STUDY OF THE MATHEMATICAL MODEL OF THE THIRD-ORDER RELAY-MODAL CONTROL SYSTEM WITH THE PURPOSE OF SEARCH FOR EXTREMAL SETTINGS OF CONTROLLERS

Autor: A. A. Derets, A. V. Sadovoi, A. L. Derets
Jazyk: ruština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Computer science
General Medicine
Electric Power Industry
Electrical Engineering and Electromechanics
law.invention
N-i switching method
relay-modal controller
cascade-subordinated structure
optimization in speed
Third order
Modal
Електроенергетика
електротехніка та електромеханіка
Relay
law
Control theory
Control system
Электроэнергетика
электротехника и электромеханика
метод N-i переключений
релейно-модальный регулятор
каскадно-подчинённая структура
оптимизация по быстродействию
УДК 62-83
метод N-i перемикань
релейно-модальний регулятор
каскадно-підпорядкована структура
оптимізація за швидкодією
UDC 62-83
Zdroj: Збірник наукових праць Дніпровського державного технічного університету (технічні науки); Том 1, № 36 (2020): collection; 66-72
Collection of scholarly papers of Dniprovsk State Technical University (Technical Sciences); Том 1, № 36 (2020): collection; 66-72
ISSN: 2519-2884
2617-8389
Popis: Most technical systems are characterized by the limitation of intermediate coordinates in transients. Such restrictions are implemented by a system with cascading controllers. The N-i switching method provides optimization of the speed of sliding mode control systems. In this paper, we study the system of subordinate regulation of the third order. The parameters of the relay-modal controllers were varied based on a change in the calculated amplitude of the control action without changing its real value. The parametric synthesis of such a system is based on optimal trajectories in terms of speed. The study of the control system at various settings revealed a different degree of deviation of transitional trajectories from the calculated one. This effect is due to the replacement of optimal regulator settings with modal ones in order to give the system a margin of stability. The obtained families of transient characteristics make it possible to construct empirical dependences of the duration of regulation on the relative value of the calculated amplitude of the control action. Such dependencies have pronounced extremes, which makes it possible to tune the system to a near optimal speed by preventing the regulators from entering the sliding mode prematurely. The performed simulation of the system with optimal settings confirms the effectiveness of the proposed methodology for the correction of dynamic characteristics. The results of the study open up the prospects of the practical implementation of relay-modal control algorithms for cascading systems, the synthesis of which is based on the N-i switching method.
Большинству технических систем характерно ограничение промежуточных координат в переходных режимах. Такие ограничения реализуются системой с каскадным включением регуляторов. Метод N-i переключений обеспечивает оптимизацию по быстродействию релейных систем подчинённого регулирования. В данной работе выполнено исследование системы подчинённого регулирования третьего порядка. При этом осуществлено варьирование параметров релейно-модальных регуляторов на основе изменения расчётной амплитуды управляющего воздействия без изменения реального её значения. Параметрический синтез такой системы выполнен на основе оптимальных по быстродействию траекторий. Исследование системы управления при различных настройках выявило различную степень отклонения переходных траекторий от расчётной. Данный эффект обусловлен заменой оптимальных настроек регуляторов модальными с целью придания системе запаса устойчивости. Полученные семейства переходных характеристик позволяют построить эмпирические зависимости длительности регулирования от относительного значения расчётной амплитуды управляющего воздействия. Такие зависимости имеют выраженные экстремумы, что обеспечивает возможность настройки системы на близкое к оптимальному быстродействие путём предотвращения преждевременного вхождения регуляторов в скользящий режим. Выполненное моделирование системы с оптимальными настройками подтверждает эффективность предложенной методики коррекции динамических характеристик. Результаты работы открывают перспективу практической реализации релейно-модальных алгоритмов управления каскадно-подчинённых систем, синтез которых основан на методе N-i переключений.
Більшості технічних систем притаманне обмеження проміжних координат у перехідних режимах. Такі обмеження реалізуються системою керування з каскадним вмиканням регуляторів. Метод N-i перемикань забезпечує оптимізацію за швидкодією релейних систем підпорядкованого керування. У даній роботі виконано дослідження системи підпорядкованого регулювання третього порядку. При цьому здійснене варіювання параметрів релейно-модальних регуляторів на основі зміни розрахункової амплітуди керуючого впливу без зміни реального її значення. Параметричний синтез такої системи виконано на основі оптимальних за швидкодією траєкторій. Дослідження системи керування при різних налаштуваннях виявило різний ступінь відхилення перехідних траєкторій від розрахункової. Даний ефект обумовлений заміною оптимальних налаштувань регуляторів модальними з метою надання системі запасу стійкості. Отримані під час дослідження сімейства перехідних характеристик дозволяють побудувати емпіричні залежності тривалості регулювання від відносного значення розрахункової амплітуди керуючого впливу. Такі залежності мають виражені екстремуми, що забезпечує можливість налаштування системи керування на близьку до оптимальної швидкодію шляхом запобігання передчасному входженню регуляторів у ковзний режим. Виконане моделювання системи керування з оптимальними налаштуваннями підтверджує ефективність запропонованої методики корекції динамічних характеристик. Результати роботи відкривають перспективу практичної реалізації релейно-модальних алгоритмів керування каскадно-підпорядкованих систем, синтез яких оснований на методі N-i перемикань.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: