Безопасность цифровых технологий

БЕЗОПАСНОСТЬ ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

БЕЗОПАСНОСТЬ
ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

English | Русский

Последний выпуск
№1(120) Январь - Март 2026

Применение ПИД-регулятора для объектов с двойным интегратором

Выпуск № 1 (120) Январь - Март 2026
Авторы:

Колмогоров Иван Викторович ,
Ковалев Дмитрий Николаевич ,
Шелегов Антон Андреевич ,
DOI: http://dx.doi.org/10.17212/2782-2230-2026-1-84-96
Аннотация

В настоящее время управление движением автономных транспортных систем требует точного и устойчивого регулирования объектов, динамика которых может быть представлена моделью второго порядка с интегрированием ускорения. В качестве такого объекта рассматривается двойной интегратор  описывающий связь между управляющим воздействием (ускорением) и положением платформы. Несмотря на простоту структуры, синтез регулятора для такого объекта остается нетривиальной задачей из-за маргинальной устойчивости, накопления ошибок и высокой чувствительности к внешним возмущениям. В работе показано применение классического пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) регулятора для управления объектом с динамикой  рассмотрены особенности его настройки, ограничения методов типа Циглера?–?Никольса и необходимость ручной или адаптивной подстройки коэффициентов. Приведен пример практической реализации на двухколесном самобалансирующемся роботе с использованием инерциального датчика и микроконтроллера. Полученные результаты демонстрируют эффективность ПИД-регулятора для стабилизации неустойчивого объекта, обеспечивая снижение статической ошибки, устойчивость к внешним возмущениям и корректное формирование переходных процессов.


Ключевые слова: система автоматического управления, ПИД-регулятор, модель объекта «двойной интегратор», второй закон Ньютона, метод Циглера?–?Никольса, ручная настройка, двухколесный самобалансирующийся робот
Колмогоров Иван Викторович
Новосибирский Государственный Технический Университет,
ik9232553333@gmail.com
Orcid: 0009-0002-1006-7148

Ковалев Дмитрий Николаевич
Новосибирский государственный технический университет,
dimakovalev56261@mail.ru
Orcid: 0009-0002-5713-0829

Шелегов Антон Андреевич
Новосибирский государственный технический университет,
antonselegov72@gmail.com
Orcid: 0009-0009-4271-7185

Список литературы

1.??Bakanov M.V., Daneev A.V., Sizykh V.N. Algoritmicheskoe obespechenie adaptivnoi sistemy upravleniya avtonomnym mobil'nym robotom [Algorithmic support of an adaptive control system for an autonomous mobile robot]. Informatsionnye i matematicheskie tekhnologii v nauke i upravlenii = Information and Mathematical Technologies in Science and Management, 2022, no. 2 (26),

pp. 147–160. DOI: 10.38028/ESI.2022.26.2.014.



2.??Li L., Li J., Zhang S. Review article: State-of-the-art trajectory tracking of autonomous vehicles. Mechanical Sciences, 2021, vol. 12, pp. 419–432. DOI: 10.5194/ms-12-419-2021.



3.??Koryukin A.N., Voevoda A.A. Naibol'shaya stepen' ustoichivosti dvukhmassovoi sistemy dlya regulyatorov ponizhennogo poryadka [The greatest degree of the stability of a two-mass system for regulators of the lowered order]. Doklady TUSUR = Proceedings of TUSUR University, 2014, no. 1 (31), pp. 229–237.



4.??Garkushenko V.I., Degtyarev G.L. Teoriya avtomaticheskogo upravleniya [Theory of automatic control]. Kazan, Kazan State Technical University Publ., 2010. 274 p.



5.??Polyakov K.Yu. Teoriya avtomaticheskogo upravleniya dlya «chainikov» [Automatic control theory for “dummies”]. St. Petersburg, St. Petersburg State Marine Technical University Publ., 2008.



6.??Ziegler J.G., Nichols N.B. Optimum settings for automatic controllers. Journal of Fluids Engineering, 1942, vol. 64 (8), pp. 759–765.



7.??Vishnu Varthan R., Sanjay Ganesh S., Anbarasi M.P. Real-time implementation of a self-balancing robot using PID controller. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), 2025, vol. 14 (05). DOI: 10.5281/

zenodo.18106175.



8.??Shipagin V.I. Neirosetevaya realizatsiya polinomial'nogo metoda sinteza regulyatorov s determinirovannym sposobom vybora arkhitektury i initsializatsii vesovykh koeffitsientov. Diss. kand. tekhn. nauk [Neural network implementation of a polynomial method for controller synthesis with a deterministic approach to architecture selection and weight initialization. PhD eng. sci. diss.]. Omsk, 2022. 138 p.

Просмотров аннотации: 7
Скачиваний полного текста: 2
Просмотров интерактивной версии: 0
Для цитирования:

Колмогоров И.В., Ковалев Д.Н., Шелегов А.А. Применение ПИД-регулятора для объектов с двойным интегратором // Безопасность цифровых технологий. – 2026. – № 1 (120). – С. 84–96. – DOI: 10.17212/2782-2230-2026-1-84-96.

For citation:

Колмогоров И.В., Ковалев Д.Н., Шелегов А.А. Применение ПИД-регулятора для объектов с двойным интегратором // Безопасность цифровых технологий. – 2026. – № 1 (120). – С. 84–96. – DOI: 10.17212/2782-2230-2026-1-84-96.