2. ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ ПЛАТФОРМЫ СТРОИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ

2.1. Методика теоретических исследований системы управления положением платформы строительной машины

Системный подход является общепринятым направлением методологии, определяющим ориентацию научных исследований, и занимает ведущее место в научном познании. В связи с этим в данной работе системный подход использовался в качестве общей методики теоретических исследований системы управления положением платформы строительной машины [3].

Суть системного подхода состоит в том, что система управления положением платформы строительной машины рассматривается как ограниченное множество элементов, объединенных в единое целое связями. Группы элементов, объединенных одним функционально завершенным агрегатом, будут являться подсистемами. Целостность системы управления положением платформы строительной машины заключается в том, что ее свойства не могут быть поняты и оценены без знания свойств ее подсистем. Иерархичность и структурность системы характеризуется тем, что каждая ее подсистема может рассматриваться, в свою очередь, как система с возможностью ее описания с помощью сети связей. Множество моделей, которыми может быть описана система по различным аспектам, является одним из основных принципов системного подхода. Принцип взаимозависимости определяет рассмотрение свойств системы во взаимосвязи с окружающей средой [3].

Решение задач работы с применением системного анализа представлено следующими этапами [3]:

1) постановка задачи: определение объекта и предмета исследования; определение критерия эффективности для процесса управления положением платформы строительной машины;

2) решение поставленных задач: определение структуры процесса управления положением платформы строительной машины; разбиение системы управления положением платформы строительной машины на подсистемы; составление математических моделей подсистем и общей модели системы управления положением платформы строительной машины;

3) анализ системы: обоснование параметров устройства управления положением платформы строительной машины, влияющих на критерий эффективности, и их границ; анализ полученной математической модели сложной динамической системы управления положением платформы строительной машины; получение численных зависимостей эффективности основных параметров устройства управления положением платформы строительной машины;

4) синтез системы: выявление функциональных зависимостей критерия эффективности от основных параметров устройства управления положением платформы строительной машины; оптимизация основных параметров устройства управления положением платформы строительной машины согласно целевой функции выбранного критерия эффективности; составление инженерной методики расчета оптимальных значений параметров и САПР основных параметров устройства управления положением платформы строительной машины.

Математическое моделирование составляет основу теоретических исследований работы, при этом исследуемый объект заменяется его математической моделью, которая отражает с достаточной степенью точности исследуемые свойства объекта.

Составление математической модели проведено путем широко распространенного описания подсистем – при помощи передаточных и статистических функций, а также дифференциальных уравнений, описывающих исследуемые свойства объекта [3].

Математическое моделирование сложной динамической системы управления положением платформы строительной машины проведено на ПЭВМ с процессором Intel Core Duo 1,50 ГГц с объемом ОЗУ 1 ГБ в программном комплексе MATLAB R2009a [4, 27]. Такой способ имеет ряд преимуществ перед натурными испытаниями: дешевизна исследований; вмешательство извне на любой стадии исследований; возможность моделирования условий эксперимента, которые невозможно воспроизвести в реальных условиях.

При составлении математической модели системы управления положением платформы строительной машины в данной работе рассматривалась сложная динамическая система, на которую действуют как управляющие, так и возмущающие воздействия, имеющие стохастическую природу. Параметры гидропривода также изменяются во времени, но эти изменения несоизмеримо малы по сравнению с изменениями внешних воздействий, поэтому при моделировании подсистемы гидропривода он представлен системой с фиксированными параметрами [3, 21].