ISSUES OF THE HYDRAULIC OBJECT CONTROL IN THE CONDITIONS OF NON-STATIONARY PERTURBATIONS
Abstract
The purpose of the work is to clarify the model of the hydraulic object and to develop a sys-tem for controlling the level of liquid in it under conditions of non-stationary perturbations. First of all, such perturbations include ship pitching, taking into account its working mechanisms vibra-tions. In literature, the model of the hydraulic object control on the basis of fluid level calculation, as a rule, is presented in the form of the product of the inertial element and the element of the transport delay. However, this model does not accurately reflect the behavior of the real hydraulicobject. As a result of a more in-depth study of the behavior of such an object in the process of its identification, it was proposed to replace the element of transport delay with a set of inertial ele-ments, which significantly changed its transfer function. The calculation of the parameters of the transfer function of the object was performed by solving the corresponding system of nonlinear equations in the Editor/MATLAB package. The studies of the developed model of the object showed its efficiency in the presence of non-stationary perturbations, and, as a result, allowed to simplify its control system while maintaining the required level of quality. Experimentally, using the MATLAB/SIMULINK package, it was proved that the necessary characteristics have a control device built on the basis of a PI-controller with a Smith predictor installed in the feedback. Verifi-cation of the results, which presented in the article, was carried out in the MATLAB/SIMULINK environment using the PIL approach and the test Board of the developer of digital control systems with a pre-installed 32-bit microcontroller with Cortex M4 core. At the same time, it is indicated, that in the process of the experiment, the designed digital control system functioned with the re-quired quality. That PIL implementation provided the necessary level of system integration and interaction with the analog model of the hydraulic object. Moreover, this nature of the system operation was maintained both at the time of its activation and in the steady-state mode of its op-eration, providing finding the values of the controlled variables at a given level within the speci-fied confidence interval of the error (no more than ±2 % of the liquid required level in the hydrau-lic object when modeling sea waves up to 6 points inclusive)
References
2. Перевозка наливных грузов морским транспортом. – Режим доступа: URL http://perevozka24.ru/pages/perevozka-nalivnyh-gruzov-morskim-transportom.
3. Расчет бортовой качки корабля на нерегулярном волнении. – Режим доступа: URL: https://studfiles.net/html/2706/241/html/ eR0J1Jm5hX.Zoi4/img-UyS3G9.png
4. Благовещенский С.Н., Холодилин А.Н. Бортовая качка судна на волнении: учеб. пособие. – Л.: Изд-во ЛКИ, 1983. – 6 с.
5. Курсовое и дипломное проектирование по автоматизации производственных процессов / под ред. И.К. Петрова: учеб. пособие. – М.: Высш. шк., 1986. – 352 с.
6. Плетнев Г.П. Автоматизация технологических процессов и производств в теплоэнергети-ке: учебник для студентов вузов. – М.: МЭИ, 2016. – 352 с.
7. Пьявченко Т.А. Автоматизированные информационно-управляющие системы с примене-нием SCADA-системы Trace Mode: учеб. пособие. – СПб.: Изд-во «Лань», 2015. – 336 с.
8. Изерман Р. Цифровые системы управления: пер. с англ. – М.: Мир, 1984. – 541 с.
9. Ремизова О.А., Фокин А.Л. Робастное управление устойчивым техническим объектом при наличии запаздывания по управлению с компенсацией возмущений // Известия ву-зов. Приборостроение. – 2016. – Т. 59, № 12. – С. 1010-1017.
10. Ермолович Д.А., Мовчан А.П. Управление объектами с большим запаздыванием. Нацио-нальный технический университет Украины. – Режим доступа: – URL http://www.rusnauka.com/12_ ENXXI_ 2010/Tecnic/64945.doc.htm.
11. Фуртат И.Б. Алгоритм компенсации неизвестных мультигармонических возмущений для объектов с запаздыванием по управлению // Информационно-управляющие систе-мы. – 2013. – № 5. – С. 19-25.
12. Дьяконов В., Круглов В. Математические пакеты расширения MATLAB. Специальный справочник. – СПб.: Питер, 2001.
13. Герман-Галкин С.Г. Matlab & Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК. – СПб.: КОРОНА-Век, 2008. – 368 с.
14. Гайдук А.Р., Каляев И.А., Капустян С.Г., Рябченко В.Н. Идентификация непрерывных многомерных систем. Дискретно-подобные системы // Вестник Ивановского ГЭУ. – 2013. – № 4. – С. 47-53.
15. Гайдук А.Р., Беляев В.Е., Пьявченко Т.А. Теория автоматического управления в примерах и задачах с решениями в MATLAB. – СПб.: Лань, 2011. – 464 с.
16. Бесекерский В.А. Теория систем автоматического управления. – СПб. Профессия, 2004. – 902 с.
17. Смирнов Н.И., Сабанин В.Р., Репин А.И. Структурная реализация и оптимальная на-стройка многопараметрического ПИДД2 регулятора с реальным дифференцированием // Промышленные АСУ и контроллеры. – 2007. – № 11. – С. 34-39.
18. Пшихопов В.Х., Медведев М.Ю. Многоконтурное адаптивное управление подвижными объ-ектами при решении траекторных задач // Проблемы управления. – 2018. – № 6. – С. 62-72.
19. Нейдорф Р.А. Инженерные методы синтеза автоматических систем управления: учеб. пособие / под общ. ред. Р.А. Нейдорфа. – Ухта: EUNE$ Ростов-на-Дону: Изд-во РГАСХМ, 2004. – 255 c.
20. Пьявченко Т.А. Расчет параметров ПИД-закона управления для объектов с транспорт-ным запаздыванием // Известия ТРТУ. 2006. – № 5 (60). – C. 83-88.
21. Бесекерский В.А. Динамический синтез систем автоматического регулирования. – М.: Наука, 1970. – 576 с.
22. Бобцов А.А., Пыркин А.А. Адаптивное и робастное управление с компенсацией неопре-деленностей: учеб. пособие. – СПб.: НИУ ИТМО, 2013. – 135 с.
23. Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления: пер. с англ. – М.: Маши-ностроение, 1986. – 448 с.
24. Бесекерский В.А., Изранцев В.В. Системы автоматического управления с микро-ЭВМ. – М.: Наука, 1987. – 344 с.
25. Топораш Г.К. Модельно-ориентированное проектирование программного обеспечения для встраиваемых систем в среде Matlab/Simulink // Автоматизація технологічних і бізнес-процесів. – 2014. – № 17. – С. 26-29.
