Інваріантні підсилювально-перетворювальні системи апаратних засобів інфокомунікаційного обладнання автономних об'єктів

Рис. 6. Функціональна організація адаптивної інваріантної ППС з нечітким регулятором

ППС має силовий тракт СТ, що включає в себе одноканальний блок модуляторів БМ і демодулятор ДМ, а також систему координатно-параметричного керування, побудовану на основі принципу комбінованого керування, що передбачає екстраполяцію вхідного впливу та включає в себе блок програмного керування БПК, вимірювальні блоки ВБ1 і ВБ2, обчислювальний блок ОБ, суматор SM, блок адаптації-екстраполяції БАЕ. Нечіткий регулятор FR входом підключений до виходу об'єкта керування ОК, виходом зв'язаний з контуром координатно-параметричного керування через регулюючий регістр RG, що дозволяє впливати на параметри еталонної моделі. Нечіткий регулятор ФР складається із фазифікатора Ff, блока логічних правил FC, дефазифікатора DFf. У фазифікаторі Ff реальні ”чіткі” вхідні змінні перетворюються у відповідні лінгвістичні змінні , кожна з яких може набути значень і які є іменами відповідних нечітких множин. У блоці логічних правил FC формується нечіткий сигнал адаптації на основі аналіну нечітких вхідних змінних згідно з набором правил, які задаються з використанням логічних правил. У дефазифікаторі DFf проводиться зворотний перехід від нечіткого сигналу адаптації до реального сигналу з використанням, наприклад, методу вагового осереднення.

Шостий розділ присвячено практичним розробкам багатофункціональних інваріантних ППС та перспективам їх вдосконалення.

Висока ефективність використання таких ППС обумовлена їхньою функціональною багатоопераційністю, інваріантністю до координатно-параметричних впливів, можливістю забезпечення структурної інваріантності, формування вихідного сигналу довільної форми, можливістю широкодіапазонного незалежного регулювання вихідних координат за умови мінімізації спотворень вихідного сигналу. При цьому покращення показників системи в умовах апріорної неповноти інформації про впливові функції забезпечується шляхом оптимізації енергетичних показників, удосконалення структурної організації ППС, методів і засобів керування ними, раціональним вибором елементної бази.

Розглянуто питання, пов'язані з схемотехнічною реалізацією систем керування багатофункціональними ППС, зокрема, організація контролера, блока програмного керування, блока адаптації. Проведено аналіз можливостей апаратурної реалізації нечітких регуляторів, шляхів і способів використання нечіткого керування, перспектив використання сучасних силових транзисторів ключових елементів ППС. Дослідження динамічних можливостей розроблених методів регулювання вихідних координат інваріантних ППС у форматі імпульсно-кодової модуляції ІКМ дозволило зробити висновок про можливість практично безінерційного і незалежного їх регулювання.

Встановлено, що оптимальним варіантом організації силового тракту СТ інваріантної ППС треба вважати такий, при якому збільшення числа ключових елементів з метою одержання більш точної апроксимації сигналу, що відтворюється, призводить до одночасного збільшення вихідної потужності ППС. Такий спосіб організації СТ є, безумовно, виправданим при побудові ППС. Показано, що точність відтворення вихідного сигналу обумовлена не лише кроком шкали квантування сигналу за рівнем, але й вибором інтервалу часового квантування, при цьому встановлено залежність гармонічного спектра вихідного сигналу ППС від співвідношення . Показано також, що вибір співвідношення частот дає змогу знизити рівень постійної та субгармонічних складових спектра до мінімуму відсотка від амплітуди першої гармоніки сигналу. При цьому створено низку багатофункціональних інваріантних ППС із заданими характеристиками функціонування та багаторазовою модуляцією, які орієнтовані на використання у різних автономних об'єктів. Високі техніко-економічні характеристики розроблених інваріантних систем підтверджують достовірність результатів теоретичних досліджень, практичних рекомендацій і висновків, що отримані у дисертаційній роботі.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі подальшого розвитку набула теорія побудови інваріантних ППС з багаторазовою модуляцією для інфокомунікаційного обладнання автономних об'єктів, що в сукупності з розробленими принципами організації ППС, теоретичними положеннями білінійного моделювання, квадриплексного перетворення та способами адаптивного координатно-параметричного керування зумовило вирішення важливої наукової проблеми створення інваріантних ППС із заданими характеристиками функціонування для апаратних засобів інфокомунікаційного обладнання. При цьому отримано такі основні результати.

1. Обґрунтовано доцільність розвитку положень теорії інваріантності, орієнтованих на побудову інваріантних ППС. Проведені дослідження динамічних можливостей ППС з багаторазовою модуляцією при компенсації координатно-параметричних збурень показали, що ступінь інваріантності ППС визначається повнотою реалізації її функціональних можливостей.

2. Встановлено доцільність використання методів і засобів координатно-параметричного керування з метою реалізації умов інваріантності в ППС з багаторазовою модуляцією, показано необхідність застосування методів адаптації як основи для вирішення суперечності між умовами інваріантності та стійкості в ППС, що дозволило покращити їх динамічні характеристики.

3. Розроблено єдиний методологічний підхід для отримання умов інваріантності у вигляді вимоги незалежності рішення системи диференціальних рівнянь, яка описує ППС, від впливаючих координатно-параметричних збурень, що дозволило оптимізувати алгоритми координатно-параметричного керування інваріантними ППС і підвищити точність реалізації інваріантності.

4. Набула подальшого розвитку теорія білінійних методів дослідження нелінійних систем з багаторазовою модуляцією, що дозволило розробити узагальнену динамічну модель інваріантної ППС на основі диференціальних рівнянь у білінійній формі.

5. Розроблено ефективні алгоритми адаптивного координатно-параметричного керування ППС з багаторазовою модуляцією, що забезпечило безінерційне та незалежне регулювання вихідних координат ППС на програмному рівні за умови мінімізації спотворень вихідного сигналу і компенсації координатно-параметричних збурювальних впливів, причому здійснення умов структурної інваріантності забезпечило формування вихідного сигналу ППС, регулювання його вихідних координат і компенсацію координатно-параметричних збурень у єдиному функціональному вузлі силового тракту.

6. Сформульовано теоретичні положення методу квадриплексного перетворення, які зорієнтовані на аналіз інваріантних ППС з багаторазовою модуляцією та передбачають пряме і зворотне інтегральні перетворення. Розроблено та досліджено методику виконання функціональних операцій у гіперкомплексній області та основні правила алгебри квадриплексного перетворення, що дало можливість формулювати інформаційно повне аналітичне рішення.

7. Розроблено варіанти організації інваріантних ППС та алгоритми керування ними, які передбачають екстраполяцію впливових функцій у форматі дельта-модуляції та цифрову корекцію алгоритмів керування з метою побудови оптимальних за умовами структурної інваріантності систем координатно-параметричного керування, що дозволило розширити сферу фізичної реалізованості умов інваріантності та забезпечити робастність системи.

8. Обґрунтовано доцільність використання релейних складових в алгоритмах керування, що дозволило організувати ковзний режим регулювання нестаціонарної ППС, при якому динамічні властивості системи не залежать від змінних координат об'єкта керування, тобто забезпечуються адаптивні властивості.

9. Подальшого розвитку набули положення теорії нечіткого керування нелінійними системами в умовах неповної інформації про властивості системи і зовнішніх впливів, що дозволило обґрунтувати принцип керування інваріантними ППС на основі спільного використання адаптивного і нечіткого підходів. Сформульовано та розроблено структурну організацію та алгоритм адаптивного керування інваріантними ППС з використанням нечіткої логіки, які дозволяють симетрувати нелінійність структури ППС в умовах невизначеності.

10. Розроблено організацію інваріантної ППС з адаптивним нечітким регулятором, що реалізує нелінійну залежність сигналу адаптації від помилки за рахунок використання експертної бази знань, та декомпозицією алгоритму керування на вектор координатно-параметричного керування і вектор нечіткого керування, що дозволило забезпечити режим “м'якої” адаптації.

11. Теоретично узагальнено принципи структурної організації ППС з багаторазовою модуляцією і алгоритми керування ними, що дозволило створити ефективні інваріантні ППС із заданими характеристиками функціонування, що забезпечують високу оперативність і гнучкість керування.

12. Результати виконаних у дисертації теоретичних досліджень і практичних розробок знайшли застосування на деяких підприємствах, що дозволило підвищити техніко-економічні показники інфокомунікаційного обладнання; окремі положення дисертаційної роботи використовуються у навчальному процесі.

13. Сформульовані в дисертації теоретичні положення, рекомендації та висновки математично обґрунтовані і коректні, які базуються на глибокому теоретичному аналізі, коректній постановці вирішуваних завдань, узгодженні розрахункових та експериментальних даних з раніше відомими з літературних джерел результатами. Достовірність отриманих теоретичних результатів підтверджена експериментальними дослідженнями розроблених ППС.

ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Самков А.В. Математические критерии выбора цепей уравновешивания режимов трехфазных систем с нулевым проводом / А.В.Самков // Сб. науч. трудов Института электодинамики АН УССР. Темат. вип. "Проблемы создания и использовавания возобновляемых источников энергии". - К.: ИЭД АН УССР, 1991. - С. 119 - 124.

2. Мостовяк И.В. Параметрический синтез реактивных элементов для уравновешивания режима трехфазной системи с нестационарной однофазной нагрузкой / И.В.Мостовяк, А.В.Зощенко, А.В.Самков, М.А. Мартыненко, О.В.Данько // Техн. електродинаміка. - 1998. - № 6. - С. 18-20.

3. Мостовяк И.В. Синтез параметрических цепей уравновешивания системы трехфазных напряжений / И.В.Мостовяк, А.Ф.Жаркин, А.В.Самков // Техн. електродинаміка. - 1999. - № 3. - С. 39-42.

4. Липковский К.А. Особенности электропитания "энергоэффективных потребителей" / К.А.Липковский, В.В.Кирик, А.Ф.Жаркин, А.В.Самков // Техн. електродинаміка. Темат. вип. "Моделювання електронних, енергетичних та технологічних систем". - 1999. - Ч.1. - С. 94-96.

5. Новский В.А. Широкодиапазонные трансформаторно-тиристорные преобразователи переменного напряжения с векторным регулированием для электрических сетей с энергоемкими и нелинейными потребителями / В.А.Новский, В.В.Голубев, А.В.Попов, А.В.Самков // Техн. електродинаміка. 2000. - № 2. - С. 30-37.

6. Новський В.О. Швидкодіючий напівпровідниковий перетворювач напруги в електричних мережах із змінюваними та нелінійними навантаженнями / В.О.Новський, О.В.Самков, О.В.Попов // Зб. наук. праць Харк. держ. академії залізн. транспорту. Темат. вип. "Напівпровідникові та мікропроцесорні пристрої в електроенергетичних системах транспорту". - 2000. - Вип. 39. - С. 6-10.

7. Смирнов В.С. Структурно-инвариантные полупроводниковые преобразователи систем электропитания / В.С.Смирнов, А.В.Самков // Техн. електродинаміка. Темат. вип. "Проблеми сучасної електротехніки". - 2000. - Ч. 9. - С. 35-40.

8. Мостовяк И.В. Неуравновешенность режима выпрямителя с активно-емкостной нагрузкой / И.В.Мостовяк, А.В.Самков // Пр. Ін-ту електродинаміки НАН України. Темат. вип. "Електродинаміка": Зб. наук. праць. - К.: ІЕД НАНУ. - 2001. - С. 65-66.

9. Мостовяк И.В. Математическая модель трехфазного мостового выпрямителя с параллельным конденсатором / И.В.Мостовяк, А.Ф.Жаркин, А.В.Самков// Пр. Ін-ту електродинаміки НАН України: Зб. наук. праць. - К.: ІЕД НАНУ. - 2002. - № 3 (3). - С. 68-69.

10. Самков А.В. Электротепловая неустойчивость активных элементов электрических цепей с нелинейной вольт-амперной характеристикой источника / А.В.Самков, Т.В.Суржик, М. Хамрит // Техн. електродинаміка. Темат. вип. "Силова електроніка та енергоефективність". - 2003. - Ч. 3. - С. 108-113.

11. Мостовяк И.В. Синтез нелинейных элементов уравновешенной трехфазной цепи / И.В.Мостовяк, И.М.Фартушок, А.В.Самков // Пр. Ін-ту електродинаміки НАН України: Зб. наук. праць. - К.:ІЕД НАНУ. - 2004. - № 1 (7). - С. 3-6.

12. Мостовяк И.В. Синтез корректирующих переменных реактивных элементов для выпрямительной нагрузки / И.В.Мостовяк, А.Ф.Жаркин, А.В.Самков // Пр. Ін-ту електродинаміки НАН України: Зб. наук. праць. - К.: ІЕД НАНУ. - 2005. - № 1 (10). - С. 105-109.

13. Смирнов В.С. Теоретические аспекты математического моделирования усилительно-преобразовательных систем телекоммуникационных комплексов / В.С.Смирнов, В.Л.Булгач, Н.П.Гниденко, В.И.Чибелис, А.В.Самков // Вісник Держ. ун-ту інформаційно-комунікаційних технологій. 2005. - № 3-4. - Т. 3. - С. 130-134.

14. Смирнов В.С. Аналіз стійкості перетворювальних систем з fuzzy-регуляторами / В.С.Смирнов, Т.В.Булгач, О.В.Самков, Л.В.Устенко // Техн. електродинаміка. Темат. вип. "Силова електроніка та енергоефективність". - 2006. - Ч.2. - С. 51-54.

15. Кривуца В.Г. Теоретические методологические аспекты гиперкомплексного исчисления и его применения к анализу электронных систем с многократной модуляцией / В.Г.Кривуца, В.С.Смирнов, Т.В.Булгач, А.В.Самков // Вісник Держ. ун-ту інформаційно-комунікаційних технологій. 2007. - № 1. - Т. 5. - С. 25-32.

16. Смирнов В.С. Теоретичні аспекти аналізу стійкості інваріантних підсилювально-перетворювальних систем з fuzzy-регуляторами / В.С.Смирнов, О.В.Самков, Т.В.Булгач, В.В.Олійник // Вісник Держ. ун-ту інформаційно-комунікаційних технологій. - 2007. - Спец. вип. - С. 102-107.

17. Кирик В.В. Основні принципи та особливості побудови пристроїв з нечітким логічним контролем /В.В.Кирик О.В.Самков // Пр. Ін-ту електродинаміки НАН України: Зб. наук. праць. - К.: ІЕД НАНУ. - 2007. - Вип. 18. - С. 98-105.

18. Кривуца В.Г. Практические и методологические аспекты организации систем управления с fuzzy-контроллерами / В.Г.Кривуца, В.С.Смирнов, Т.В.Булгач, А.В.Кириленко, В.В.Кирик, А.В.Самков// Вісник Держ. ун-ту інформаційно-комунікаційних технологій. - 2008. - № 3. - Т. 6. - С. 216-223.

19. Жаркин А.Ф. Корректирующие возможности нелинейного индуктивного элемента /А.Ф.Жаркин, И.В.Мостовяк, А.В.Самков// Пр. Ін-ту електродинаміки НАН України: Зб. наук. праць. - К.: ІЕД НАНУ. - 2008. - Вип. 21. - С. 105-109.

20. Смирнов В.С. Организация инвариантных усилительно-преобразовательных систем с прогнозированием для аппаратных средств телекоммуникационного оборудования / В.С.Смирнов, А.В.Самков, Т.В.Булгач // ЗВ'ЯЗОК. - 2009. - № 4. - С. 47-51.

21. Блінов І.В. Аспекти побудови комунікаційних мереж конкурентного ринку електричної енергії на основі сучасних мережних технологій / І.В.Блінов, Г.С. Корхмазов, О.В.Самков, С.Є.Танкевич, В.І.Попович // ПРОМЕЛЕКТРО - 2010. - № 1. - С.26-30.

22. Жаркин А.Ф. Двухэлементная схема компенсации несинусоидального тока в нулевом проводе / А.Ф.Жаркин, И.В.Мостовяк, А.В.Самков // Пр. Ін-ту електродинаміки НАН України: Зб. наук. праць. - К.: ІЕД НАНУ. - 2010.- № 25.- С.33-37.

23. Блінов І.В. Схема ідентифікації учасників та об'єктів на конкурентному ринку електроенергії / І.В.Блінов, В.І.Попович, О.В.Самков, В.Д.Старинець, С.Є. Танкевич // Гідроенергетика України - 2011. - №1. - С.18-21.

24. Самков А.В. Концептуальні аспекти білінійного моделювання інваріантних підсилювально-перетворювальних систем / В.С.Смирнов // ЗВ'ЯЗОК. - 2011. - № 1. - С.34-40.

25. Пат. 17189 А Україна, МПК Н05В39/04. Пристрій дистанційного керування електролампами / Ю.Б.Рибчинський, О.В.Самков, В.Ю.Самкова (Україна). - №96052075; Заявл. 28.05.96; Опубл. 31.10.97, Бюл. №5. - С.3.1.345.

26. Пат. 19468 А Україна, МПК Н04М1/57. Пристрій індикації номера викликаючого абонента на телефонному апараті абонента, що викликається/ О.В.Новський, Ю.Б.Рибчинський, О.В.Самков, В.Ю.Самкова, Ю.Б.Устимов (Україна). - №96051942; Заявл. 17.05.96; Опубл. 25.12.97, Бюл. № 6 (П). - С.3.1.632-633.

27. Пат. 29896 А Україна, МПК Н05В39/04. Обладнання дистанційного керування електролампами/ Ю.Б.Рибчинський, О.В.Самков, В.Ю.Самкова (Україна). - №97104947; Заявл. 08.10.97; Опубл. 15.11.2000, Бюл. № 6 (П). - С.1.121.

28. Новский В.А. Магнитно-полупроводниковые устройства для обеспечения электромагнитной совместимости потребителей в системах автономного электроснабжения / В.А. Новский, А.В.Самков // Состояние и проблемы развития систем автономного электроснабжения: Всесоюзное науч.-техн. совещ., 24 - 26 сент. 1991г., Суздаль: Тез. докл.-Ленинград: Всесоюз. науч.-техн. общество энергетиков и электротехников им. Академика Г. М. Кржижановского. - Л., 1991. - С. 123-125.

29. Мостовяк И.В. Методика синтеза цепей уравновешивания режимов четырехпроводных систем с нестационарными несимметричными нагрузками / И.В. Мостовяк, А.В.Самков // Проблемы преобразовательной техники: V Всесоюз. науч.-техн. конф., 16 - 20 сент. 1991г., Киев: Тез. докл. К.: Ин-т електродинамики НАН Украины, 1991. - Ч. 1. - С. 258-259.

30. Самков А.В. Исследование электромагнитной совместимости однофазных ИВЭП с питающей сетью / А.В.Самков, А.Ф.Жаркин, Н.Н.Каплычный // Электромагнитная совместимость технических средств: Вторая науч.-техн. конф., 8 - 10 сент. 1992г., Санкт-Петербург: Тез. докл. - Санкт-Петербург: Ленинград. обл. правл. науч.-техн. общества судостроителей. Судостроение, 1992. - С. 50-52.

31. Smyrnov V. Theoretical and Methodological Aspects of Intensive-Converter Systems of Telecommunicational Complex Organization / V. Smyrnov , A. Samkov, T. Bulgach // Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunication and Computer Science: Proceedings of the IX-th International Conference TCSET'2006, February 28-March 4, 2006, Lviv-Slavske, Ukraine: Матеріали доп. - Lviv Politechnic National University, 2006. - P. 482.

32. Кривуца В.Г. Теоретические и методологические аспекты гиперкомплексного исчисления и его применения к анализу электронных систем с многократной модуляцией / В.Г.Кривуца, В.С.Смирнов, Т.В.Булгач, О.В.Самков // Сучасні інформаційно-комунікаційні технології /COMINFO' 2006/, 8 -14 жовтня 2006р., Київ - Кацивелі : Тези доп. II Міжнар. наук.-техн. конф. - К.: Держ. ун-т інформ.-комунік. технол. - 2006. - С.7-8.

33. Смирнов В.С. Теоретичні аспекти аналізу стійкості інваріантних підсилювально-перетворювальних систем телекомунікаційних комплексів з fuzzy-регуляторами / В.С.Смирнов, Т.І.Олешко, О.В.Самков, Т.В.Булгач, В.В.Олійник // Проблеми телекомунікацій: Перша наук.-техн. конф., 25 - 27 квітня 2007р., Київ: Зб. тез - К.: НТУ України "КПІ", 2007. - С. 164-165.

34. Смирнов В.С. Организация структурно-инвариантных усилительно-преобразовательных систем с прогнозированием / В.С.Смирнов, А.В.Самков, Т.В.Булгач // Сучасні інформаційно-комунікаційні технології /COMINFO' 2008/, 15 -19 вересня 2008 р., Київ - Лівадія: Тез. доп. IV Міжнар. наук.-техн. конф. - К.: Держ. ун-т інформ.-комунікац. технол. - 2008. - С.56-57.

35. Смирнов В.С. Прикладные аспекты структурной инвариантности и ее применение при построении усилительно-преобразовательных систем / В.С.Смирнов, Т.В.Булгач, А.В.Самков // Сучасні інформаційно-комунікаційні технології /COMINFO' 2009/, 5 - 9 жовтня 2009 р., Київ - Лівадія: Тез. доп. V Міжнар. наук.-техн. конф. - К.: Держ. ун-т інформ.-комунікац. технол. - 2009. - С.137-141.

36. Самков О.В. Засоби компенсації негативного впливу на якість напруги в локальних системах електроживлення з напівпровідниковими перетворювачами / О.В.Самков, В.О.Новський // Відновлювана енергетика XXI століття, 13-17 вересня 2010 р., АР Крим, смт. Миколаївка: Матеріали доп. XXI Міжнар. наук.-практ. конф. - К.: Ін-т відновлюваної енергетики НАН України. - С. 112.

37. Смирнов В.С. Принципы построения структурно-инвариантных усилительно-преобразовательных систем инфокоммуникационного оборудования автономных предметов / В.С.Смирнов, Т.В.Булгач, А.В.Самков // Сучасні інформаційно- комунікаційні технології /COMINFO' 2010/, 4 -8 жовтня 2010 р., Київ - Лівадія: Зб. тез VІ Міжнар. наук.-техн. конф. - К.: Держ. ун-т інформ.-комунікац. технол. - 2010. - С.57-59.

АНОТАЦІЇ

Самков О.В. Інваріантні підсилювально-перетворювальні системи апаратних засобів інфокомунікаційного обладнання автономних об'єктів.

Дисертація на отримання вченого ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.13 «Радіотехнічні прилади та засоби телекомунікації» - Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій, Київ, 2011.

Дисертація присвячена розвитку теорії побудови інваріантних підсилювально-перетворювальних систем (ППС) із багаторазовою модуляцією та заданими характеристиками функціонування.

У роботі проведено аналіз функціональних та динамічних можливостей ППС із багаторазовою модуляцією щодо компенсації координатно-параметричних збурювальних впливів. Обґрунтовано методологічний підхід до отримання умов інваріантності і сформульовано положення про структурну інваріантність ППС.

У роботі набула подальшого розвитку теорія білінійного моделювання дослідження нелінійних ППС із багаторазовою модуляцією.

Розроблено теоретичні положення, які зорієнтовані на вирішення задачі моделювання систем з багаторазовою модуляцією на основі апарата гіперкомплексного обчислення. Сформульовано метод квадриплексного перетворення для аналізу систем із багаторазовою модуляцією, який передбачає пряме і зворотне інтегральні перетворення. Розроблено і досліджено методику виконання функціональних операцій у гіперкомплексній області.

На основі проведених досліджень запропоновано ефективні алгоритми адаптивного координатно-параметричного управління ППС з багаторазовою модуляцією, що забезпечило безінерційне та незалежне регулювання вихідних координат ППС на програмному рівні.

Запропоновано варіанти організації багатофункціональних інваріантних ППС та алгоритми керування ними.

Розроблено структурну організацію та алгоритм адаптивного управління інваріантними ППС з використанням нечіткої логіки, які дозволяють симетрувати нелінійність об'єкта управління в умовах невизначеності.

Результати виконаних у дисертації теоретичних досліджень, практичних рекомендацій та висновків використано при створенні багатофункціональних інваріантних ППС та у навчальному процесі.

Ключові слова: інваріантна підсилювально-перетворювальна система, багатофункціональність, багаторазова модуляція, інфокомунікаційне обладнання, автономні об'єкти.

Самков А.В. Инвариантные усилительно-преобразовательные системы аппаратных средств инфокоммуникационного оборудования автономных объектов.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.02.13 "Радиотехнические приборы и средства телекоммуникации" - Государственный университет информационных и коммуникационных технологий, Киев, 2011.

Диссертация посвящена развитию теории построения инвариантных систем преобразования параметров электроэнергии с многократной модуляцией и заданными характеристиками функционирования.

В работе проведен анализ функциональных и динамических возможностей усилительно-преобразовательных систем (УПС) с многократной модуляцией по компенсации координатно-параметрических возмущающих воздействий. Исследования условий инвариантности в УПС и особенностей их реализации показали, что степень инвариантности УПС определяется полнотой реализации их функциональных и динамических возможностей. Установлено, что многофункциональность УПС предусматривает возможность формирования (воспроизведения) заданного выходного сигнала с требуемой точностью и предполагает инвариантность выходных координат не только к координатно-параметрическим возмущениям, но и к виду преобразуемой электроэнергии и вариациям ее координат. Обоснован методологический подход к получению условий инвариантности в виде требования независимости решения рассматриваемой УПС системы дифференциальных уравнений от вектора воздействующих координатно-параметрических возмущений, что позволило оптимизировать алгоритмы координатно-параметрического управления многофункциональными УПС и повысить точность реализации условий инвариантности.

Сформулировано положение о структурной инвариантности УПС, которое предусматривает инвариантность структурной организации УПС по отношению к его функциональному назначению в виде необходимого и достаточного условий, причем достаточным условием является наличие многократной, по меньшей мере, двухкратной, модуляции входного воздействия при одновременном совмещении функции формирования, регулирования выходного сигнала и компенсации координатно-параметрических возмущений в едином функциональном узле. Выполнение условий структурной инвариантности позволило реализовать положение о симметрировании нелинейных каналов передачи общего возмущения на программном уровне в соответствии с алгоритмом преобразования "модуляция-демодуляция".

В работе получила дальнейшее развитие теория билинейного моделирования исследования нелинейных УПС с многократной модуляцией, что позволило разработать обобщенную динамическую модель многофункциональной УПС, основанную на представлении дифференциальных уравнений билинейными формами.

Разработаны теоретические положения, ориентированные на решение задачи моделирования систем с многократной модуляцией на основе аппарата гиперкомплексного исчисления.

Сформулирован метод квадриплексного преобразования для анализа систем с многократной модуляцией, предусматривающий прямое и обратное интегральные преобразования, разработана и исследована методика выполнения функциональных операций в гиперкомплексной области.

На основе проведенных исследований предложены эффективные алгоритмы адаптивного координатно-параметрического управления УПС с многократной модуляцией, что обеспечило безынерционное и независимое регулирование выходных координат УПС на программном уровне.

Получили дальнейшее развитие положения теории нечеткого управления нелинейными УПС в условиях неполноты информации о свойствах системы и внешних воздействий. Разработана структурная организация и алгоритм адаптивного управления инвариантными УПС с использованием нечеткой логики, позволяющие симметрировать нелинейность объекта управления в условиях неопределенности.

Теоретически обобщены принципы структурной организации многофункциональных УПС и АУ ими, которые предусматривают цифровую коррекцию УПС, что позволило расширить область физической реализуемости условий структурной инвариантности и обеспечить робастность системы, а также создать инвариантные системы с заданными характеристиками функционирования, обеспечивающие высокую оперативность и гибкость управления автономными объектами.

Результаты выполненных в диссертации теоретических исследований, практических рекомендаций и выводов использованы при создании многофункциональных инвариантных УПС и в учебном процессе.

Ключевые слова: инвариантная усилительно-преобразовательная система, многофункциональность, многократная модуляция, инфокоммуникационное оборудование, автономные объекты.

Samkov O.V. Invariant amplification-conversion systems of hardware for info-communication equipment of self-contained entities.

The thesis for a doctor's degree in engineering sciences on speciality 05.02.13 “Radiotechnical devices and telecommunications” - State University of Information and Communication Technologies, Kyiv, 2011.

The thesis is dedicated to development of the construction theory for invariant amplification-conversion systems with a multiple modulation and given characteristics of functioning.

The analysis of functional and dynamic potentialities of amplification-conversion systems with a multiple modulation by compensation of coordinate-parametric perturbing effects is carried out.

The methodological approach to obtain conditions of invariance is grounded and the statements concerning structural invariance of the amplification-conversion systems is formulated.

The theory of bilinear modeling for studying the non-linear amplification-conversion systems with a multiple modulation is developed.

The theoretical postulates for modeling of the systems with a multiple modulation based on apparatus of hypercomplex computations are proposed. In order to analyze the systems with a multiple modulation, the method of quadriplex conversion that stipulates both direct and reverse conversion is developed. The technique realizing the functional operations in hypercomplex conversion is developed and studied.

On the basis of research results the effective algorithms of adaptive coordinate-parametric control for amplification-conversion systems with a multiple modulation are proposed. They provide lag-free and independent regulation of output coordinates of the systems at program level.

Different variants for organization of multifunctional invariant amplification-conversion systems and control algorithms are given.

The structural organization and algorithm for adaptive control of invariant amplification-conversion systems using fuzzy logic are developed. They give a possibility to balance nonlinearity of controlled entities under indeterminate conditions.

Key words: invariant amplification-conversion system, multifunctionality, multiple modulation, info-communication equipment, self-contained entities.

Размещено на Allbest.ur