Збірник наукових праць КНТУ. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація.
Permanent URI for this communityhttps://dspace.kntu.kr.ua/handle/123456789/18
Свідоцтво про державну реєстрацію у Міністерстві юстиції України: серія КВ, №15253-3825 ПР.
Затверджено наказом Міносвіти і науки України № 1528 від 29.12.14р.
ISSN 2409-9392 (Online) 2409-9392(Print)
Мови видання: українська, російська, англійська, періодичність - один раз на рік;
Browse
5 results
Search Results
Item Synthesis of Modal Control of Multidimensional Linear Systems Using Linear Matrix Inequalities(ЦНТУ, 2018) Lobok, O.; Goncharenko, B.; Vihrova, L.; Sych, M.; Лобок, А. П.; Гончаренко, Б. Н.; Вихрова, Л. Г.; Сыч, М. А.; Віхрова, Л. Г.; Сич, М. А.The paper gives a solution to the problem of constructing modal regulators for linear multidimensional systems that provide D-stability (asymptotic stability) of the control object. The control is represented as regulators providing feedback on the output of the control object, and uses the full and low order observers of Luenberger. To calculate the matrices of the regulators, we use the technique of linear matrix inequalities and generalize the Lyapunov stability concept (D - stability). The theorems are given which give necessary and sufficient conditions for D - stability of the controlled system. The constructive solution of the synthesis problem D - stabilizing (modal) regulators according to the measured output of the control object, based on the construction of observers of the state of the object of the complete and reduced order, is given. The solution is based on the use of the theory of linear matrix inequalities (LMI). For numerical simulation of the resulting modal regulators you can use effective methods of convex optimization and corresponding software that is included in a number of application packages, in particular, in the MatLab system. In this paper we describe methods for solving not only the direct problem of modal control, when the choice of parameters of a regulator is ensured by the coincidence of the roots of the characteristic equation of a closed system with a predefined set of complex numbers located on the left side of the complex plane, but also other problems of modal control, in which the requirement the exact placement of the roots in the left integrated half-plane is not superimposed, but only their membership in certain specified areas is required. Such areas, described by a system of linear matrix inequalities (LMI), are called LMI domains. Дается решение задачи построения модальных регуляторов для линейных многомерных систем, обеспечивающих D - устойчивость (асимптотическую устойчивость) объекта управления. Управление представлено в виде регуляторов, обеспечивающих обратную связь по выходу объекта управления, и использует наблюдатели Луенбергера полного и пониженного порядка. Для вычисления матриц регуляторов используется техника линейных матричных неравенств и обобщение понятия устойчивости по Ляпунову (D - устойчивость). Приведенные теоремы дают необходимые и достаточные условия D - устойчивости управляемой системы. В работе дается конструктивное решение задачи синтеза D - стабилизирующих (модальных) регуляторов по измеряемым выходом объекта управления, основанного на построении наблюдателей состояния объекта определенного порядка. Решение получено на основе использования теории линейных матричных неравенств (LMI). Для численного моделирования полученных модальных регуляторов можно использовать методы выпуклой оптимизации и соответствующее программное обеспечение, которое входит в ряд пакетов прикладных программ, в частности, в систему MatLab. Описаны методы решения не только прямой задачи модального управления, когда выбором параметров регулятора обеспечивается совпадение корней характеристического уравнения замкнутой системы с предварительно заданным набором комплексных чисел, расположенных в левой части комплексной плоскости, но и других задач модального регулирования, в которых требование точного размещения корней в левой комплексной полуплоскости уже не накладывается, а нужна только их принадлежность к некоторым заданным областям, описываемым системой линейных матричных неравенств и называемых LMI- областями. Дається розв’язок задачі побудови модальних регуляторів для лінійних багатовимірних систем, що забезпечують D- стійкість (асимптотичну стійкість) об'єкта керування. Керування представлено у вигляді регуляторів, що забезпечують зворотний зв'язок за виходом об'єкта керування, і використовує спостерігачі Луенбергера повного і зниженого порядку. Для обчислення матриць регуляторів використовується техніка лінійних матричних нерівностей і узагальнення поняття стійкості за Ляпуновим (D - стійкість). Наведені теореми, що дають необхідні і достатні умови D - стійкості керованої системи. В роботі дається конструктивний розв’язок задачі синтезу D - стабілізувальних (модальних) регуляторів за вимірюваним виходом об'єкта керування, заснований на побудові спостерігачів стану об'єкта певного порядку. Розв’язок отримано на основі використання теорії лінійних матричних нерівностей (LMI). Для чисельного моделювання отриманих модальних регуляторів можна використовувати ефективні методи опуклої оптимізації і відповідне програмне забезпечення, яке входить до ряду пакетів прикладних програм, зокрема, в систему MatLab. Описуються методи розв’язання не тільки прямої задачі модального керування, коли вибором параметрів регулятора забезпечується збіг коренів характеристичного рівняння замкненої системи з попередньо заданим набором комплексних чисел, розташованих в лівій частині комплексної площини, але і інших задач модального регулювання, в яких вимога точного розміщення коренів в лівій комплексної півплощині вже не накладається, а потрібна лише їх приналежність до деяких заданих областей. Такі області, описані системою лінійних матричних нерівностей, називаються LMI- областями.Item Математичне моделювання процесу біологічного очищення забруднених вод як об’єктa автоматичого керування(ЦНТУ, 2017) Гончаренко, Б. М.; Лобок, О. П.; Сич, М. А.; Віхрова, Л. Г.; Goncharenko, B.; Lobok, O.; Sych, M.; Vihrova, L.Наведені та обґрунтовані прийняті припущення при складанні математичної моделі процесу. Представлена і розглянута структурно-параметрична схема технологічного процесу біологічного очищення забруднених вод. Наведена в диференціальному вигляді математична модель та дані роз’яснення складових. Вибрані вхідна (керувальна) та вихідна (керована) величини моделі за каналом керувального діяння. З метою подальшого полегшення розв’язку наводяться вираз математичної моделі у векторному вигляді та вираз керованої величини. Проведена лінеаризація моделі та наведений її лінеаризований вигляд. Наведені вирази дискретних операторів критерія якості керування процесом очищення, дробового - регулятора та системи керування вцілому. Наведені результати чисельного моделювання системи керування процесом очищення води на основі розробленої моделі. The assumptions made in the compilation of the mathematical model of the process are given and justified. The structural-parametric scheme of the technological process of biological treatment of polluted waters is presented and considered. A mathematical model is given in a differential form and explanations of its components are given. The input (control) and output (controlled) values of the model along the control action channel are selected. The expression of the mathematical model in vector form and the expression for the controlled quantity are given for further facilitating the solution. The linearization of the model is carried out and its linearized form is given. Expressions of discrete operators of the quality criterion for control of the cleaning process, fractional regulator and control system are given. The results of numerical simulation of the water treatment process control system based on the developed model are presented. The degree of efficiency in the application of fractional regulators as part of the automatic control system based on classical mathematical model of the process and the reasons for the high sensitivity of optimality criterion and transients on the order of fractional derivatives and integrals require further research.Item Modeling of optimal automatic control of the process of biological clearing of polluted waters by fractional order regulators(ЦНТУ, 2017) Lobok, O.; Goncharenko, B.; Sych, M.; Vihrova, L.; Лобок, О. П.; Гончаренко, Б. М.; Сич, М. А.; Віхрова, Л. Г.The problem of modeling the control of the process of biological treatment of polluted waters using fractional - regulators is considered and solved. Optimum tunings of fractional regulators are obtained, the dynamics of transient processes of control action and the state of the purification system is investigated. Numerical simulation of fractional and classical control is carried out, a higher efficiency of fractional regulators is shown. Розглядається і розв’язується задача оптимального керування процесом біологічного очищення забруднених вод за допомогою дробових - регуляторів. Пропонується математичне моделювання процесу біологічного очищення як об'єкта керування, виводиться нелінійна динамічна модель керування та проводиться її лінеаризація. Модель керування має один вхід та один вихід. Вводиться до розгляду оптимальний критерій якості автоматичного керування за допомогою дробового регулятора функціонування біологічної системи очищення води. Отримані оптимальні параметри налаштування дробових - регуляторів. Досліджена динаміка перехідних процесів керувального впливу і стану системи очищення. Чисельне моделювання дробового - і класичного РID - керування проведене для підтвердження більш високої ефективності дробових регуляторів, що відображено в результатах досліджень.Item Optimal control of linear dynamic distributed systems under uncertainty(ЦНТУ, 2017) Lobok, O.; Goncharenko, B.; Vihrova, L.; Лобок, О. П.; Гончаренко, Б. М.; Віхрова, Л. Г.The article considers the problems of synthesis of optimal control systems that operate in conditions of an uncertain information and are described by generalized equations in partial derivatives of parabolic type. Control has the form of feedback from the observed measurements for the implementation of which it is necessary to solve integral-differential equation of Riccati. Separately built distributed and concentrated limiting regulators and are recursive algorithm for determining the optimal control regarding changes in the number of observations. There is an algorithm designed for determining the required number of point regulators and their optimal location on the border of the field in which the quality criterion does not exceed a specified threshold. У статті розглянуті задачі синтезу оптимального керування системами, що функціонують в умовах невизначеної інформації й описуються узагальненими рівняннями в частинних похідних параболічного типу. Реальні об’єкти керування в більшості випадків функціонують в умовах невизначеності. При цьому часто відносно збурень, що діють на об’єкт, відсутня достовірна інформація щодо характеру самих збурень. Проблема нелінійності об’єкта керування при наявності запізнювання впливає на характер керованих динамічних процесів і суттєво впливає на вигляд та складність шуканих керувань. В цьому випадку, як правило, віддають перевагу мінімаксному або гарантованому управлінню, яке забезпечує достатню якість перехідних процесів за найгірших зовнішніх збурень. Для того, щоб забезпечити високу якість систем регулювання, необхідно використовувати більш точні математичні моделі об'єктів управління, які враховують не тільки час, але й просторові координати, а саме - системи з розподіленими параметрами. У статті розглянуті питання про побудову регуляторів для класу систем з розподіленими параметрами параболічного типу, щоб знайти конструктивне рішення проблеми мінімакса кордону синтезу розподіленої системи і управління точкою, а також знайти алгоритм для визначення кількості та оптимального розташування регуляторів точок. Керування має вигляд зворотного зв'язку від спостережуваних вимірів, для реалізації якого необхідно розв'язати інтегро-диференціальне рівняння типу Ріккаті. Окремо побудовані розподілені та зосереджені граничні регулятори, а також наведено рекурентний алгоритм визначення оптимального керування стосовно зміни числа спостережень. Розроблено алгоритм визначення необхідної кількості точкових регуляторів та їх оптимальне розташування на границі області, при яких критерій якості не перевищує заданого порогового значення.Item Синтез оптимального мінімаксного керування лінійними багатовимірними об'єктами за умови неточного і неповного їх вимірювання(КНТУ, 2013) Лобок, О. П.; Гончаренко, Б. М.; Віхрова, Л. Г.; Lobok, O.; Goncharenko, B.; Vihrova, L.У роботі розглядається задача оптимального керування лінійними об'єктами, що функціонують в умовах невизначеності. Передбачається, що невизначеність пов'язана з неточністю знань про початковий стан об'єкта та з неконтрольованими зовнішніми збурюваннями, що діють на об'єкт. За умови неповних і неточних вимірів вектора стану об'єкта та у припущенні, що всі невизначені фактори належать деякій обмеженій області, знайдено мінімаксне управління у вигляді регулятора від оцінки стану, яка є виходом мінімаксного фільтра типу Калмана - Бьюсі. The problem of optimal control is in-process examined by linear objects functioning in the conditions of vagueness. It is assumed that a vagueness is related to inaccuracy of knowledge about the initial state of object and with out-of-control external indignations operating on an object. On condition of the incomplete and inexact measuring of vector of the state of object and in supposition, that all indefinite factors belong to some limited area,a minimax control is found as a regulator from the estimation of the state, that is the exit ofminimax filter of type of Kalman-Bucy.