К ВОПРОСУ ОБ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМИ ГИДРОПРИВОДАМИ

В работе рассматривается возможность применения интеллектуальных регуляторов в качестве корректирующих и задающих устройств исполнительных гидроприводов различного назначения. Предложен способ позиционного управления рулевым гидравлическим приводом с нечетким логическим регулятором (НЛР). Корректирующее воздействие НЛР реализовано на основе трех входных параметров, аналогично классическому пропорционально-интегрально-дифференцирующему регулятору. Для оценки эффективности применения НЛР в системе позиционирования гидропривода разработана математическая модель, описывающая работу сложной электрогидромеханической системы, включающей электромеханический преобразователь, струйный гидроусилитель, исполнительный гидроцилиндр. Нелинейная математическая модель электрогидравлического следящего привода реализована в MatLab Simulink, средствами Fuzzy Logic Toolbox был сформирован НЛР пропорционально-интегрально-дифференцирующего типа. Параметры НЛР задавались экспертной базой лингвистических правил и изменением формы функций принадлежности, варьируя которые можно получить линейные и нелинейные выходные характеристики. Полученная кусочно-линейная гиперплоскость управляющей характеристики НЛР, определяющая нелинейный характер коррекции, теоретически позволяет получить улучшенное качество переходных процессов. Оценена эффективность алгоритмов управления с классическими регуляторами и аналогичными нечеткими регуляторами в условиях известной математической модели объекта управления (электрогидравлический следящий привод) методом численного эксперимента. При синтезе НЛР пропорционального типа сформирован нелинейный закон регулирования, который позволил компенсировать нелинейность гидравлической исполнительной системы привода. При реализации линейной зависимости НЛР пропорционально-интегрального типа система показывает поведение, соответствующее традиционному регулятору. Синтезированный НЛР с нелинейной характеристикой не показал значительного улучшения качества переходного процесса по сравнению с классическим регулятором. На основе полученных результатов сделаны выводы о целесообразности применения НЛР в системах управления с гидравлическими исполнительными элементами.

рулевая машина, системы управления, нечеткий логический регулятор, математическое моделирование, электрогидравлический привод, нечеткая логика, ПИД-регулятор

1. Ursu I., Tecuceanu G., Toader A., Calinoiu C. Switching neuro-fuzzy control with antisaturating logic // Proceedings of the Romanian Academy Series A - Mathematics Physics Technical Sciences information Science. 2011. Vol. 12. № 3. P. 231-238.

2. Lail W.Y., Onn N., Hing Tang C.H. Position Control of Hydraulic Actuators Using Fuzzy Pulse Width Modulation // Applied Mechanics and Materials. 2015. Vol. 735. P. 294-298.

3. Li B., Yan J., Guo G., Zeng Y., Luo W. High performance control of hydraulic excavator based on fuzzy-PI soft-switch controller // Proceedings of the IEEE International Conference on Computer Science and Automation Engineering. 2011. Vol. 2. P. 676-679.

4. Бураков М.В., Кирпичников А.П. Нечеткий регулятор ПИД-типа для нелинейного объекта // Вестник технологического университета. 2015. Т. 18. № 4. С. 242-244.

5. Карпович Д.С., Шумский А.Н., Сарока В.В. Система управления беспилотным летательным аппаратом с применением теории нечетких множеств // Труды БГТУ. № 6. Физико-математические науки и информатика. 2016. № 6. С. 111-116.

6. Бураков М.В., Коновалов А.С. Синтез нечетких логических регуляторов // Информационно-управляющие системы. 2011. № 1. С. 22-37.

7. Гостев В.И. Проектирование нечетких регуляторов для систем автоматического управления. СПб.: БХВ-Петербург, 2011. 416 с.

8. Голосовский М.С., Богомолов А.В., Теребов Д.С., Евтушенко Е.В. Алгоритм настройки системы нечёткого логического вывода типа Мамдани // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика. 2018. Т. 10. № 3. С. 19-29.

9. Takagi T., Sugeno M. Fuzzy identification of systems and its applications to modeling and control // IEEE Transactions on Systems Man Cybernet. 1985. Vol. 15. № 1. P. 116-132.

10. Матковская М.О. Исследование алгоритмов нечёткого вывода в моделях принятия решений // Известия ЮФУ. Технические науки. 2009. № 3. С. 240-244.

11. Шилин Д.В., Грибков А.М. Исследование закона управления позиционированием каретки бесштокового пневматического привода на базе нечеткого регулятора // Вестник Московского энергетического института. 2015. № 3. С. 5-10.

12. Balea S., Halanay A., Ursu I. New results on the problem of the stabilization of equilibria for models of electrohydraulic servoactuators // Discrete and continuous dynamical systems - Series S. 2013. Vol. 6. № 6. P. 1551-1567.

13. Kalyoncu M., Haydim M. Mathematical modelling and fuzzy logic based position control of an electrohydraulic servosystem with internal leakage // Mechatronics. 2009. Vol. 19. № 6. P. 847-858.

14. Sidhom L., Chihi I., Brun X., Bideaux E., Thomasset D. On Nonlinear Robust Adaptative Control: Application on Electro-Hydraulic Valve System // Studies in Computational intelligence. 2016. Vol. 635. P. 575-594.

15. Олссон Г., Пиани Д. Цифровые системы автоматизации и управления. СПб.: Невский Диалект, 2001. 557 с.

16. Месропян А.В. Особенности коррекции электрогидравлических следящих приводов // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2009. № 1. С. 134-144.

17. Целищев В.А., Целищев Д.В. Гидравлическая машина со струйно-кавитационным регулированием // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2006. Т. 7. № 2. С. 161-165.

18. Месропян А.В., Галлямов Ш.Р., Целищев В.А. Исследование влияния нелинейностей типа «люфт» и «гистерезис» на гидравлический рулевой привод летательного аппарата // Проблемы и перспективы авиационного двигателестроения. Уфа: УГАТУ, 2007. С. 32-37.

19. Mesropyan A.V., Sharipov R.R. Mathematical modeling of transient processes in the jet pipe servoactuator with a dual-mode controller // Procedia Engineering. 2016. Vol. 150. P. 168-172.

20. Шишкин Д.О., Сумачакова Ч.А., Степанов А.Г. Разработка и реализация модели экспертной системы на основе нечеткой логики // Актуальные проблемы экономики и управления. 2018. № 1. С. 75-80.

21. Прокопьев А.П. Особенности синтеза регулятора электрогидравлической системы управления // XII Всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2014. М.: Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, 2014. С. 307-317.