Preview

Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie

Advanced search

Homeostatic Control of the Dynamic Systems on the Basis of the Fuzzy Controllers

https://doi.org/10.17587/mau.17.732-740

Abstract

The authors present the task of control with account of the significant uncertainty of the dynamic structures and non-stationary parameters of objects. Using the analogy between the task and the ways of functioning of the biological systems, one can conclude that it is possible to solve this problem on the basis of the homeostatic control. This technology combines the principles of a multilevel structure of the information control system, its modular structure and the division of each level. This possibility is demonstrated by the example of control of the process of a double-loop counterflow heat exchange, where the primary loop includes an operated heater and the secondary one is intended for a heat supply ofthe external end-users. By the temporal and spatial discretization ofthe process a mathematical model ofthe heat exchange in a different form was developed and imitated in MatLab. It demonstrates that implementation of those principles is advisable in the class of the fuzzy algorithms, which uses a composition ofthe local control in each subsystem. The multi-alternative control system of the process ofthe counterflow heat exchange is synthesized, wherein: we use a controller with five independent channels, which start by the distance of the rated state and ensure the property of homeostasis; an alternative channel of the input disturbance, which operates at a high-speed system, is implemented; an additional control loop of the primary coolant flow, which prevents critical temperature conditions in the heat exchanger is constructed. By a simulation model the quality indicators of the system are checked and the effectiveness of the multi-alternative principles is confirmed. The article ends with a discussion of the concrete practical results, obtained by multilevel processing of information in the system, modular formation of the control solution and variety of processing and separation methods of the subsystem function. Good prospects for use of the multi-alternative concept for the control systems with a fundamental indeterminacy of the structure and the parameters are confirmed.

About the Authors

E. M. Vasiljev
Voronezh State Technical University
Russian Federation


A. S. Odnoshivkin
Voronezh State Technical University
Russian Federation


References

1. Берталанфи Л. фон. История и статус общей теории систем // Системные исследования. Методологические проблемы. Ежегодник. М.: Наука, 1973. С. 20-37.

2. Эшби У. Р. Конструкция мозга. Происхождение адаптивного поведения. М.: Изд. иностр. лит., 1962. 397 с.

3. Новосельцев В. Н. Теория управления и биосистемы. Анализ сохранительных свойств. М.: Наука, 1978. 320 с.

4. Гомеостатика живых, технических, социальных и экологических систем / Под ред. Ю. М. Горского. Новосибирск: Наука, 1990. 350 с.

5. Филимонов Н. Б. Гомеостатические системы и автомат ограничений состояния управляемых динамических объектов // Изв. вузов. Приборостроение. 1998. № 1-2. С. 17-34.

6. Филимонов А. Б., Филимонов Н. Б. Автомат ограничений управляемых динамических процессов // Известия ЮФУ. Технические науки. 2013. № 3 (140). С. 155-161.

7. Филимонов Н. Б. Проблема гомеостатического управления динамическими системами // Устойчивость и процессы управления. Матер. III междунар. конф. СПб.: Изд. дом Федоровой Г. В., 2015. С. 97-98.

8. Подвальный С. Л. Многоальтернативные системы: обзор и классификация // Системы управления и информационные технологии. 2012. Т. 48, № 2. С. 4-13.

9. Подвальный С. Л., Васильев Е. М. Многоальтернативное управление открытыми системами: концепция, состояние и перспективы // Управление большими системами: сборник трудов. М.: ИПУ РАН. 2014. № 48. С. 6-58.

10. Подвальный С. Л., Васильев Е. М. Эволюционные принципы построения интеллектуальных систем многоальтернативного управления // Системы управления и информационные технологии. 2014. Т. 57, № 3. С. 4-8.

11. Александров А. Ю., Жабко А. П., Жабко И. А., Косов А. А. Исследование устойчивости и стабилизация нелинейных переключаемых механических систем на основе декомпозиции // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16, № 12. С. 807-812.

12. Косов А. А. О построении стабилизующего управления для одной механической системы с переключениями // Мехатро-ника, автоматизация, управление. 2014. № 12. С. 23-26.

13. Подвальный С. Л., Васильев Е. М. Модели многоальтернативного управления и принятия решений в сложных системах // Системы управления и информационные технологии. 2014. Т. 56, № 2.1. С. 169-173.

14. Подвальный С. Л., Васильев Е. М. Интеллектуальные системы многоальтернативного управления: принципы построения и пути реализации // XII Всеросс. совещание по проблемам управления ВСПУ-2014. Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН: труды. (Москва, 16-19 июня 2014 г.). М.: ИПУ РАН, 2014. С. 996-1007.

15. Эшби У. Р. Введение в кибернетику. М.: КомКнига, 2005.

16. с.

17. Васильев Е. М. Исследование критических режимов в системах управления теплообменом // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2012. Т. 8, № 12.1. С. 69-72.

18. Самарский А. А., Вабищев П. Н. Вычислительная теплопередача. М.: Едиториал УРСС, 2003. 784 с.

19. Деменков Н. П. Нечеткое управление в технических системах: Учебное пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005. 200 с.

20. Петров Б. Н. Избранные труды. Т. 1. М.: Наука, 1983.

21. с.

22. Гайдук А. P., Плаксиенко Е. А. Синтез автономных и связных многомерных систем управления // Мехатроника, автоматизация, управление. 2012. № 1. С. 13-20.

23. Филимонов А. Б., Филимонов Н. Б. Метод динамической коррекции и автономизация каналов управления в многосвязных системах на основе формализма линейно-квадратичной оптимизации // Мехатроника, автоматизация, управление. 2012. № 12. С. 2-6.


Review

For citations:


Vasiljev E.M., Odnoshivkin A.S. Homeostatic Control of the Dynamic Systems on the Basis of the Fuzzy Controllers. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2016;17(11):732-740. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.17.732-740

Views: 521


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1684-6427 (Print)
ISSN 2619-1253 (Online)