Багатокритеріальний синтез систем із анізотропійними регуляторами на основі стохастичної мультиагентної оптимізації

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.03 – системи та процеси керування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. У роботі вирішена науково-практична задача підвищення точності керування багатомасовими електромеханічними системами з невизначеними параметрами на основі багатокритеріального підходу до стохастичних робастних методів. Розроблено метод багатокритеріального синтезу анізотропійних регуляторів для керування багатомасовими електромеханічними системами із параметричною невизначеністю. Багатокритеріальний синтез анізотропійних регуляторів зведено до рішення задачі векторного математичного нелінійного програмування, в якій обчислення векторної цільової функції і обмежень зводиться до ітеративного рішення системи з чотирьох пов'язаних рівнянь Ріккаті, рівняння Ляпунова та обчислення виразу спеціального виду. Удосконалено метод рішення багатокритеріальної задачі математичного програмування на основі багатороєвоі стохастичної мультиагентної оптимізації на основі Парето – оптимальних рішень. Досліджено динамічні характеристики синтезованих багатомасових електромеханічних систем з анізотропійними регуляторами, які синтезовані на основі багатокритеріального підходу. Застосування робастних регуляторів дозволило підвищити швидкодію системи за рахунок скорочення часу першого узгодження в 4,1 разів, зменшити помилку регулювання швидкості обертання при випадковій зміні моменту зовнішнього впливу більше ніж у 2 рази, системи до зміни параметрів об'єкту керування у порівнянні із системою з типовими регуляторами. Проведено експериментальні дослідження синтезованих систем із анізотропійними регуляторами на стенді стохастичної двомасової електромеханічної системи. Експериментально встановлено, що застосування анізотропійних регуляторів у стенді двомасової електромеханічної системи дозволило скоротити час першого узгодження регулювання швидкості у 2 рази, зменшити помилку регулювання швидкості обертання при випадковій зміні моменту зовнішнього впливу більше ніж у 2 рази у порівнянні із системою з типовими регуляторами.Thesis for scientific degree of candidate of engineering science on speciality 05.13.03 – control systems and processes. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2016. The thesis is devoted to solving scientific and practice task of increasing the accuracy of control multimass electromechanical systems with uncertain parameters on the basis of multiobjective approach to the synthesis of anisotropic regulators. A method of multiobjective synthesis of anisotropic regulators multimass electromechanical systems, which allows to meet the diverse requirements that apply to the work multimass electromechanical systems in various modes. Multiobjective synthesis of anisotropic regulators reduced to solution the vector nonlinear programming, in which the calculation of the objective function is algo-rithmic in nature, involving multiple solution of algebraic Riccati equations, Lyapunov equations and special expressions for calculating of anisotropy level. Improved method for solving multiobjective programming problem based on a stochastic multi-agent multi swarm optimization based on Pareto-optimal solutions. Investigated the dynamic characteristics of the synthesized multimass electro-mechanical systems with anisotropic regulators are synthesized from multi approach. The results of the comparisons of dynamic characteristics multimass electro-mechanical systems with synthesized anisotropic regulators and controller types. It is proved that the use of synthetic anisotropic regulators allowed to reduce time of the first coordination by 4.1 times, to reduce the error compensation of random external perturbation 2 times and to reduce the system sensitivity to changes of plant parameters compared to a system with standard controllers. Experimental on the stand two-mass electromechanical system found that the use of synthesized anisotropic regulators can reduce time of the first coordination by 2 times, reduce the error speed control for random change of the load torque is 2 times as compared with the system controller types.