СИСТЕМЫ АНАЛИЗА И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

В некоторых случаях повышение показателей качества работы системы автоматического управления может быть достигнуто за счет учета запаздываний при расчете регуляторов. Существуют различные способы синтеза системы управления для таких систем. К ним можно отнести следующие методы: компенсации запаздывания, робастного управления, адаптивного управления, управления на основе моделей с распределенными параметрами, управления на основе искусственных нейронных сетей и другие. Однако эти методы предъявляют дополнительные требования к динамике системы или сложны в технической реализации и настройке. Показан способ расчета регулятора модальным методом синтеза с использованием полиномиально-матричного разложения передаточных функций объекта и регулятора. Необходимые показатели динамики переходных процессов достигаются благодаря выбору полюсов желаемого характеристического полинома замкнутой системы. При синтезе регулятора учет влияния звена запаздывания достигается за счет его аппроксимации с помощью функции Паде. При этом происходит повышение порядка полиномов, которые участвуют в расчете параметров регулятора. В предложенном способе синтеза регулятора нет необходимости повышать порядок участвующих в расчетах полиномов. Это достигается благодаря учету полюсов звена в желаемом характеристическом полиноме замкнутой системы. Для примера применения предложенного способа рассмотрена система с многоканальным неустойчивым объектом, содержащим звенья запаздывания в своей структуре. Для наглядности синтез регуляторов приведен для случая, когда в системе звено запаздывания представлено в виде аппроксимации функцией Паде первого порядка, но он также может быть применен в случае аппроксимаций более высокого порядка.

1. Farina M., Suleimanov A. Stability analysis of feedback systems with time delays // IEEE Transactions on Automatic Control. – 2019. – Vol. 64 (5). – P. 1932–1945.

2. Lin Y., Zhou W. Impact of time delays on dynamic performance in industrial control systems // Journal of Process Control. – 2020. – Vol. 92. – P. 1–10.

3. Li H., Wang Z. Oscillations in feedback control systems with time delay // Automatica. – 2018. – Vol. 96. – P. 152–161.

4. Gu K., Chen J. Motion control accuracy degradation due to signal delays // International Journal of Robotics Research. – 2017. – Vol. 36 (4). – P. 432–445.

5. Kumar R., Ryan M. Time delays in economic models: Implications for forecasting // Journal of Economic Dynamics and Control. – 2016. – Vol. 72. – P. 123–137.

6. Hassan A., Mohammed S. Safety and efficiency impacts of unaccounted time delays in transportation systems // Transportation Research, Part C: Emerging Technologies. – 2021. – Vol. 123. – P. 1–15.

7. Park J., Kim D. Challenges in integrating new equipment with time delays into manufacturing automation systems // International Journal of Production Research. – 2019. – Vol. 57 (15). – P. 4789–4803.

8. Jang S., Lee Y. Real-time control challenges in robotic systems with processing delays // IEEE Transactions on Industrial Informatics. – 2020. – Vol. 16 (6). – P. 3745–3756.

9. Antsaklis P.J., Michel A.N. Linear systems. – Switzerland: Birkhauser, 1997. – 669 p.

10. Chen C.T. Linear system theory and design. – 2nd еd. – New York: Oxford, 1999. – 334 p.

11. Бобобеков К.М. Полиномиальный метод синтеза многоканальных регуляторов с использованием матрицы Сильвестра: дис. … канд. техн. наук: 05.13.01. – СПб., 2019. – 168 с.

12. Лапето А.В. Особенности формирования проматриц и синтеза регуляторов для систем с запаздыванием // Труды БГТУ. № 6. Физико-математические науки и информатика. – 2012. – № 6 (153). – С. 122–126.

13. Бобобеков К.М., Воевода А.А., Шипагин В.И. Полиномиальный метод синтеза автоматического управления для одноканальных и многоканальных объектов: монография. – Душанбе: ТТУ им. М.С. Осими, 2021. – 192 с.

14. Филюшов В.Ю. Полиномиальный метод синтеза регуляторов для многоканальных объектов с неквадратной матричной передаточной функцией: дис. … канд. техн. наук: 2.3.1. – СПб., 2022. – 177 с.

15. Шипагин В.И. Нейросетевая реализация полиномиального метода синтеза регуляторов с детерминированным способом выбора архитектуры и инициализации весовых коэффициентов: дис. ... канд. техн. наук: 2.3.1. – Новосибирск, 2023. – 169 с.