып 
табылады.
Зерттелетін жүйеге барлық талаптар уақытша сонымен бірге жиілік 
облыстарда тұжырымдала алады. Сипаттамалық полином (тұйықталған 
жүйенің беріліс функциясының полюстері) түбірінің түрі мен орналасуы өтпелі 
процесстің сипаттамасын анықтайды. Сондықтан өтпелі процесстің 
қисықтарын қарамай, жылдамдылық пен орнықтылық қорына талаптарды 
сипаттамалық полином түбірлеріне шектеулер қоя отырып тұжырамдауға 
болады. Осылайша сипаттамалық полином түбірінің түрі мен орналасуына 
шектеу бере отырып, біз өтпелі процесс түрінің уақытша облысына шектеулер 
береміз, анығында реттелетін шаманың максимал мәндеріне, қайта реттеу 
мәндеріне, өтпелі процесс уақыттарына . 
Робастылық қасиетіне ие жүйелер робастты жүйелер деп аталады. 
Автоматтандырылған басқару құрылғысы (реттегіш) және АБЖ-нің жұмысына 
әсер ететін автоматтандырылған басқару жүйесінің (АБЖ) құрылымын басқару 
объектісінің жиынтығы түрінде елестетіп көрейік: g кіріс, басқарушы әсер U, 
ауытқу(Сурет 1). Мұнда кері байланыс датчигі КБД және тапсырғыш құрылғы 
ТҚ көрсетілген. Басқару нысанының ішкі қасиеттерінің өзгеруі мен ауытқу 
әсерлері Y мәнінің шамасына айтарлықтай әсер етпесе немесе нысанның ішкі 
қасиеттерінің өзгеру сипаты алдын ала белгілі болса, сонымен бірге бақылау 
заңында ескерілуі мүмкін болса, бақылау ешқандай қиындық туғызбайды.
Сонымен қатар дұрыс ойластырылған жүйе сапа мен тұрақтылық сияқты 
қасиеттерге ие болады. Бұл жүйенің сипаты ауытқу әсерін жойғаннан кейін 
бастапқы күйіне оралуын білдіреді. 

44 
Сурет 1. АБЖ-нің құрылымдық сұлбасы. 
Бүгінгі күні үш негізгі бағытқа негізделген робастылық мәселесін 
зерттеудің классикалық тәсілдері бөлініп шықты: 
– 
робастты басқару; 
– 
μ- талдау және синтез; 
– 
сызықтық матрица теңсіздігінің әдісі. 
Бірінші 
әдіс 
математикалық 
есептеулерге 
негізделген 
әртүрлі 
бағдарламалық пакеттерді қолдана отырып жүргізіледі. Екінші тәсіл 
құрылымдық μ сингулярлы сандық терминге, талдауға және жүйені белгілі бір 
құрылымға келтіру негізделеді. Үшінші бағыт матрицалық теңсіздікті 
қолданумен байланысты, яғни сызықты, жүйе матрицалық түрде кеңістікте 
сипатталуы мүмкін. Толық түсінігімізде олардың фундаментал негіздері 
жүйенің белгілі бір қасиеттерін қолайлы шектерде сақтауға, оның кейбір 
сипаттамалары, параметрлері немесе жұмыс істеу шарттары мүмкін болатын 
өзгерістері бар екенін зерттеуде жатыр. Белгісіздіктерден тұратын күрделі 
жүйелердің тұрақтылығын анықтау, кейде бүкіл отбасылық жүйені 
тұрақтылыққа тексеруге әкеледі. 
Робастты басқару теориясының негізгі тұжырымдамасы - нысанның 
сипаттамасы, олардың құрылымына қатысты белгісіздіктерді қамтитын 
жүйелер. Нысанның объектілі моделінің белгісіздігі білместікті , параметрлік 
және құрылымдық ақпараттың жетіспеушілігін көрсетеді. Басқару нысаны мен 
реттегіштің тұтастай жүйесіне әрекет ететін белгісіздік көрсеткіштері сыртқы 
факторлардың әр түрлі сипатын көрсетеді [2, c. 220]. 
Белгісіз нысан объектілер жиынтығы ретінде қарастырылуы мүмкін. Егер 
басқару жүйесі, мысалы, беріктік сияқты кейбір сипаттамаларын таңдау үшін 
контроллер бұл функцияға қатысты сенімді болып табылады, егер көптеген 
объектілердің кез-келгені белгісіздікпен анықталса. Сондықтан тұрақтылық 
тұжырымдамасы реттегіштің, объектілердің жиынтығының және жүйенің 
белгілі бір сипаттамаларының бекітілуін білдіреді. Жүйенің робастылығын 
зерттегенде нысан моделінің белгісіздігінен туындайтын ықтимал модельдеу 
қатесін анықтау қажет.

45 
Ол түрлі жолдармен белгіленуі мүмкін. Робастты басқаруда екі түрлі 
белгісіздік қарастырылады: құрылымдық және параметрлік. 
Нысанның толық емес математикалық моделі шартында робастты басқару 
әдістерін іс жүзінде іске асыру мақсатымен әр түрлі күрделілік объектілеріне 
арналған робастты контроллерді зерттеу және енгізу. Осы жұмыстың нәтижесі 
бір, екі немесе одан да көп бақыланбайтын параметрлері бар робастты 
контроллердің басқару әрекеттерінің тәуелділіктерінің математикалық 
сипаттамасын жасау, бір, екі немесе одан да көп бақыланбайтын 
параметрлермен робастты контроллер үшін алгоритмдер мен бағдарламалық 
қамтамасыздандырылуын жасау, белгісіз немесе толық емес математикалық 
модельге ие технологиялық объектімен оны пайдалану мысалында робастты 
контроллер бағдарламалық қамтамасыз етуін зерттеу нәтижелері бойынша 
практикалық ұсыныстарды әзірлеу [3, 832]. 
Робастты 
контроллерлерді 
құру 
мәселесінің 
математикалық 
тұжырымдамасын зерттеу мәселелерін шешуде ПИД реттегішінің робастылық 
қасиеттері TIA Portal бағдарламалық пакетінің CONT_C функционалдық блогы 
арқылы зерттелді. Бүгінгі күні Simatic S7-1200 ПЛК жаңа буын контроллері 
болып табылады, ол оның бұрынғы түрлерінен жинақы дизайнымен, арзан 
бағасымен, қосалқы құралдардың үлкен таңдауымен, өнімділігімен, 
қуаттылығымен және кең ауқымды тапсырмалармен ерекшеленеді. 
Робастты басқару жүйелерін жобалаудағы басты міндет - бақылаудың 
циклындағы нысан туралы ауытқулар мен жеткіліксіз ақпарат болған жағдайда 
жүйенің шығыс мәндерін және қателік сигналдарын рұқсат етілген шектерде 
реттейтін оңтайлы басқару заңын іздеу. Яғни бір, екі немесе одан да көп 
бақыланбайтын параметрлердің толық емес математикалық моделінің немесе 
шарттарының жағдайларын ескеретін робастты контроллердің әмбебап 
алгоритмін әзірлеу қажет. Siemens фирмасы өзінің TIA Portal өнімінде Simatic 
S7-1200 контроллерлер сериясы технологиялық процестерді үздіксіз кіріс және 
шығыс айнымалы мәндерімен басқаруға арналған PID_Compact ең соңғы ПИД 
реттегішін ұсынады. 
Жүйені стандартты емес технологиялық жағдайлардың түрлі күрделілігін 
имитациялайтын, бір мезгілде реттелетін технологиялық объектіге бірнеше 
ауытқу әсерін жасауға мүмкіндік беретін эксперименталды стендпен бірге 
мысал ретінде пайдаланып, робастты контроллер негізінде іске асыру және 
CONT_C және PID_Compact функционалдық бірліктерінің беріктігі дәрежесін 
зерттеу үшін бірқатар эксперименттер жүргізу. Тәжірибелердің нәтижелері 
бақылаушы және ауытқушы әсерлер бойынша реттегіштердің робастылығын 
тексеру үшін тәжірибе нәтижелерінің өтпелі процестерінің графиктері түрінде 
көрініс табады, кейіннен өңдеу үшін деректердің мұрағаттары түрінде 
сақталады. 
Осылайша, робастты өндірістік контроллерді зерттеу нәтижесінде, 
Қазақстанда танымал және Қазақстан Республикасының автоматтандырылған 
жүйелерінің 40 %-дан астамы пайдаланатын Siemens компаниясының Tia Portal 
бағдарламалық кешенінің PID_Compact стандартты 12 функционалдық блогына 
негізделген. Робастылық пен робастты жүйелерді зерттеу және белгісіздіктің 

46 
болуына байланысты белгісіздіктің болуын ескере отырып, робастылықты 
қамтамасыз етудің негізгі мәселелерін зерттеу, белгісіздіктің түрлері және 
олардың басқару жүйесіне әсер етуі, күшті жүйелердің нәтижелерін 
синтездеудің қолданыстағы әдістерін зерттеу. Бақыланбайтын параметрлер бар 
болғанда 
робастты 
контроллер 
алгоритмдерін 
және 
бағдарламалық 
жасақтамасын зерттеу үшін робастты контроллердің бағдарламалық 
қамтамасыз етуді зерттеудің нәтижелеріне негізделе отырып, оның белгісіз 
немесе толық емес математикалық модельге ие технологиялық объектімен 
пайдалану мысалында практикалық ұсыныстар жасалды [4, c. 516]. 

жүктеу/скачать 4.46 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: