СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНЫХ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН

 

Семенов М.Ф. (СПб ГЛТА, г.С-Петербург, РФ)

 

There optimal skidding system's syntheses problem is reviewed.

 

В лесозаготовительной промышленности и в лесном хозяйстве находят широкое применение трелевочные тракторы Онежского тракторного завода с различными техническими параметрами и решениями, которые должны соответствовать условиям их эксплуатации и технологии работ. На базе трелевочных тракторов создаются различные лесные машины. Поэтому постановка и решение задачи синтеза оптимальных лесозаготовительных машин позволит определить их оптимальные параметры и режимы работы с учетом технологии лесосечных работ.

Оптимальными системами обычно называются системы автоматического управления и системы передачи и переработки информации, наилучшие в том или ином смысле. Эти системы могут быть как с обратными связями, так и без них. (Справочное пособие по теории систем автоматического управления и регулирования:/Под общей ред. проф. Е.А.Санковского. -Минск: Вышейшая школа, 1978. -363с.)

   Задача синтеза оптимальных лесозаготовительных машин включает в себя следующие этапы:

-     определение математической модели объекта управления, т.е. определение функциональной зависимости выходной величины угла поворота вала трансмиссии от входного воздействия со стороны волока на объект, которая может быть задана различными способами, и, в частности, системой дифференциальных уравнений или передаточными функциями трелевочной системы;

-     оценку ограничений как внутренних, присущих объекту управления физических процессов, так и наложенных искусственно, извне;

-     определение желаемого поведения объекта управления;

-     задание определенной цели управления и выбор в соответствии с этой целью критерия оптимальности функционирования, характеризующего эффективность управления;

-     определение стратегии управляющего устройства, т.е. такого алгоритма работы этого устройства, который при указанных выше условиях обеспечивает экстремум критерия оптимальности, т.е. максимальную эффективность управления;

-     схемную реализацию управляющего устройства в соответствии с найденным алгоритмом его работы.

Качество синтезируемой оптимальной лесозаготовительной машины зависит от правильности выбора критерия оптимальности, который характеризует эффективность управления, а достижение экстремума этого критерия является целью управления. Обоснование выбора того или иного критерия оптимальности связано с конкретными технико-экономическими условиями работы лесных машин в теории оптимальных систем не рассматриваются. Любой критерий оптимальности есть аналитическая оценка оптимизируемого качества системы, зависящая от ее параметров, задающего и возмущающих воздействий на нее и входного воздействия на объект управления, формируемого управляющим устройством.

Обычно критерий оптимальности выражается в виде функционала качества, зависящего от функции управления, а оптимальное управление определяется как функция, реализующая экстремум критерия качества, т.е. функционала. Например, если к трелевочной системе предъявляются требования максимальной точности, то критерием оптимальности может служить интеграл

 

Такое управление и процессы в трелевочной системе являются оптимальными. Отклонение критерия I от экстремального значения может служить мерой ухудшения качества трелевочной системы. Обычно ставится задача достижения экстремума одного функционала, но могут накладываться дополнительные условия и ограничения на любые другие функции и функционалы. При этом определяются дифференциальные уравнения, передаточные функции с взаимосвязью конструктивных параметров трелевочной системы, статистические характеристики микропрофилей лесных волоков и методика поиска экстремума функционала.

В качестве технического решения управляющего устройства, обеспечивающего экстремальное значение критерия функционирования лесозаготовительной системы машин являются ее модули, например технологический, транспортный и другие. Различное сочетание модулей в зависимости от гибкой технологии лесосечных работ обеспечивает оптимальное управление лесозаготовительными машинами и повышение эффективности их применения.