Программное обеспечение для исследования робастных свойств и синтеза регуляторов систем автоматического управления с интервальными параметрами

  • Tatiana Alexandrovna Ezangina Национальный исследовательский Томский политехнический университет http://orcid.org/0000-0002-4948-5972
  • Sergey Anatolevich Gayvoronskiy Национальный исследовательский Томский политехнический университет http://orcid.org/0000-0002-7156-2807

Аннотация

В статье разработан программный комплекс RASLIS, в основу которого положены полученные авторами алгоритмы робастного анализа и синтеза интервальных систем управления с аффинной неопределенностью коэффициентов характеристического полинома. Программный комплекс RASLIS позволяет формировать на основе многогранника коэффициентов полинома граничный вершинно-реберный маршрут и в результате его отображения на корневую плоскость определять корневые показатели робастного качества системы. Он также позволяет проводить параметрический синтез линейных робастных регуляторов на основе критерия максимальной степени робастной устойчивости.
Программный комплекс RASLIS имеет возможность анализировать и синтезировать указанные системы в автоматическом или диалоговом режимах. Работа программного комплекса RASLIS апробирована на примере анализа корневых показателей робастного качества и синтеза робастного регулятора системы управления движительно-рулевым комплексом подводного аппарата.

Сведения об авторах

Tatiana Alexandrovna Ezangina, Национальный исследовательский Томский политехнический университет

доцент отделения информационных технологий Инженерной школы информационных технологий и робототехники, кандидат технических наук

Sergey Anatolevich Gayvoronskiy, Национальный исследовательский Томский политехнический университет

доцент отделения автоматизации и робототехники Инженерной школы информационных технологий и робототехники, кандидат технических наук, доцент

Литература

1. Grigut E., Kiriyakov I., Senichenkov Yu. Designing application-dependent tools for modeling and simulation on basis of universal modeling environment. In: Proceedings of the 3rd International Conference on Applications in Information Technology (ICAIT'2018). New York, NY, USA: Association for Computing Machinery; 2018. p. 17-22. doi: https://doi.org/10.1145/3274856.3274861
2. Isakov A.A., Kolesov Yu.B., Senichenkov Yu.B. A new tool for visual modeling ‒ Rand Model Designer 7. IFAC-PapersOnLine. 2015;48(1):661-662. doi: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.05.102
3. Shornikov Yu.V., Senichenkov Yu.B., Ryzhov V.A. Comparative Analysis of Computer Modeling and Simulation Environments under the InMotion Project. Humanities and Science University Journal. 2017;(30):58-65. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=35105050 (accessed 21.07.2022).
4. Burak T.I., Lukashevich M.M. Methodology and software for semantic analysis of complex dynamical systems. In: International scientific and technical conference proceedings "Open Semantic Technologies for Intelligent Systems" (OSTIS). 2016;(6):569-572. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30080368 (accessed 21.07.2022). (In Russ., abstract in Eng.)
5. Burak T.I., Kernoga A.L. Computer modeling of dynamic systems. In: Proceedings of the International Conference on Innovative technologies: theory, tools, practice. Vol. 2. Perm: PNRPU; 2014. p. 196-201. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23693623 (accessed 21.07.2022). (In Russ., abstract in Eng.)
6. Kozlov O.S., Kondakov D.E., Skvortsov L.M., Timofeev K.A., Hodakovskii V.V. Software for Research Dynamics and Design of Technical Systems. Information Technologies. 2005;(9):20-25. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=20468025 (accessed 21.07.2022). (In Russ., abstract in Eng.)
7. Kuntsevich A.V., Kuntsevich V.M. "Robust stability" tool system for the analysis of the robust stability of dynamic systems. Soviet Journal of Automation and Information Sciences. 1990;23(6):1-6. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=31157147 (accessed 21.07.2022).
8. Tsavnin A., Efimov S., Zamyatin S. Overshoot Elimination for Control Systems with Parametric Uncertainty via a PID Controller. Symmetry. 2020;12(7):1092. doi: https://doi.org/10.3390/sym12071092
9. Sukhodoev M.S., Gayvoronskiy S.A., Zamyatin S.V. Analysis and synthesis of automatic control robust systems in the MATLAB environment. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. 2008;312(5):61-66. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=11170119 (accessed 21.07.2022). (In Russ., abstract in Eng.)
10. Tsavnin A.V., Zarnitsyn A.Yu., Efimov S.V., Podkovyrov I.A., Zamyatin S.V. Design approach for robust non-overshooting controller for ACS with parametric uncertainty. Industrial Automatic Control Systems and Controllers. 2021;(4):3-11. (In Russ., abstract in Eng.) doi: https://doi.org/10.25791/asu.4.2021.1270
11. Gayvoronskiy S., Ezangina T., Khozhaev I., Kazmin V. Determination of Vertices and Edges in a Parametric Polytope to Analyze Root Indices of Robust Control Quality. International Journal of Automation and Computing. 2019;16(6):828-837. doi: https://doi.org/10.1007/s11633-019-1182-y
12. Khozhaev I.V., Gayvoronskiy S.A., Ezangina T.A. Parametric synthesis of a robust controller on a base of mathematical programming method. Journal of Physics: Conference Series. 2018;1016(1):012010. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1016/1/012010
13. Banjerdpongchai D., How J.P. LMI synthesis of parametric robust /spl Hscr//sub /spl infin// controllers. In: Proceedings of the 1997 American Control Conference (Cat. No.97CH36041). Albuquerque, NM, USA: IEEE Computer Society; 1997. Vol. 1. p. 493-498. doi: https://doi.org/10.1109/ACC.1997.611848
14. Tsavnin A.V., Efimov S.V., Zamyatin S.V. PID-controller tuning approach guaranteeing non-overshooting step response. Proceedings of TUSUR University. 2019;22(2):77-83. (In Russ., abstract in Eng.) doi: https://doi.org/10.21293/1818-0442-2019-22-2-77-82
15. Vadutov O.S. Design of PID controller for delayed systems using optimization technique under pole assignment constraints. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. 2014;325(5):16-22. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22860550 (accessed 21.07.2022). (In Russ., abstract in Eng.)
16. Smirnov N.I., Sharovin I.M. On optimality criterion selection in numerical computation of Automated Control Systems. Industrial Automatic Control Systems and Controllers. 2009;(5):16-21. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=12364788 (accessed 21.07.2022). (In Russ., abstract in Eng.)
17. Lubentsova E.V., Piotrovskiy D.L., Lubentsov V.F. Robust fuzzy automatic control system with variable structure. Fundamental research. 2017;(3):53-59. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29007770 (accessed 21.07.2022). (In Russ., abstract in Eng.)
18. Keel L.H., Bhattacharyya S.P. Robustness and fragility of high order controllers: A tutorial. In: Proceedings of IEEE Conference on Control Applications. Buenos Aires, Argentina: IEEE Computer Society; 2016. p. 191-202. doi: https://doi.org/10.1109/CCA.2016.7587837
19. Bhattacharyya S.P. Robust control under parametric uncertainty: An overview and recent results. Annual Reviews in Control. 2017;44:45-77. doi: https://doi.org/10.1016/j.arcontrol.2017.05.001
20. Mihailescu-Stoica D., Schrodel F., Vobetawinkel R., Adamy J. On robustly stabilizing PID controllers for systems with a certain class of multilinear parameter dependency. In: Proceedings of the 26th Mediterranean Conference on Control and Automation. Zadar, Croatia: IEEE Computer Society; 2018. p. 1-6. doi: https://doi.org/10.1109/MED.2018.8442811
21. Khalil A., Wang J.H., Mohamed O. Robust stabilization of load frequency control system under networked environment. International Journal of Automation and Computing. 2017;14(1):93-105. doi: https://doi.org/10.1007/s1l633-016-1041-z
22. Gayvoronskiy S.A., Ezangina T., Pushkarev M. Parametric Synthesis of a Robust Controller for Maximising the Response of an Interval Control System. International Review of Automatic Control. 2022;15(2):58-69. doi: https://doi.org/10.15866/ireaco.v15i2.20560
23. Nguyen N.H., Nguyen P.D. Overshoot and settling time assignment with PID for first-order and second-order systems. IET Control Theory & Applications. 2018;12(17):2407-2416. doi: https://doi.org/10.1049/iet-cta.2018.5076
24. Gayvoronskiy S.A., Khozhaev I.V., Ezangina T.A. Motion Control System for a Remotely Operated Vehicle with Interval Parameters. International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research. 2017;6(5):378-384. doi: https://doi.org/10.18178/ijmerr.6.5.378-384
25. Zhang X.Q., Li X.Y., Zhao J. Stability analysis and anti-windup design of switched systems with actuator saturation. International Journal of Automation and Computing. 2017;14(5):615-625. doi: https://doi.org/10.1007/s1l633-015-0920-z
Опубликована
2022-12-20
Как цитировать
EZANGINA, Tatiana Alexandrovna; GAYVORONSKIY, Sergey Anatolevich. Программное обеспечение для исследования робастных свойств и синтеза регуляторов систем автоматического управления с интервальными параметрами. Современные информационные технологии и ИТ-образование, [S.l.], v. 18, n. 4, p. 734-743, dec. 2022. ISSN 2411-1473. Доступно на: <http://sitito.cs.msu.ru/index.php/SITITO/article/view/889>. Дата доступа: 22 apr. 2024 doi: https://doi.org/10.25559/SITITO.18.202204.734-743.
Раздел
Теоретические вопросы информатики, прикладной математики, компьютерных наук