Найти

Результаты поиска

• АНАЛИЗ ТРАДИЦИОННЫХ И НЕЙРОСЕТЕВЫХ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ В РОБОТОТЕХНИКЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ГИБРИДНЫХ ПОДХОДОВ

  А. И. Татауров , В.Е. Вавилов

  287-298

  2025-12-30

  Аннотация ▼

  Целью настоящего исследования является сравнительный анализ традиционных и нейросетевых методов управления электроприводами в робототехнике, с акцентом на выявление их сильных и слабых сторон, определение областей применения и оценку перспектив развития гибридных подходов. Эффективное управление электроприводами является критически важным для современных робототехнических систем, которые должны демонстрировать высокую производительность, надежность и универсальность в различных областях применения. В частности, актуальными задачами являются обеспечение высокоточного отслеживания траектории, энергоэффективного управления, робастного управления в условиях неопределенностей и возмущений, управление с учетом ограничений, а также синхронизированное и координированное управление несколькими электроприводами. В связи с этим, вопросы оптимизации управления электроприводами, обеспечивающих точность движения, энергоэффективность и адаптацию к изменяющимся условиям, приобретают первостепенное значение. Для достижения этой цели были поставлены следующие взаимосвязанные задачи: систематизация, анализ особенностей и применения традиционных методов управления электроприводами, таких как PID-регуляторы, фильтры Калмана, управление скользящим режимом, модельное прогнозирующее управление; рассмотрение основных подходов к управлению электроприводами на основе нейронных сетей, включая сети прямого распространения, рекуррентные нейронные сети, радиально-базисные функции, нейро-нечеткие системы и обучение с подкреплением; анализ рассмотренных методов с целью выявления их преимуществ и ограничений с точки зрения таких ключевых параметров, как точность отслеживания траектории, робастность к возмущениям и неопределенностям, адаптивность к изменяющимся условиям эксплуатации и вычислительная сложность реализации; исследование и анализ перспектив использования гибридных методов управления электроприводами, сочетающих в себе надежность и качество управления в линейных и структурированных средах традиционных методов и гибкость и адаптируемость методов на основе нейронных сетей в сложных и динамичных робототехнических системах. Краткие выводы исследования указывают на то, что традиционные методы управления электроприводами, такие как PID-регуляторы и управление скользящим режимом, остаются эффективными и предпочтительными в линейных и хорошо определенных системах, характеризующихся простотой и надежностью. В то же время, нейросетевые подходы демонстрируют существенные преимущества при управлении сложными нелинейными системами, а также в условиях неопределенности, требующих адаптации к изменяющимся условиям. Особое внимание уделяется гибридным методам управления, сочетающим сильные стороны традиционных и нейросетевых подходов, которые рассматриваются как наиболее перспективное и многообещающее направление развития, позволяющее создавать интеллектуальные и робастные системы управления электроприводами, способные эффективно функционировать в сложных и динамичных средах.

• ОПТИМИЗАЦИЯ ПИД-ПАРАМЕТРОВ СЕРВОСИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА И НЕЙРОСЕТЕВОГО КЛАССИФИКАТОРА

  Ахмад Зулфикар , Ю.А. Кравченко , А.М. Мансур

  237-250

  2025-10-01

  Аннотация ▼

  Алгоритмы машинного обучения играют жизненно важную роль в повышении производительности промышленных систем, обеспечивая высокую точность и операционную эффективность в режиме реального времени. В системах управления серводвигателями эти алгоритмы способствуют снижению шума и вибраций, что повышает эффективность работы и продлевает срок службы оборудования. В данной статье рассматриваются различные типы возникающих шумов и их негативное воздействие на промышленные процессы. Основной целью исследования является оптимизация параметров ПИД-регулятора (PID) в сервосистемах с использованием комбинированного алгоритма, сочетающего нейронные сети и генетические алгоритмы. В отличие от традиционных методов, таких как генетические алгоритмы (GA) и метод роя частиц (PSO), которые отличаются медленной сходимостью и риском повреждения двигателей, предложенное решение основано на программной платформе управления. Эта платформа обеспечивает безопасное взаимодействие с серводвигателем в режиме реального времени. Разработана система управления на основе CAN Bus, которая позволяет разработчикам: считывать все параметры серводвигателя (скорость, ток, напряжение, положение энкодера); изменять коэффициенты ПИД-регулятора одним нажатием, исключая необходимость ручной настройки, как в MOTO-MASTER. Применение разработанной системы управления позволило использовать обученный нейронный классификатор для ограничения параметров PID в безопасных пределах, что сокращает пространство поиска и ускоряет процесс оптимизации. Экспериментальные результаты на серводвигателях SPH-S показали значительное снижение шума и механических вибраций при работе в реальном времени, с сохранением стабильности в широком диапазоне скоростей (0–1500 об/мин).

• ИДЕНТИФИКАЦИЯ ДЕФЕКТОВ В ПРИВОДАХ НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ

  А.А. Кабанов , В.А. Крамарь , А.В. Зуев , В. Ф. Филаретов , А.Н. Жирабок

  192-204

  2025-08-04

  Аннотация ▼

  В работе рассматривается задача идентификации дефектов в приводах робототех-нических систем, модель динамики которых описывается линейными дифференциальными уравнениями. Решение задачи идентификации дефектов предложено искать на основе решения вспомогательной задачи оптимального управления для динамической системы, в которой роль неизвестной вектор-функции, описывающей возникающие дефекты, выпол-няет некоторое вспомогательное управление, которое должно обеспечить минимум функ-ционалу невязки. На основе полученного решения вспомогательной задачи оптимального управления предложен диагностический наблюдатель дефектов. При этом сам дефект находится через решение соответствующего алгебраического уравнения Риккати и диф-ференциального уравнения для вспомогательной переменной. В отличие от популярных подходов к решению задачи идентификации дефектов, основанных на наблюдателях, ра-ботающих в скользящем режиме, предлагаемый метод позволяет расширить класс сис-тем, для которых может быть решена задача идентификации. Известно, что методы проектирования наблюдателей скользящего режима накладывают определенные ограничения на рассматриваемые системы. Предложенный подход на основе оптимального управ-ления может дать результаты и для систем с нелинейной динамикой. В этом случаем, вероятно, эффективными будут методы приближенного решения задач оптимального управления, основанные на представлении системы в линейной форме с коэффициентами, зависящими от состояния (так называемый метод State-dependent Riccati Equation, SDRE). Совершенствование предложенного метода в этом направлении будет являться предме-том последующих исследований. Изложенная теория показана на примере идентификации дефектов в приводе постоянного тока. Рассмотрены разные случаи для системы с полны-ми наблюдениями (известен весь вектор состояния) и с неполными наблюдениями. На мо-делировании было показано, что качество идентификации дефектов можно повысить за счет выбора соответствующих значений матриц штрафов в функционале невязки, при этом можно добиться хорошего диагностирования отдельно по различным каналам вхо-ждения дефектов. В работе представлены рекомендации по выбору матриц штрафов. Результаты моделирования подтвердили работоспособность синтезированных с помощью предложенного метода диагностических наблюдателей

• РАЗРАБОТКА ДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПРОФИЛЬНОЙ ПРОХОДИМОСТИ ДВУХЗВЕННОГО ВНУТРИТРУБНОГО РОБОТА

  А.И. Комиссаров , К. Е. Бяков , В.Б. Холоденко , О. А. Корниенко

  2021-12-24

  Аннотация ▼

  Способность многозвенного внутритрубного робота преодолевать изогнутые уча-
  стки трубопроводов является важным показателем его профильной проходимости. Оцен-
  ка данного показателя на этапе проектирования невозможна без проведения математиче-
  ского моделирования процесса пространственного движения робота с учетом силового
  взаимодействия движителей робота с трубопроводом. Целью данной работы является
  создание динамической модели для оценки профильной проходимости двухзвенного внут-
  ритрубного робота с колесными движителями. Разработка модели проводилась в про-
  граммном комплексе автоматизированного анализа динамики систем тел «Универсальный
  механизм» с использованием стандартных элементов описания механических систем и
  специально разработанной модели контактного взаимодействия колесных движителей
  робота с внутренней поверхностью трубопровода. Модель контактного взаимодействия
  колес с трубопроводом была создана в среде MATLAB и скомпилирована в динамически
  подключаемую библиотеку. Полученная динамическая модель верифицировалась по качест-
  венному поведению робота при движении через изогнутый участок трубопровода и графи-
  кам индикаторов профильной проходимости. Рассматривалось два варианта направления
  изгиба трубопровода. В качестве индикатора профильной проходимости было предложено
  использование минимального расстояния от выступающих электродвигателей актуато-
  ров робота до внутренней поверхности трубопровода. Анализ результатов математического моделирования подтвердил адекватность поведения модели и показал, что разрабо-
  танная динамическая модель может применяться для оценки профильной проходимости
  внутритрубного двухзвенного робота на ранних этапах проектирования до изготовления
  его натурного образца

• ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОЙ МАРШЕВЫХ ДВИЖИТЕЛЕЙ НЕОБИТАЕМОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА

  В. В. Костенко, Н.А. Найденко, И.Г. Мокеева, А. Ю. Толстоногов

  2020-07-10

  Аннотация ▼

  Целью исследования является оценка достоинств и недостатков существующих ме-тодов управления тягой маршевых движителей (МД) необитаемого подводного аппарата (НПА). В качестве объекта исследования была принята математическая модель МД АНПА "Х-200" разработки ИПМТ ДВО РАН, состоящая из совокупности моделей гребного электродвигателя, гребного винта и блока управления двигателем. В ходе проведенных исследований решались следующие задачи: разработка математической модели бескол-лекторного гребного электродвигателя МД с уточнением параметров по результатам его нагрузочных испытаний; разработка математической модели гребного винта на основа-нии его кривых действия, определенных в соответствии с регрессионной базой модельных испытаний PROPS; разработка математической модели блока управления двигателем (БУД); моделирование реакции движителя на ступенчатое изменение заданной тяги с ре-гулированием электродвижущего момента электропривода по разомкнутому контуру, с обратной связью по частоте вращения гребного винта и с обратной связью по измеренной тяге. В результате проведенного моделирования реакции МД на ступенчатое изменение заданной тяги в швартовном режиме установлено, что варианты управления тягой разли-чаются только временем переходного процесса, а статическая ошибка регулирования практически отсутствует для всех вариантов. При этом было выявлено почти двукратное преимущество в быстродействии регулирования МД по тяге и частоте вращения над регулированием по моменту, обусловленное увеличенным энергопотреблением привода в переходном процессе. Моделирование управления МД при попутном потоке, обусловленной движением подводного аппарата, показало что регулирование по измеренной тяге имеет минимальную статическую ошибку и сопоставимое с регулированием по частоте вращения время переходного процесса.