Preview

Мехатроника, автоматизация, управление

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Градиентный алгоритм параметрической оптимизации ПИ-регулятора с переменной структурой с зоной нечувствительности

https://doi.org/10.17587/mau.21.530-534

Полный текст:

Аннотация

Наличие в автоматической системе объекта с запаздыванием, превышающего по значению максимального временного параметра объекта регулирования, снижает качество работы типовых регуляторов (интегральный, пропорционально-интегральный, пропорционально-интегрально-дифференциальный). Присутствие в системе такого запаздывания требует обращения к тому или иному классу регуляторов, компенсирующих отрицательные влияния запаздывания.  В  настоящей  работе  рассматривается  известный  своими  преимуществами  ПИ  регулятор  с  пере менными или переключаемыми параметрами, относящийся к классу регуляторов с переменной структурой (РПС), не использующих скользящий режим. Ввиду того, что используемый регулятор содержит переключаемые параметры и рассматривается объект с запаздыванием, то использование аналитических подходов к параметрической оптимизации системы крайне сложно. Это приводит к необходимости обращаться к алгоритмическим методам.

В  настоящей  работе  используется  градиентный  алгоритм,  в  котором  составляющие  градиента  вычисляются с  помощью  функций  чувствительности  с  их  известными  преимуществами.  Сформированный  алгоритм  автоматической параметрической оптимизации (АПО) вычислил оптимальные параметры РПС для заданного объекта исходя из  минимума  интегрального  квадратичного  критерия.  Достоверность  найденного  вектора  настройки  регулятора, сформированного алгоритмом АПО, подтверждается вычислительной методикой. Алгритм АПО с достаточной для практики точностью решил поставленную задачу параметрической оптимизации. Полученный положительный опыт оптимизации ПИ регулятора с переменными параметрами позволяет применить его к другим РПС, не использующим скользящий режим и, таким образом, в дальнейшем расширить практику применения градиентного алгоритма на основе функций чувствительности для такого класса РПС при различных законах переключения структур регулятора.

Об авторах

В. В. Куликов
Иркутский национальный исследовательский технический университет
Россия
Иркутск


А. П. Куцый
Иркутский национальный исследовательский технический университет; Иркутский государственный университет путей сообщения
Россия
Иркутск


Н. Н. Куцый
Иркутский национальный исследовательский технический университет
Россия

Доктор технических наук

Иркутск



Список литературы

1. Guretsky H. Analysis and synthesis of control systems with delay. Transl. from Polish, Мoscow, Mashinostroenie Publ., 1974, 328 p. (in Russian).

2. Yanushevsky R. T. Controlling objects with delay. Series "Theoretical Foundations of Technical Cybernetics", Moscow, Nauka Publ., 1978, 416 p. (in Russian).

3. Denisenko V. V. Computer control of the technology process, experiment, equipment, Мoscow, Goryachaya liniya — Telecom Publ., 2009, 608 p. (in Russian).

4. Govorov A. A. Methods and construction tools for controllers with advanced functionality for continuous technology processes: Dr. Sc. (Engineering) diss: 05.13.06: defended on 15.11.02. Moscow, 2002, 499 p. (in Russian).

5. Shigin E. K. Automatic control of an object with pure delay by a controller with switchable parameters II, Automation and Telemechanics, 1966, no. 6, pp. 72—81.

6. Åström K. J., Hägglund T. The future of PID control, Control Engineering Practice, 2001, vol. 9, iss. 11, pp. 1163—1175.

7. Ramírez A., Mondié S., Garrido R. Proportional integral retarded control of second order linear systems, 2013 IEEE 52nd Annual Conference on Decision and Control (CDC), pp. 2239—2244.

8. Ramírez A., Garrido R., Mondié S. Integral Retarded Control Velocity Control of DC Servomotors, In IFAC TDS Workshop, Grenoble, France, 2013, pp. 558—563.

9. Suh I. H., Bien Z. Proportional Minus Delay Controller, IEEE Transactions on Automatic Control, 1979, vol. 24, pp. 370—372.

10. Villafuerte R., Mondié S., Garrido R. Tuning of Proportional Retarded Controllers: Theory and experiments, IEEE Trans-actions on Control Systems Technology, May, 2013.

11. Ramírez A., Mondié S., Garrido R. Integral retarded velocity control of dc servomotors, 11th IFAC Workshop on TimeDelay Systems, 46 (3), pp. 558—563.

12. Ramírez A., Mondié S., Garrido R. Velocity control of servo systems using an integral retarded algorithm, ISA Transactions 58, pp. 357—366.

13. Arousi F., Schmitz U., Bars R., Haber R. PI controller based on first-order dead time model, Proceedings of the 17th World Congress, Seoul, Korea, July 6—11, 2008, pp. 5808—5813.

14. Airikka P. Extended predictive proportional-integral controller for typical industrial processes, 18th IFAC World Cogress, Milano, Italy, August 28 — July 2, 2011, pp. 7571—7576.

15. Larsson P., Hagglund T. Comparison between robust PID and predictive PI controllers with constrained control signal noise sensitivity. 2nd IFAC Control Conference on Advances on PID Control, Brescia, Italy, pp. 175—180, March 28, 2012.

16. Kutsyi A. P., Kutsyi N. N., Malanova T. V. Determination of the Area of Robust Stability of the System on the Basis of V. L. Kharitonov’s Theorem, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2020, vol. 21, no. 4, pp. 208—212 (in Russian).

17. Kutsyy N. N., Malanova T. V., Kutsyy A. P. Synthesis of low-sensitivity systems, Transport infrastructure of the Siberian region, 2019, vol. 1, pp. 350—355 (in Russian).

18. Airikka P. Robust predictive PI controller tuning, 19th World Congress, IFAC, Cape Town, South Africa, August 24—29, 2014, pp. 9301—9306.

19. Kutsyi N. N. Automatic parametric optimization of discrete control systems: Dr. Sc. (Engineering) diss.: 05.13.06: defended on 11/26/97, Irkutsk, 1997, 382 p. (in Russian).

20. Kutsyi N. N., Malanova T. V. Optimization of automatic systems with pulse-width modulation with parametric mismatch, Mathematical modeling and information technology: the materials of the IX seminar school, Irkutsk, coll. of research papers. ISDCT SB RAS, 2007, pp. 97—101 (in Russian).

21. Gorodetsky V. I., Zakharin F. M., Rosenwasser E. N., Yusupov R. M. Methods of the theory of sensitivity in automatic control, Мoscow, Energoizdat Publ., 1971, 343 p. (in Russian).

22. Kostyuk V. I., Shirokov L. A. Automatic parametric optimization of control systems, Мoscow, Energoizdat Publ., 1981, 96 p. (in Russian).


Для цитирования:


Куликов В.В., Куцый А.П., Куцый Н.Н. Градиентный алгоритм параметрической оптимизации ПИ-регулятора с переменной структурой с зоной нечувствительности. Мехатроника, автоматизация, управление. 2020;21(9):530-534. https://doi.org/10.17587/mau.21.530-534

For citation:


Kulikov V.V., Kutsyi A.P., Kutsyi N.N. The Gradient-Based Algorithm for Parametric Optimization of a Variable Structure PI Controller with Dead Band. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2020;21(9):530-534. https://doi.org/10.17587/mau.21.530-534

Просмотров: 243


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