Управление в скользящем режиме на основе алгоритма Jaya для фазового сдвига двухроторной вибрационной установки

   Представлена система управления в скользящем режиме, основанная на алгоритме Jaya для фазового сдвига двухроторной вибрационной установки. Двухроторная вибрационная установка представляет собой сильно нелинейную систему, которая имеет множество прикладных применений в практических системах. Задачей управления для этой модели является проектирование регуляторов, обеспечивающих фазовый сдвиг в соответствии с желаемым значением и синхронизацию скорости двух роторов. Для решения этой задачи авторы используют ПИ регуляторы для синхронизации скорости двух роторов и регулятор в скользящем режиме для фазового сдвига. ПИ управление является эффективным методом проектирования регуляторов для практических систем. Кроме того, управление в скользящем режиме является одним из наиболее эффективных методов проектирования надежных регуляторов для нелинейных систем, подверженных внешним воздействиям. Однако определение коэффициентов ПИ регуляторов и регуляторов в скользящем режиме представляет собой вызов для исследователей. В данной работе алгоритм Jaya используется для поиска коэффициентов этих регуляторов, которые гарантируют желаемый фазовый сдвиг двух роторов, синхронизацию скорости двух роторов и ограничение управляющих законов. Результаты моделирования иллюстрируют эффективность предложенного метода.

1. Blekhman I. I., Fradkov A. L., Tomchina O. P., Bogdanov D. E. Self-synchronization and controlled synchronization: general definition and example design, Mathematics and Computers in Simulation (MATCOM), 2002, vol. 58, no. 4, pp. 367—384.

2. Fradkov A. L., Andrievsky B., Boykov K. Control of the coupled double pendulums system, Mechatronics, 2005, vol. 15, no. 10, pp. 1289—1303.

3. Tomchina O. P. Control of vibrational field in a cyber-physical vibration unit, Cybernetics and Physics, 2018, vol. 7, no. 3, pp. 144—151.

4. Tomchina O. P. Vibration field control of a two-rotor vibratory unit in the double synchronization mode, Cybernetics and Physics, 2022, vol. 11, no. 4, pp. 246—252.

5. Gorlatov D. V., Tomchin D. A., Tomchina O. P. Controlled Passage through Resonance for Two-Rotor Vibration Unit: Influence of Drive Dynamics, IFAC-PapersOnLine, 2015, vol. 48, no. 11, pp. 313—318.

6. Boikov V. I., Andrievsky B., Shiegin V. V. Experimental study of unbalanced rotors synchronization of the mechatronic vibration setup, Cybernetics and Physics, 2016, vol. 5, no. 1, pp. 5—11.

7. Fradkov A. L., Tomchina O. P., Andrievsky B., Boikov V. I. Control of Phase Shift in Two-Rotor Vibration Units, IEEE Transactions on Control Systems Technology, 2021, vol. 29, no. 3, pp. 1316—1323.

8. Andrievsky B., Boikov V. I. Bidirectional controlled multiple synchronization of unbalanced rotors and its experimental evaluation, Cybernetics and Physics, 2021, vol. 10, no. 2, pp. 63—74.

9. Shagniev O. Model Reference Neural Network Control for Two-rotor Vibration Unit, 5^th Scientific School Dynamics of Complex Networks and their Applications (DCNA), 2021, pp. 176—179.

10. Long H. D., Dudarenko N. A. Synchronization of Two-Rotor Vibration Units Using Neural Network-Based PID Controller, Cybernetics and Physics, 2022, vol. 11, no. 3, pp. 136—144.

11. Shagniev O., Fradkov A. L. Neural network-based synchronization control of the two-rotor vibration setup, 7^th Scientific School Dynamics of Complex Networks and their Applications (DCNA), 2023, pp. 245—248.

12. Andrievsky B., Zaitceva I., Barkana I. Passification-Based Robust Phase-Shift Control for Two-Rotor Vibration Machine, Electronics, 2023, vol. 12, no. 4, p. 1006.

13. Kuznetsov N., Andrievsky B., Zaitceva I., Akimova E. Sliding-Mode Control of Phase Shift for Two-Rotor Vibration Setup, Interactive Collaborative Robotics: 8th International Conference, 2023, vol. 14214, pp. 293—307.

14. Rao R. V. Jaya: A simple and new optimization algorithm for solving constrained and unconstrained optimization problems, International Journal of Industrial Engineering Computations 7, 2016, vol. 7, no. 1, pp. 19—34.

15. Rao R. V. Jaya Optimization Algorithm and Its Variants, In book: Jaya: An advanced Optimization Algorithm and its Engineering Applications, 2019, pp. 16—26.

16. Razmjooy N., Ashourian M., Foroozandeh Z. Jaya Algorithm and Applications: A Comprehensive Review, In book: Metaheuristics and Optimization in Computer and Electrical Engineering, 2021, pp. 67—142.

17. Margalith A., Mergler H. W. Optimum Setting for Proportional Controller, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 1982, vol. IE-29, no. 2, pp. 165—175.

18. Jaiswal S., Kumar C. S., Seepana M. M., Babu G. U. B. Design of Fractional Order PID Controller Using Genetic Algorithm Optimization Technique for Nonlinear System, The journal Chemical Product and Process Modeling, 2020, vol. 15, no. 2, pp. 1—11.

19. Sekaj I. Genetic Algorithm based Controller Design, IFAC Proceedings Volumes, 2003, vol. 36, no. 18, pp. 125—128.