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