ISSN 0021-3454 (печатная версия)
ISSN 2500-0381 (онлайн версия)
Меню

11
Содержание
том 64 / Ноябрь, 2021
СТАТЬЯ

DOI 10.17586/0021-3454-2021-64-9-728-740

УДК 681.5.015.8

ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ РОБАСТНОГО УПРАВЛЕНИЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИМИ И МЕХАТРОННЫМИ СИСТЕМАМИ

Орловска-Ковальска Т. .
Вроцлавский университет науки и технологии, кафедра электрических машин, электроприводов и измерений ; зав. кафедрой


Ловлин С. Ю.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; доцент


Цветкова М. Х.
Университет ИТМО; студент


Мусалимов В. М.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; профессор


Абрамчук М. В.
Университет ИТМО; ассистент


Аннотация. Предложен новый численный метод оптимизации робастных регуляторов робототехнических и мехатронных систем. Метод основан на минимизации максимума амплитудно-частотной характеристики передаточной функции системы управления от возмущения к регулируемой координате. Устойчивость системы обеспечивается новым методом ограничения области поиска параметров регулятора, основанным на радиусе запаса устойчивости. Этот метод оптимизации состоит из параметрической и структурной настройки системы управления. Приведены результаты экспериментов, подтверждающие верность метода.
Ключевые слова: робастное управление, мехатронные системы, численные методы

Список литературы:
  1. Шабашов А. А. Разработка метода построения области и запасов устойчивости в плоскости передаточных чисел для синтеза системы стабилизации беспилотного летательного аппарата // Социально-экономические и технические проблемы оборонно-промышленного комплекса: история, реальность, инновации: Межвуз. сб. статей по материалам V Всерос. науч.-практ. конф. Нижний Новгород, 2018. С. 229—233.
  2. Грызлов А. А., Григорьев М. А. Частотные методы синтеза высокоскоростных регулируемых электроприводов компрессоров // Электротехника. 2019. № 5. С. 9—15.
  3. Гундарева М. О., Русский Е. Ю. Синтез системы автоматического управления тоннельным вентилятором метрополитена модальным методом // Наука, промышленность, оборона: Тр. XVIII Всерос. науч.-техн. конф.; Под ред. С. Д. Саленко. Новосибирск, 2017.
  4. Воловодов С. К., Смольников А. В. Частотный метод синтеза систем управления морских подвижных объектов // Системы управления и обработки информации: науч.-техн. сб. СПб: НПО „Аврора“, 2018. Вып. 2. С. 18—24.
  5. Орловска-Ковальска Т., Ловлин С. Ю., Цветкова М. Х., Абдуллин А. А., Маматов А. Г. Параметрическая идентификация модели сервопривода с нелинейностями типа „мертвое время“ // Изв. вузов. Приборостроение. 2019. Т. 62, № 6. С. 576—584.
  6. Patil N., Behere D. Performance analysis of pid and lqg control algorithms for antenna position control system // J. on Electrical Engineering. 2019. Vol. 13, N 1. P. 12—18.
  7. Krishnan T. V. D., Krishnan C. M. C., Vittal K. P. Design of robust H-infinity speed controller for high performance BLDC servo drive // IEEE Intern. Conf. on Smart grids, Power and Advanced Control Engineering (ICSPACE). 2017. P. 37—42.
  8. Derets O., Sadovoi O., Derets Y. Synthesis algorithm of proximate time-optimal servo drive with constraint of state coordinates // IEEE 20th Intern. Conf. on Computational Problems of Electrical Engineering (CPEE). 2019. P. 1—4.
  9. Lukichev D. V., Demidova G. L. PID-type fuzzy adaptive control for two-mass servo-drive system: Design, simulation and experiment // IX Intern. Conf. on Power Drives Systems (ICPDS), Perm. 2016. P. 1—5.
  10. Gribanov P. S., Lovlin S. Y., Lukichev D. V. Realization of acceleration feedback to improve accuracy of servo drive with mechanical elasticity // IEEE Conf. of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), Moscow. 2018. P. 872—877.
  11. Shustov I. V., Tolmachev V. A., Lovlin S. Y. Method of control system design with predetermined overshoot for optical axis servo drives of SLR Station // IEEE Conf. of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), St. Petersburg — Moscow. 2020. P. 867—872.
  12. Toscano R. A simple robust PI/PID controller design via numerical optimization approach // J. of Process Control. 2005. Vol. 15, iss. 1. Р. 81—88.
  13. Hassan N. A., Youssef I. K., Tamer M. Rageh numerical optimization of fractional order PID controller // Intern. Journal of Mathematics and Statistics Invention (IJMSI). 2017. Vol. 5, iss. 2. Р. 15—20.
  14. Zhmud V., Dimitrov L., Semibalamut V., Taichenachev A. Calculation of PID-regulator for MISO system with the method of numerical optimization // Intern. Siberian Conf. on Control and Communications (SIBCON), Astana. 2017. P. 1—7,
  15. Janin Z., Mad Kaidi H., Ahmad R., Khan, S. Derivative proportional — integral controller using nelder-mead optimization for glycerine purification heating process // Intern. Journal of Integrated Engineering. 2020. N 12(6). P. 200—206.
  16. Chunlei Zhang, Raúl Ordóñez. Robust and adaptive design of numerical optimization-based extremum seeking control // Automatica. 2009. Vol. 45, iss. 3, Р. 634—646.
  17. Vweza A. O., Chong K. T, Lee D. J. Gradient-free numerical optimization-based extremum seeking control for multiagent systems // Intern. Journal Control Autom. Syst. 2015. N 13. Р. 877—886.
  18. Bryant A. T., Wang Y., Finney S. J., Lim T. C., Palmer P. R. Numerical optimization of an active voltage controller for high-power IGBT converters // IEEE Trans. on Power Electronics. 2007. Vol. 22, N 2. Р. 374—383.
  19. Zhang C., Ordonez R. Extremum seeking control based on numerical optimization and state regulation. Part II: Robust and adaptive control design // Proc. of the 45th IEEE Conf. on Decision and Control, San Diego, CA. 2006. Р. 4460—4465.
  20. Демидова Г. Л., Ловлин С. Ю., Цветкова М. Х. Синтез следящего электропривода азимутальной оси телескопа с эталонной моделью в контуре положения // Вестн. ИГЭУ. 2011. № 2. С. 77—81.
  21. Lovlin S., Poliakov N., Abdullin A. An Effective current limitation algorithm for servo drive // X Intern. Conf. on Electrical Power Drive Systems (ICEPDS). Novocherkassk, 2018. P. 1—4.
  22. Bode H.W. Network Analysis and Feedback Amplifier Design. Shanghai: Tung Hwa Book Company, 1949.
  23. Aleksandrov А. G. The robustness criteria for non-stationary control systems // Analytical methods for controllers design. Saratov, 1980. P. 3—14.