Найти

Результаты поиска

• НЕЙРОСЕТЕВАЯ АППРОКСИМАЦИЯ МОДЕЛЬНО-ПРОГНОЗИРУЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ СИСТЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ ДИНАМИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА

  Б.А. Комаров , С. В. Леонов , Т.Е. Мамонова

  276-287

  2025-12-30

  Аннотация ▼

  Актуальность.  При решении задач стабилизации динамических объектов достаточно широко применяется классическое модельно-прогнозирующее управление. Оно обеспечивает высокое качество управления за счёт решения задачи оптимизации на каждом шаге, однако обладает значительными вычислительными затратами, что ограничивает его применение в системах реального времени с высокими требованиями к частоте обновления. Поэтому вопрос исследования применимости нейросетевого регулятора, обученного на модельно-прогнозирующем регуляторе (MPC) при решении задачи стабилизации положения динамического объекта при ограниченном вычислительном и временном ресурсе является актуальной. Цель. Целью представленной работы было разработать и исследовать нейросетевой регулятор, обученный на основе MPC-регулятора, для стабилизации положения динамического объекта на подвижной платформе. Методы. При выполнении работы использовались методы системного анализа, имитационного моделирования, а также экспериментальные испытания на стенде. Результаты и выводы.  В рамках исследования разработан и обучен нейросетевой регулятор, аппроксимирующий поведение MPC на основе данных, полученных при управлении реальной балансировочной платформой. Обучение проводилось по входным и выходным данным MPC без использования внутренней модели системы, что позволило воспроизвести динамику регулятора при существенно меньших вычислительных затратах. Экспериментальные результаты показали, что нейросетевая модель обеспечивает качество стабилизации, сопоставимое с оригинальным MPC, при этом время вычислений сократилось с 47 мс до 1.6 мс, что составило значение ускорения в 29 раз. Предложенный подход демонстрирует потенциал нейросетевых методов управления в задачах замещения сложных оптимизационных регуляторов для систем с ограниченными вычислительными ресурсами.

• МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИБРИДНОГО РЕГУЛЯТОРА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРАМИ ПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ

  Аль-Шамки Амир Абдулкадим Оуда, В.В. Шадрина , В.Г. Галалу

  2022-08-09

  Аннотация ▼

  Одной из самых распространенных технологических операций является сварка отдель-
  ных деталей и блоков. Сварка находит широкое применение в судостроении, авиационной,
  оборонной и химической промышленности, при строительстве нефте- и газопроводов. При
  этом к качеству сварного шва предъявляются весьма жесткие требования по прочности,
  отсутствию пустот и каверн, работоспособности при высоких давлениях (до 100 кГс/см²) и
  в широком диапазоне температур (±50ºС). Наиболее полно этим требованиям соответству-
  ет плазменная (аргоновая) сварка. Выполнен краткий аналитический обзор по теме исследо-
  вания. Показано, что перспективным направлением развития систем управления плазменной
  сваркой является применение гибридных регуляторов, созданных на основе классических ме-
  тодов автоматического управления и нечетком регулировании, формализующем усредненные
  знания экспертов. Нечеткий компонент (знание экспертов) должен быть доступен для бы-
  строго и простого ввода в регулятор. Была разработана структурная схема и модель одного
  канала гибридного регулятора в среде Matlab Simulink. Моделировался канал управления силой
  тока с использованием нечеткого регулятора из библиотеки Fuzzy Logic, с применением алго-
  ритма нечеткого вывода Мамдани. Задавалось 19 вариантов лингвистических и нечетких
  переменных, была получена поверхность функции принадлежности переменных. Следует
  отметить возможность быстрого ввода лингвистических оценок экспертов в память гиб-
  ридного регулятора. Анализировалось поведение моделей гибридного регулятора и стандарт-
  ных ПИ и ПИД -регуляторов при единичном ступенчатом воздействии. Гибридный регулятор
  обеспечивает существенно лучшие показатели качества (в 2,5-3 раза), чем стандартные
  регуляторы. Гибридный регулятор выходит на установившийся режим через 6с, ПИД-
  регулятор – через 13с, ПИ-регулятор – через 15с, причем стандартные регуляторы имеют перерегулирование (первый выброс) до 50%. Таким образом показана реальная возможность
  построения нечёткого гибридного регулятора с заданными характеристиками. Возможна
  реализация гибридного регулятора в виде ПЛИС

• ГИБРИДНАЯ МЕТОДИКА ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМЫ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО ПРИОРИТЕТНОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ

  С.А. Ткалич

  2022-03-02

  Аннотация ▼

  Рассматривается задача построения системы принятия решений в рамках автома-
  тизированных систем безаварийного управления технологическими процессами на основе
  моделей прогнозирования. Представлен анализ моделей и методов прогнозирования аварий-
  ных ситуаций. Сформулирована задача разработки методики практической реализации
  системы на основе интегрального критерия безаварийного управления, учитывающего
  запасы времени на приведение процесса в нормальное состояние (система прогнозирования
  аварийных ситуаций) и ресурсную составляющую (система планово-предупредительного
  обслуживания). Сделан вывод о целесообразности построения систем принятия решений и
  автоматизированных систем управления на основе моделей прогнозирования, как наиболее
  перспективного подхода к решению задачи безаварийного управления технологическими
  процессами. Принцип построения системы принятия решений основан на использовании
  интегрального критерия безаварийного управления. Представлена блок - схема алгоритма
  расчёта интегрального критерия безаварийного управления. Предложена гибридная мето-
  дика практической реализации подобных систем на основе приоритетного регулирования,
  включающего в себя и штатный регулятор. Описана процедура формирования приоритет-
  ных регуляторов по данным прогноза. Приведена блок-схема алгоритма приоритетного
  регулятора, определяющего критический параметр на основе теории чувствительности.
  В случае положительного прогноза на аварию происходит выбор критического параметра
  по максимуму коэффициента чувствительности и на штатный регулятор из матрицы
  критических значений подается в качестве уставки минимальное или максимальное значе-
  ние параметра в зависимости от знака скорости его изменения. Дана структура системы
  принятия решения на основе концепции безаварийного управления технологическими про-
  цессами. Станция безаварийного управления формирует данные для модуля принятия ре-
  шения на основе композиционной модели прогнозирования аварийных ситуаций и инте-
  грального критерия безаварийного управления. Приведена блок-схема алгоритма модуля
  принятия решения по приоритетному регулированию.

• РАЗРАБОТКА РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ УПРАЛВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМИ ПРОЦЕССАМИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕССА

  А.Л. Ляшенко

  2021-12-24

  Аннотация ▼

  Рассмотрена необходимость регулирования температуры теплоносителя в гидрав-
  лических прессах, обеспечивающих горячее склеивание фанеры, регулирование давления в
  каналах пресса и поддержания технологических параметров на заданном уровне. В качест-
  ве объекта управления рассмотрен колонный гидравлический пресс П-714-Б для горячего
  склеивания фанеры, установленный на Усть-Ижорском фанерном комбинате. В статье
  представлено описание колонного гидравлического пресса. Для мониторинга параметров
  представленной установки фанерного производства, предлагается рассмотреть нагрева-
  тельные плиты пресса и пакеты фанеры как объект с распределенными параметрами.
  Для разработки математической модели объекта управления была рассмотрена функцио-
  нальная схема данного устройства с основным оборудованием и технологическими пото-
  ками теплоносителя. Разработана методика моделирования объектов данного класса как
  объектов с распределёнными параметрами. Рассмотрение процессов, протекающих в каналах нагревательных плит, позволило составить дифференциальные уравнения движения,
  описывающие течение рабочей среды в системе каналов. Разработанная методика мате-
  матического моделирования распространения тепла в нагревательных плитах пресса и
  пакетах фанеры позволила составить математическую модель для рассматриваемого
  объекта. Данная математическая модель получилась достаточно сложной, и решить
  полученную систему дифференциальных уравнений в частных производных аналитически
  (выделить передаточную функцию) не представляется возможным. Для численного анали-
  за рассматриваемого объекта управления были составлены дискретная модель уравнений
  и вычислительный алгоритм. В процессе составления дискретных моделей были решены
  задачи «стыковки» граничных условий, обеспечения устойчивости вычислительной схемы и
  выбраны шаги дискретизации по пространственным переменным. Для компьютерного
  моделирования было специально разработано программное обеспечение. С его помощью
  были рассчитаны значения температур в контрольных точках. Представленная матема-
  тическая модель позволила произвести численный эксперимент, в результате которого
  были получены частотные характеристики исследуемого объекта. Данные характеристи-
  ки были использованы при синтезе распределенного высокоточного регулятора.

• СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ АСТАТИЧЕСКОГО РЕГУЛЯТОРА ДЛЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ «ЛЕТАЮЩЕЙ ПЛАТФОРМОЙ»

  О.Ю. Воронков

  2021-08-11

  Аннотация ▼

  Работа посвящена синергетическому синтезу астатического гарантирующего регу-
  лятора для иерархической системы управления летательным аппаратом. Статья содер-
  жит общее описание вертикально взлетающего аппарата типа «летающая платформа» и
  астатического гарантирующего регулятора на основе интеграторов. Астатический регу-
  лятор должен обеспечить асимптотическую устойчивость замкнутой системы, выполне-
  ние технологических инвариантов, оценку неизмеряемых внешних воздействий по текущим
  значениям измеряемых координат состояния и парирование кусочно-постоянных внешнихвозмущений (например, ветровых), приводящих к случайным изменениям высоты полёта,
  углов тангажа и крена. Также в статье приведена расширенная математическая модель
  «летающей платформы» в режиме вертикального движения в условиях внешних кусочно-
  постоянных возмущающих воздействий, включающая уравнения оценок возмущений, и на
  основе заданных технологических инвариантов синтезированы алгоритмы управления
  верхнего уровня иерархии. Кроме этого, приведены уравнения интеграторов, которые обя-
  заны входить в состав астатического регулятора и связаны с уравнениями оценок возму-
  щающих воздействий. В рамках синергетической теории управления интеграторы не при-
  водят к ухудшению устойчивости замкнутой системы, потому что метод аналитическо-
  го конструирования агрегированных регуляторов гарантирует асимптотическую устой-
  чивость динамической системы. Наконец, показаны результаты компьютерного модели-
  рования нелинейной динамики верхнего и нижнего уровней иерархии в условиях возмущённо-
  го движения с парированием внешних возмущений интеграторами астатического регуля-
  тора, а также результаты компьютерного моделирования нелинейной динамики аппара-
  та в условиях возмущённого движения без этого регулятора для возможности наглядной
  оценки качества работы регулятора путём сравнения. Актуальность работы состоит в
  необходимости создания вертикально взлетающего аппарата типа «летающая платфор-
  ма» для повышения эффективности спасения людей из зон бедствий, где вертолёты и дру-
  гие современные средства не справляются с задачами. Научная новизна работы заключена
  в применении синергетических подходов к разработке системы балансировки пространст-
  венного положения аппарата, оснащённой астатическим гарантирующим регулятором
  для парирования возмущающих воздействий.

• ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ УРОВНЕМ МЕТАЛЛА В КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ МНЛЗ

  О. С. Волуева

  2021-02-13

  Аннотация ▼

  Одной из главных задач при получении непрерывно-литой стальной заготовки явля-
  ется обеспечение внутренней однородности слитка, которая во многом определяется про-
  цессами начальной кристаллизации. Несовершенство управления процессом разливки на
  начальном участке «стальковш-промковш-кристаллизатор», а именно уровнем металла в
  кристаллизаторе, приводит к возникновению не только внутренней неоднородности, но и
  дефектов поверхности, а также искажению формы заготовки. Так, падение уровня ниже
  заданного значения ведет к окислению внутренней поверхности образовавшейся корочки
  слитка и его структурной неоднородности. При повышении уровня металла происходит
  перелив за твердую корку, что приводит к увеличению глубины следов качания и захвату
  неметаллических и шлаковых включений. Поэтому важнейшим технологическим элемен-
  том машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) является кристаллизатор. Научная и
  техническая сложность задачи управления уровнем обусловлена отсутствием технических
  средств, способных осуществлять измерение уровня металла в реальных технологических
  условиях с требуемой точностью, а также изменения параметров объекта в процессе
  эксплуатации и в нестационарных режимах работы. Одним из направлений повышения
  эффективности управления стабилизацией уровня металла в кристаллизаторе МНЛЗ яв-
  ляется модернизация существующих систем управления за счет внедрения новых алгорит-
  мов управления. Для этого необходимо выделить факторы, влияющие на стабильность
  уровня металла, с целью их оценки и компенсации. В работе предложено использовать
  принцип комбинированного управления на основе компенсации основных возмущений и об-
  ратной связи по регулируемой координате. Выполнен синтез статических компенсаторов
  с постоянным и переменным коэффициентом компенсации в соответствии с принципом
  инвариантности, что позволило значительно уменьшить отклонение управляемой величи-
  ны в нестационарных режимах работы.