ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ИНТЕГРАЛЬНОЙ АДАПТАЦИИ ДЛЯ СИНТЕЗА АДАПТИВНЫХ ЗАКОНОВ УПРАВЛЕНИЯ ПНЕВМОПРИВОДОМ В УСЛОВИЯХ ГАРМОНИЧЕСКОГО ВОЗМУЩЕНИЯ

  • Е. Н. Обухова Донской государственный технический университет
Ключевые слова: Электропневматическая система, инвариантные многообразия, фазовые переменные, гармоническое возмущение, интегральная адаптация

Аннотация

Активное использование электропневматических систем в различных сферах про-
мышленной автоматизации обусловлено такими достаточно высокими эксплуатационны-
ми показателями пневмопривода как надежность, быстродействие, низкая стоимость,
доступность использования в условиях высокой влажности, а так же во взрыво- и пожа-
роопасных средах. В статье приведен краткий анализ отечественных и зарубежных науч-
ных работ, посвященных разработке различных методов управления пневматической системой, в которых ставится задача синтеза эффективных законов управления обладающих
адаптационными свойствами к внешним возмущениям. Целью данной работы является
разработка адаптивного нелинейного синергетического закона управления для подавления
возмущающего воздействия, которое было задано и аддитивно введено в математическую
модель в виде гармонической функции. Синтез адаптивного закона управления проводился
посредством метода интегральной адаптации, входящего в концепцию синергетической
теории управления. Полученные результаты компьютерного моделирования подтвержда-
ют адаптационные свойства полученных нелинейных синергетических законов управления
и достижения поставленной технологической цели управления – перемещение штока в
заданное положение в условиях гармонического возмущения. Одним из важных этапов ана-
лиза представленных в данной работе результатов является проведение эксперименталь-
ных исследований, которые позволяют проверить работоспособность полученных анали-
тическим путем синтезированных нелинейных синергетических законов управления на
учебно-экспериментальном стенде пневматических приводов вертикального и горизон-
тального перемещения компании Camozzi. Для практической реализации полученных синер-
гетических законов управления было произведено программирование контроллера в инст-
рументальной среде разработки программ для промышленной автоматизации CoDeSys на
графическом языке функциональных блоковых диаграмм FBD (Function Block Diagram)
МЭК 61131-3 программирования.

Литература

1. Liu G., Li G., Z. Peng, Pan H. Adaptive Neural Network Dynamic Surface Control Algorithm
for Pneumatic Servo System, Proceedings of the 11th International Conference on Modelling,
Identification and Control (ICMIC2019), pp. 821-829.
2. Zuo H., Tao G. Cross-coupling integral adaptive robust posture control of a pneumatic parallel
platform, Mechanical Engineering, Control Science and Information Engineering, Journal of
Central South University, 2016, Vol. 23, pp. 2036-2047.
3. Ren H., Fan J. Adaptive backstepping slide mode control of pneumatic position servo system,
Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2016, Vol. 29, pp. 1003-1009.
4. Meng D., Tao G., Li A., Li W. Motion synchronization of dual-cylinder pneumatic servo systems
with integration of adaptive robust control and cross-coupling approach, Journal of
Zhejiang University SCIENCE C, 2014, Vol. 15, pp. 651-663.
5. Li A., Meng D., Lu B., Li Q. Nonlinear cascade control of single-rod pneumatic actuator based
on an extended disturbance observer, Journal of Central South University, 2019, Vol. 26,
pp. 1637-1648.
6. Tóthová M., Pitel J., Hošovský A. Simulation of Hybrid Fuzzy Adaptive Control of Pneumatic
Muscle Actuator, Proceedings of the 4th Computer Science On-line Conference (CSOC2015),
Intelligent Systems in Cybernetics and Automation Theory, 2015, Vol. 2, pp. 239-246.
7. Qian P., Tao G., Meng D., Liu H. A modified direct adaptive robust motion trajectory tracking
controller of a pneumatic system, Journal of Zhejiang University SCIENCE C, 2014, Vol. 15,
pp. 878-891.
8. Tao G., Shang C., Meng D., Zhou C. Posture control of a 3-RPS pneumatic parallel platform
with parameter initialization and an adaptive robust method, Frontiers of Information Technology
& Electronic Engineering, 2017, Vol. 18, pp. 303-316.
9. Meng D., Tao G., Zhu X. Adaptive robust motion trajectory tracking control of pneumatic cylinders,
Journal of Central South University, 2013, Vol. 20, pp. 3445-3460.
10. Meng D., Tao G., Liu H., Zhu X. Adaptive robust motion trajectory tracking control of pneumatic
cylinders with LuGre model-based friction compensation, Chinese Journal of Mechanical
Engineering, 2014, Vol. 27, pp. 802-815.
11. Tran X., Nguyen V., Nguyen N.C., Pham D.T., Pha V.L. Sliding mode control for a pneumatic
servo system with friction compensation, International Conference on Engineering Research and
Applications (ICERA 2019): Advances in Engineering Research and Application, pp. 648-656.
12. Kien C.V., Anh H.P.H. Enhanced adaptive fuzzy sliding mode control for nonlinear uncertain
serial pneumatic artificial muscle robot system, International Conference on Advances in
Computational Mechanics ACOME 2017: Proceedings of the International Conference on Advances
in Computational Mechanics, 2017, pp. 1033-1050.
13. Chen, H.-Y., Liang J.-W. Adaptive wavelet neural network controller for active suppression
control of a diaphragm-type pneumatic vibration isolator, International Journal of Control,
Automation and Systems, 2017, Vol. 15, pp. 1456-1465.
14. Meng D., Tao G., Ban W., Qian P. Adaptive robust output force tracking control of pneumatic
cylinder while maximizing/minimizing its stiffness, Journal of Central South University,
2013,Vol. 20, pp. 1510-1518.
15. Lee L., Li I. Design and implementation of a robust FNN-based adaptive sliding-mode controller
for pneumatic actuator systems, Journal of Mechanical Science and Technology, 2016,
Vol. 30, pp. 381-396.
16. Kolesnikov A.A., Veselov G.E., Popov A.N., Kolesnikov Al.A., Topchiev B.V., Mushenko A.S.,
Kobzev V.A. Sinergeticheskie metody upravleniya slozhnymi sistemami: mekhanicheskie i
elektromekhanicheskie sistemy [Synergetic methods for managing complex systems: mechanical
and Electromechanical systems]. 2nd ed. Moscow: Librokom, 2013, 304 p.
17. Kuz'menko A.A. Integral'naya adaptatsiya vysokogo poryadka v zadachakh sinteza nelineynykh sistem
upravleniya [High-order integral adaptation in problems of synthesis of nonlinear control systems],
Informatika i sistemy upravleniya [Informatics and control systems], 2018, No. 1 (55), pp. 142-153.
18. Kuz'menko A.A. Sinergeticheskoe upravlenie nelineynymi tekhnicheskimi sistemami:
integral'naya adaptatsiya vysokogo poryadka [Synergetic control of nonlinear technical systems:
high-order integral adaptation], VIII Vserossiyskaya nauchnaya konferentsiya "Sistemnyy
sintez i prikladnaya sinergetika": Sb. nauchnykh trudov. Yuzhnyy federal'nyy universitet [VIII
all-Russian scientific conference "System synthesis and applied synergetics": Collection of
scientific papers. Southern Federal University, 2017], 2017, pp. 50-60.
19. Kolesnikov A.A., Kolesnikov Al.A., Kuz'menko A.A. Metod AKAR i teoriya adaptivnogo
upravleniya v zadachakh sinteza nelineynykh sistem upravleniya [AKAR method and adaptive
control theory in problems of synthesis of nonlinear control systems], Mekhatronika,
avtomatizatsiya, upravlenie [Mechatronics, automation, control], 2017, Vol. 18, No. 9,
pp. 579-589.
20. Veselov G.E., Sinitsyn A.S. Sintez sistemy upravleniya adaptivnoy podveskoy s uchetom
fizicheskikh ogranicheniy amortizatora [Synthesis of adaptive suspension control system taking
into account the physical limitations of the shock absorber], Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie
nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2015, No. 7 (168), pp. 170-184.
Опубликован
2020-11-22
Выпуск
Раздел
РАЗДЕЛ III. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И НЕЛИНЕЙНАЯ ДИНАМИКА