Browsing by Author "Блінцов, Олександр Володимирович"

Now showing 1 - 2 of 2

Аналіз та синтез нечітких регуляторів динамічних систем
(Національний університет "Львівська політехніка", 2018) Демків, Любомир Ігорович; Лозинський, Андрій Орестович; Ванцевіч, Владімір; Національний університет «Львівська політехніка»; Горбійчук, Михайло Іванович; Паламар, Михайло Іванович; Блінцов, Олександр Володимирович
У дисертаційні роботі проведено дослідження підходів до синтезу динамічних систем із використанням теорії нечітких множин. Особливу увагу приділено випадку, коли одна з підсистем сімейства динамічних систем є нестійкою внаслідок дії синтезованого регулятора. Показано, що такий підхід дає змогу надати загальній системі нових властивостей та підвищити швикодію перехідних процесів, не спричиняючи недопустимих перерегулювань проміжних та вихідної координати. Показано, що загальна система залишається стійкою. Запропоновано підхід до синтезу регулятора, що забезпечує керований коливний режим в околі робочої точки, який можна, за потреби, зупинити. Амплітуда та частота коливань, у такому випадку, залежать від параметрів нечіткого регулятора. Для розв’язання задач, де виникає потреба в обмеженні значень проміжних координат вектора станів системи, було використано каскадний нечіткий регулятор. Такий регулятор дозволяє не лише обмежити значення згаданих параметрів, а й забезпечити бажану швидкодію системи. При цьому одержується суттєвий виграш у кількості правил у базі правил нечіткого регулятора. Для випадку системи зі змінними параметрами показано, що синтезований нечіткий регулятор забезпечує її робастність. Запропоновані підходи застосовано для синтезу нечіткого регулятора дугової сталеплавильної печі та нечіткого коректора задавача швидкості електромобіля. In the thesis the investigation of approaches to synthesis of dynamical systems using the fuzzy set theory is carried out. Particular attention is paid to the case when one of the subsystems of the family of dynamical systems is unstable due to the action of a synthesized controller. Such an approach allows to provide the general system with new properties and speed up the transient processes in it without causing inadmissible readjustment of intermediate and output coordinates. The study shows that the general system remains stable. The conducted research fully confirms theoretical assumptions and simulation results. The work also investigates the choice of degrees of freedom of a fuzzy controller, which provides the desirable behaviour of the system. To optimize the size of the rule base of the fuzzy controller, only the initial coordinate of the system is fuzzified. In this case the rule base of the fuzzy controller is considerably smaller, and the dynamic processes in the system do not differ significantly from the case when all the components of the state vector are fuzzified. The approach to synthesis of the controller is introduced in the thesis. It provides the controlled oscillatory mode in the area of a working point, which can be stopped if necessary. The amplitude and frequency of oscillations in this case depend on the parameters of the fuzzy controller. Comparison between the behavior of a dynamical system with a fuzzy controller and an unstable subsystem and systems with controllers synthesized by methods of optimal control theory is conducted in the research. The obtained results indicate that the use of a fuzzy controller not only allows obtaining a similar system speed at the initial stage of its operation, but also ensures smooth approximation of the system output coordinate to the working point. To solve problems where there is a need to limit the values of intermediate coordinates of the state vector, a cascade fuzzy controller was used. Such a controller allows not only to limit the value of the above-mentioned parameters but also to provide the desirable system speed. In this case there is a significant gain in the number of rules in the rule base of a fuzzy controller. Concerning a system with variable parameters, a synthesized fuzzy controller ensures its robustness. In this case the overall system remains stable. The proposed approach to fuzzy dynamical regulators synthesis was used to simulate behaviour of a single- and two- mass systems for automatic control of an arc furnace electrode movement. Comparison of the results obtained with the application of such a system to a system of controller impedance or fuzzy control indicates the advantages of the proposed approach in terms of performance and the absence of unwanted fluctuations in the vicinity of the operating point. Taking into account nonlinearities in the system, namely nonlinearity of a thyristor converter model, the fuzzy controller was synthesized, which allows both to figure nonlinear processes in the system and to provide its desirable dynamics. The proposed approaches were used to synthesize the fuzzy controller of the arc furnace and the fuzzy correction factor for speed smoothing of the electric vehicle. W pracy doktorskiej prowadzone są badania podejść do syntezy układów dynamicznych z wykorzystaniem teorii zbiorów rozmytych. Szczególną uwagę przywiązuje się do przypadku, gdy jeden z podsystemów dynamicznego rodzinnego jest niestabilny w wyniku syntetyzowanych regulatora. Wykazano, że takie podejście zapewnja całemu systemu nowe funkcje i zwiększenia shybkosci transjentuv bez powodowania niedopuszczalne przeregulowania pośrednich i wyjściowych współrzędnych. Pokazano, że cały system pozostaje stabilny. Podejście do sterownika syntezę, która zapewnia kontrolowane trybu oscylacyjnego w pobliżu punktu pracy, które mogą, jeśli to konieczne, stanoncz. Amplituda i częstotliwość drgań w tym przypadku zależy od parametrów regulatora rozmytego. Aby rozwiązać problemy, w których istnieje potrzeba ograniczenia wartości pośrednich współrzędnych kontrolera stanu, użyto kaskadowego sterownika rozmytego. Taki regulator pozwala nie tylko ograniczyć wartość tych parametrów, ale także zapewnić pożądaną wydajność systemu. W tym przypadku występuje znaczny zmniejszenie liczby reguł w podstawowych regułach kontrolera rozmytego. W przypadku systemu ze zmiennymi parametrami pokazano, że syntezowany kontroler rozmytości zapewnia jego robastność. Zaproponowane podejścia zostały wykorzystane do syntezy regulatora rozmytego pieca łukowego i rozmytego współczynnika korygującego do zadanja prędkości pojazdu elektrycznego.
Удосконалення керування квазістаціонарним просторовим рухом самохідної прив’язної підводної системи в умовах невизначеності
(Національний університет "Львівська політехніка", 2009) Блінцов, Олександр Володимирович
The dissertation is devoted to improvement of control of quasisteady spatial movement of a self-propelled tethered underwater system in conditions of uncertainty of its characteristics and parameters of external environment. The neural network based models of a remotely operated vehicle electro-propulsive device and the inverse spatial tether-cable model were obtained as elements of an automatic control system. The automatic control system of a self-propelled tethered underwater system based on direct and inverse models of its elements and the automatic control system of a remotely operated vehicle based on linear correction of control signals were obtained. The feedback channel of an automatic control system was improved by means of synthesis of the base coordinate neural network tether-cable model and usage of yaw and trim angles of its fast line and root end as inputs.В диссертационной работе решена актуальная научная задача автоматизации управления квазистационарным пространственным движением самоходной привязной подводной системы в условиях неопределенности путем создания и исследования системы управления на базе моделей элементов объекта управления и системы управления с линейной коррекцией сигналов управления, которые обеспечивают управляемое пространственное движение привязной системы в условиях неопределенности. Выполнен анализ режимов работы самоходной привязной подводной системы и влияния неопределенности собственных параметров и характеристик внешней среды на управляемость системы, определены управляемые и управляющие величины привязной системы. Разработан специализированный моделирующий комплекс для исследования динамики и квазистационарных режимов пространственного движения привязной системы, который включает известные прямые математические модели ее элементов и разработанные автором прямую нейросетевую модель электродвижущего комплекса, пространственные инверсные нейросетевую и аналитическую модели кабель-троса. Проведена экспериментальная проверка достоверности моделей основных элементов комплекса путем проведения бассейновых и натурных испытаний и сравнения полученных результатов с результатами компьютерного моделирования. Разработан и исследован нечеткий стабилизатор подводного аппарата на курсе. Сделан вывод о возможности устойчивой ориентации корпуса аппарата против течения и, таким образом, обосновано представление движения кабеля-троса как квазистационарного, когда к его ходовому концу приложен неизменный вектор силы электродвижущего комплекса аппарата, а присоединенными массами воды на элементах системы можно пренебречь. На основе нейронных сетей с прямым распространением сигнала и обратным распространением ошибки обучения получены прямая и инверсная нейросетевые модели электродвижущего устройства подводного аппарата для квазистационарного режима работы, что образует теоретическую основу для исследования и автоматического управления его движением. В работе получена инверсная модель пространственного кабеля-троса как элемента системы автоматического управления на основе уравнений связи плоского кабеля-троса с пространственной системой координат, уравнений подобия для характеристик кабель-троса и для параметров внешней среды, базовой инверсной нейросетевой, аналитической или табличной модели кабель-троса. Получена система автоматического управления самоходной привязной подводной системой на базе прямых и инверсных моделей ее элементов, которая обеспечивает согласованное управление подводным аппаратом и лебедкой кабель-троса и минимальное гидродинамическое влияние кабель-троса на аппарат. Максимальная расчетная погрешность не превышает 2,5% от радиуса рабочей зоны. Впервые получена система автоматического управления пространственным квазистационарным движением привязного подводного аппарата, выполняющая линейную коррекцию сигналов управления на основе предположения о линейности объекта управления в окрестности точки его текущего местонахождения и обеспечивающая управление в условиях неопределенности и отсутствия достоверных моделей элементов привязной системы. Усовершенствован канал обратной связи системы автоматического управления привязной подводной системой путем введения сенсоров углов рыскания и дифферента коренного и ходового концов кабель-троса и синтеза базовой нейросетевой координатной модели кабель-троса, что дает возможность определять пространственные координаты подводного аппарата относительно судна-носителя пассивными сенсорами. Методом компьютерного моделирования выполнен сравнительный анализ работы системы управления на базе моделей элементов самоходной привязной подводной системы с применением в ее составе табличной, нейросетевой и аналитической моделей кабель-троса. Показано, что систему с линейной коррекцией сигналов управления целесообразно использовать в составе системы управления на основе моделей элементов объекта управления для нахождения коэффициента поправки на неопределенность, или самостоятельно для управления подводным аппаратом при отсутствии достоверных моделей элементов привязной системы.У дисертації розв’язана актуальна наукова задача автоматизації керування квазістаціонарним просторовим рухом самохідної прив’язної підводної системи в умовах невизначеності характеристик її елементів і параметрів зовнішнього середовища. Одержано нейромережні моделі електрорушійного пристрою підводного апарата, інверсну модель просторового кабель-троса як елементів системи автоматичного керування. Одержано систему автоматичного керування на базі прямих та інверсних моделей елементів прив’язної системи та систему керування просторовим квазістаціонарним рухом підводного апарата, яка виконує лінійну корекцію сигналів керування. Удосконалено канал зворотного зв’язку системи автоматичного керування шляхом синтезу базової нейромережної координатної моделі кабель-троса та використання у ролі вхідних змінних кутів рискання і диференту його кінців.