Doctor of Sciences (Engineering), Associate Professor, professor of Chair of Applied Hydromechanics
доктор технических наук, доцент, профессор кафедры прикладной гидромеханики
postgraduate student of Chair of Applied Hydromechanics
аспирант кафедры прикладной гидромеханики
The paper considers the possibility to apply intelligent controllers as setting devices and adjusters of hydraulic actuators of different purpose. The authors proposed a method of positioning control of a hydraulic steering actuator based on a fuzzy logic controller (FLC). FLC corrective action is implemented based on three input parameters similar to the traditional proportional-integral-derivative controller. To evaluate the efficiency of FLC application in the system of hydraulic actuator positioning, the authors developed a mathematical model describing the work of a complex electro-hydromechanical system including electromechanical converter, fluidic hydraulic actuator, and hydraulic cylinder actuator. Non-linear mathematical model of an electro-hydraulic servo is implemented in MatLab Simulink software; the proportional-integral-derivative FLC was formed using the Fuzzy Logic Toolbox means. The authors set the FLC parameters using the linguistic rule-based expert system and the change in the membership function form, varying which it is possible to get linear and non-linear output characteristics. The obtained piecewise-linear hyperplane of FLC controlling characteristic determining the non-linear nature of correction theoretically allows getting the improved quality of transient processes. Using the numerical experience method, the authors assessed the efficiency of control algorithms with traditional controllers and the equivalent fuzzy controllers within the known mathematical model of a control object (electro-hydraulic follower actuator). When synthesizing the proportional-type FLC, the authors formed the nonlinear control law which allowed compensating the nonlinearity of the hydraulic actuator system. When implementing the linear dependence of the proportional-integral FLC, the system demonstrates the behavior attributable to the traditional controller. Generated FLC with nonlinear characteristics did not show significant quality improvement of the transient process compared to the traditional controller. Based on the received results, the authors concluded the reasonability of FLC application within the control systems with hydraulic actuating elements.
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.