<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">novtexmech</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Мехатроника, автоматизация, управление</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1684-6427</issn><issn pub-type="epub">2619-1253</issn><publisher><publisher-name>Commercial Publisher «New Technologies»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.17587/mau.16.402-408</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">novtexmech-133</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>CONTROL AUTOMATION FOR TECHNOLOGICAL OBJECTS AND PROCESSES</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Способы повышения качества управления частотой вращения силовой турбины газотурбинного двигателя</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Methods for Improvement of the Quality of the Power Turbine Speed Control of a Gas Turbine Engine</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Чичерова</surname><given-names>Е. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Chicherova</surname><given-names>E. V.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">proffgrand@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Открытое Акционерное Общество "Климов", г. Санкт-Петербург</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Klimov Co., St.-Petersburg, 194100, Russian Federation</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2015</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>28</day><month>08</month><year>2018</year></pub-date><volume>16</volume><issue>6</issue><fpage>402</fpage><lpage>408</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Commercial Publisher «New Technologies», 2018</copyright-statement><copyright-year>2018</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><license xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice" xlink:type="simple"><license-p>https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/article/view/133">https://mech.novtex.ru/jour/article/view/133</self-uri><abstract><p>Обсуждаются вопросы повышения качества управления частотой вращения силовой турбины газотурбинного двигателя с помощью электронных регуляторов различных типов. Рассматриваются регуляторы со статическим и переменным коэффициентом усиления, квадратичный и нечеткий логический регуляторы. Проводится исследование качества динамических процессов и запасов устойчивости системы при работе каждого из регуляторов. По результатам анализа выбирается структура регулятора, обеспечивающая наилучшее качество управления частотой вращения силовой турбины.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The article is dedicated to the task of improvement of the quality of the electronic system of automatic control of the gas turbine engines. An analysis was done of the control loop speed power turbines with various electronic controllers. The authors studied the linear PD controller, PD controller with reduced proportional coefficient, quadratic regulator, variable gain controller, fuzzy P controller and fuzzy P controller with a corrective differentiator. A study of the dynamic stability of the quality and quantity parameters of operation of each of the regulators is presented. When a control loop speed power turbine is operated with an original PD controller the required quality of the transients is not ensured. Achievement of the desired speed of the power turbine is accompanied by an overshoot of about 4 % and 0,2 % of the amplitude fluctuations. The transient time can be up to 20 seconds. Reduction of the proportional gain ensures an aperiodic transient increase of the stability margin (no overshoot) and enhances the static accuracy. But the performance is not efficient enough. The transient time is 15 seconds. A quadratic regulator improves the system performance, but does not ensure the required stability margin. The transient factor is accompanied by an overshoot of about 4 % of the amplitude fluctuations. A variable gain controller provides an aperiodic transient increase of the static accuracy and stability margin (no overshoot and amplitude fluctuations). However, the performance is not efficient enough. The transient time is 16.5 seconds. Fuzzy P controller ensures high static accuracy and speed, but the transition process is accompanied by a deregulation. In order to reduce the overshoot and ensure an aperiodic transition process in the fuzzy logic controller a differentiator is added with a negative gain. Because of the negative sign of the gain the differentiator compensates for the overshoot. For correct functioning of the controller the differentiator operates in a strictly defined range, and the error on the speed of the power turbine is within the range of ±[0,25 %, 2,9] %. The resulting controller improves the system's performance up to 6 seconds, but it also ensures an aperiodic transient and high static accuracy of the system. Thereby the required quality control is achieved, when the speed of the power turbine is the best with a non-linear or piecewise-linear controller. For example, it can be PD-controller including a fuzzy P-gain and a differentiator with a limited interval of operation. Within this operating range it depends on the mismatch errors of the power turbine speed.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>газотурбинный двигатель</kwd><kwd>силовая турбина</kwd><kwd>линейный регулятор</kwd><kwd>квадратичный регулятор</kwd><kwd>нечеткий логический регулятор</kwd><kwd>регулятор с переменным коэффициентом усиления</kwd><kwd>gas turbine engine</kwd><kwd>power turbine</kwd><kwd>linear regulator</kwd><kwd>quadratic regulator</kwd><kwd>fuzzy logic controller</kwd><kwd>variable gain controller</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Гриняев С. Нечеткая логика в системах управления // Компьютера. 2001. № 38. URL: http://old.computerra.ru/offline/ 2001/415/13052</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Гриняев С. Нечеткая логика в системах управления // Компьютера. 2001. № 38. URL: http://old.computerra.ru/offline/ 2001/415/13052</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Энциклопедия АСУ ТП: Нечеткая логика, нейронные сети и генетические алгоритмы. URL: http://bookasutp.ru/Chapter5_6.aspx</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Энциклопедия АСУ ТП: Нечеткая логика, нейронные сети и генетические алгоритмы. URL: http://bookasutp.ru/Chapter5_6.aspx</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Чичерова Е. В. Исследование свойств робастности нечетких логических регуляторов на примере контура управления расходом топлива газотурбинного двигателя. Ч. 1. // Вестник Самар. гос. аэрокосм. ун-та. 2012. № 3 (34). С. 145-152.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Чичерова Е. В. Исследование свойств робастности нечетких логических регуляторов на примере контура управления расходом топлива газотурбинного двигателя. Ч. 1. // Вестник Самар. гос. аэрокосм. ун-та. 2012. № 3 (34). С. 145-152.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Методы робастного, нейро-нечеткого и адаптивного управления: учебник / Под ред. Н. Д. Егупова. М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2002. 744 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Методы робастного, нейро-нечеткого и адаптивного управления: учебник / Под ред. Н. Д. Егупова. М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2002. 744 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бураков М. В., Коновалов А. С. Синтез нечетких логических регуляторов // Информационно-управляющие системы. 2011. № 1 (50). С. 22-27.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Бураков М. В., Коновалов А. С. Синтез нечетких логических регуляторов // Информационно-управляющие системы. 2011. № 1 (50). С. 22-27.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Чичерова Е. В. Способы оптимизации динамических систем, содержащих нелинейности, типа зоны нечувствительности // Информационно-управляющие системы. 2012. № 6. С. 33-37.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Чичерова Е. В. Способы оптимизации динамических систем, содержащих нелинейности, типа зоны нечувствительности // Информационно-управляющие системы. 2012. № 6. С. 33-37.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бураков М. В. Нечеткие регуляторы: учеб. пособие. СПб.: ГУАП, 2010. 236 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Бураков М. В. Нечеткие регуляторы: учеб. пособие. СПб.: ГУАП, 2010. 236 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Арсеньев Г. Н., Шалыгин А. А. Математическое моделирование нечетких регуляторов на основе MATLAB // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2011. Т. 9, № 5. С. 26-37.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Арсеньев Г. Н., Шалыгин А. А. Математическое моделирование нечетких регуляторов на основе MATLAB // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2011. Т. 9, № 5. С. 26-37.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Mallesham G., Rajani A. Automatic tuning of PID controller using fuzzy logic // 8th International Conference on Development and application system, Suceava (Romania). 2006. P. 120-127.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mallesham G., Rajani A. Automatic tuning of PID controller using fuzzy logic // 8th International Conference on Development and application system, Suceava (Romania). 2006. P. 120-127.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Дудкин Ю. П., Титов Ю. К., Филиппенков Р. Г., Хижняков Ю. Н. Нечеткое управление частотой вращения свободной турбины газотурбинного двигателя // Вестник Московского авиационного института (государственный технический университет). 2010. Т. 17, № 6. С. 55-60.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Дудкин Ю. П., Титов Ю. К., Филиппенков Р. Г., Хижняков Ю. Н. Нечеткое управление частотой вращения свободной турбины газотурбинного двигателя // Вестник Московского авиационного института (государственный технический университет). 2010. Т. 17, № 6. С. 55-60.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
