СИНТЕЗ НЕЛИНЕЙНЫХ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ПЛОХО ФОРМАЛИЗУЕМЫМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ОБЪЕКТОМ
Аннотация
В статье представлены результаты решения задачи синтеза нелинейных астатических алгоритмов управления плохо формализуемым объектом на основе известной статической характеристики по каналу регулирования и модели исполнительного механизма. Синтез алгоритмов управления осуществлен методами аналитического конструирования агрегированных регуляторов.
Предложены два подхода к синтезу алгоритмов. В первом объект управления рассматривается как пропорциональное звено с нелинейной статической характеристикой, во втором – как последовательное соединение нелинейного статического и линейного динамического звеньев, учитывается инерционность объекта. Для обеспечения устойчивости системы управления вблизи экстремума статической характеристики введена кусочно-постоянная Сигнум-функция, которая позволяет адаптировать закон управления к изменению знака коэффициента передачи.
Работоспособность синтезированных алгоритмов показана путем вычислительного эксперимента на примере жидкофазного химического реактора. Сравнительный анализ показал, что алгоритм, полученный с учетом инерционности объекта, обеспечивает меньшее время переходного процесса и меньшую динамическую ошибку.
Предложенный подход может быть эффективно применен при синтезе систем управления сложными нелинейными, многомерными и многосвязными технологическими объектами, особенно на ранних этапах проектирования.
Для цитирования:
Андреенков А.А., Лабутин А.Н., Самарский А.А. Синтез нелинейных алгоритмов управления плохо формализуемым технологическим объектом. Современные наукоемкие технологии. Региональное приложение. 2025. № 4. С. 88-94. DOI: 10.6060/snt.20258404.00012.
Литература
Synergetics and Problems of Control Theory. Ed. by A.A. Kolesnikov. Moscow: Fizmatlit, 2004. 504 p.
Dvoretsky D.S., Dvoretsky S.I., Ostrovsky G.M. New Ap-proaches to the Design of Chemical Engineering Processes, Apparatus and Systems under Interval Uncertainty. Moscow: Spectrum Publishing House, 2012. 344 p.
Blinichev V.N., Labutin A.N., Zueva G.A., Kolobov M.Yu., Alekseev E.A., Volkova G.V., Vorobyov S.V., Kozlov A.M., Kokurina G.N., Lysova M.A., Mironov E.V., Natareev S.V., Nevinitsyn V.Yu., Ponomareva Yu.N., Postnikova I.V., Sakharov S.E., Chagin O.V. Problems of the development of energy- and resource-saving processes, reactor systems and equipment of intense action, modeling and optimal management. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 7. P. 185202. DOI: 10.6060/ivkkt.20236607. 6845j.
Alshammari O., Mahyuddin M.N., Jerbi H. An advanced PID-based control technique with adaptive parameter scheduling for a nonlinear CSTR plant. IEEE Access. 2017. V. 9. N 3. P. 1260–1271.
Sorcia-Vázquez F.D.J., Rumbo-Morales J.Y., Brizuela-Mendoza J.A., Ortiz-Torres G. Experimental validation of fractional PID controllers applied to a two-tank system. Mathematics. 2023. V. 11. N 2651. P. 1–17.
Prabowo Y.A., Ashidiqi H., Fathammubina, Fahruzi A. Implementation of cascade control strategy for liquid temperature control on three-tank systems using a PID controller. Jurnal E-Komtek. 2022. V. 6. N 1. P. 1–14.
Wosu C.O., Ezeh E.M., Ojong O.E. Development and assessment of manual and automated PID controllers for the optimum production of ethylene glycol in a CSTR. Research Square. 2024. V. 10. N 6. P. 37–64.
Kolesnikov A.A. Synergetic Control Theory. Taganrog: TRTU. Moscow: Energoatomizdat. 1994. 344 p.
Krstic M., Kanellakopoulos I., Kokotovic P. Nonlinear and Adaptive Control Design. New York: Wiley. 1995. 563 p.
Miroshnik I.V., Nikiforov V.O., Fradkov A.L. Nonlinear and Adaptive Control of Complex Dynamical Systems. St. Petersburg: Nauka. 2000. 550 p.
Ioannou P.A., Sun J. Robust Adaptive Control. New York: Dover. 2012. 848 p.
Kolesnikov A.A. Synergetic Methods of Control of Complex Systems: Theory of System Synthesis. 2nd ed. Moscow: Librokom. 2012. 240 p.
Kuzmenko A.A. Nonlinear synthesis of the adaptive control law for hydroturbine rotational speed: integral adaptation. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Problemy Energetiki. 2015. N 1–2. P. 85–94.
Kuzmenko A.A., Sinitsyn A.S., Kolesnichenko D.A. Principle of integral adaptation in adaptive control of a “hydroturbine–synchronous generator” system. Control Systems and Infor-mation Technologies. 2014. V. 56. N 2.1. P. 146–150.
Kolesnikova S.I. Algorithm for the synthesis of a control system for a multidimensional poorly formalized object. Izvestiya SFedU. Engineering Sciences. 2015. N 5. P. 211–220.
Krivonosov V.A., Babenkov V.A., Sokolov V.V. et al. Mathematical model of the extraction and filtration process in phos-phoric acid production. Automation in Industry. 2013. N 1. P. 24–29.
Kolesnikov A.A., Veselov G.E., Kuzmenko A.A. New Technologies for Designing Modern Control Systems for Power Generation Processes. Moscow: MPEI. 2016. 280 p.
Labutin A.N., Andreenkov A.A. Cascade synthesis of nonlinear synergetic control algorithms for concentration control in a chemical reactor. Informatics and Control Systems. 2025. N 3(85). P. 80–91. DOI: 10.22250/18142400_2025_85_3_80.
Klyuntina A.B., Gordina N.E., Prokofiev V.Yu. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2013. V. 56. N 3. P. 73-77.
Ilyin A.A., Ilyin A.P., Smirnov N.N., Orlova M.V., Gordina N.E. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2010. V. 53. N 5. P. 86-90.
Andreenkov A.A., Labutin A.N., Volkova G.V. Synthesis and simulation of control systems for an object with an extremal static characteristic. Modern high technology. Regional application. 2025. N 2 (82). P. 52–58.
