Математическое обеспечение иерархического цифрового управления сложным технологическим объектом

Математическое обеспечение иерархического цифрового управления сложным технологическим объектом

Автор: Ларкин Е.В., Богомолов А.В., Привалов А.Н., Акименко Т.А.

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика @vestnik-susu-mmph

Рубрика: Математика

Статья в выпуске: 4 т.16, 2024 года.

Бесплатный доступ

Исследуется вопрос синтеза математического обеспечения иерархического цифрового управления сложным технологическим объектом на основе универсальных контроллеров с гибким программированием. Для преодоления ограничений на быстродействие контроллеров, функционирующих в режиме реального времени, при усложнении законов управления и расширении классов управляемых объектов предложено разделение контроллеров на стратегический, тактический и функционально-логический иерархические уровни. Определены функции и построены алгоритмы обработки данных контроллерами каждого иерархического уровня. Показано, что согласованное функционирование исследуемой системы цифрового управления сводится к обмену данными между контроллерами разных уровней, осуществляемому программно, одинаково для контроллеров всех уровней. Получены зависимости для оценки периода перезапуска управляющих программ, работающих по гамильтонову циклу, а также задержки передачи данных для случая, когда на контроллерах тактического и функционально-логического уровней реализован алгоритм пропорционально-интегрально-дифференцирующего регулятора. Показаны особенности управления режимами функционирования контроллеров тактического и функционально-логического уровней за счет реализации на стратегическом уровне нейронной сети.

Еще

Цифровое управление, система управления, иерархическиеуровни управления, контроллер с гибким программированием, гамильтонов цикл, полумарковский процесс, нейронная сеть

Короткий адрес: https://sciup.org/147246005

IDR: 147246005   |   DOI: 10.14529/mmph240406

Список литературы Математическое обеспечение иерархического цифрового управления сложным технологическим объектом

  • LofVing, M. Manufacturing Strategy Formulation, Leadership Style and Organizational Culture in Small and Medium-Sized Enterprises / M. LofVing, K. Safsten; M. Winroth // International Journal of Manufacturing Technology and Management. - 2016. - Vol. 30, no. 5. - P. 306-325.
  • Composite Error Learning Robot Control using Discontinuous Lyapunov Analysis / Y. Pan, K. Guo, A. Bobtsov, Ch. Yang, H. Yu // IEEE Transactions on Automatic Control. - 2024. - Vol. 69, Iss. 3. - P. 1705-1712.
  • Ле, В.Н. Обзор интеллектуальных систем управления и робототехнических задач в производстве аквакультуры / В.Н. Ле, А.Л. Ронжин // Морские интеллектуальные технологии. - 2024. -№ 1-1 (63). - С. 171-180.
  • Meshcheryakov, R. Control of hyperlinked cyber-physical systems / R. Meshcheryakov // Proc. 14th International Conference on Electromechanics and Robotics "Zavalishin's Readings". Smart Innovation, Systems and Technologies. - 2020. - Т. 154. - С. 27-33.
  • Эффективное функционирование смешанной неоднородной команды в коллаборативной робототехнической системе / Галин Р.Р., Широкий А.А., Магид Е.А. и др. // Информатика и автоматизация. - 2021. - Т. 20, № 6. - С. 1224-1253.
  • Мещеряков, Р.В. Интеллектуальные робототехнические системы / Р.В. Мещеряков // Датчики и системы. - 2024. - № 2. - С. 12-17.
  • Мещеряков, Р.В. Постановка задачи гетерогенного группового взаимодействия роботов при решении задач умного сада / Р.В. Мещеряков, А.С. Широков // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Математика. Механика. Физика». - 2024. - Т. 16, № 2. -С. 41-49.
  • Осипов, О.Ю. Проектирование цифровых моделей элементов электромашинной части электромехатронных модулей робототехнических систем / О.Ю. Осипов, Р.В. Мещеряков, М.Г. Шепеленко // Экстремальная робототехника. - 2017. - № 1. - С. 160-164.
  • A Probabilistic Approach to Estimating Allowed SNR Values for Automotive LiDARs in "Smart Cities" under Various External Influences / R. Meshcheryakov, A. Iskhakov, M. Mamchenko et al. // Sensors. - 2022. - Vol. 22, no. 2, - P. 609. DOI: 10.3390/s22020609
  • Постановка задачи реализации модели беспилотной авиационной транспортной системы с использованием технологий искусственного интеллекта / А.Л. Смолин, В.П. Кутахов, А.А. Захарова и др. // Искусственный интеллект. Теория и практика. - 2023. - № 1 (1). - С. 41-45.
  • Landau, I.D. Digital Control Systems, Design, Identification and Implementation / I.D. Landau, G. Zito. - Springer, 2006. - 484 p.
  • Astrom, J. Computer Controlled Systems: Theory and Design / J. Astrom, B. Wittenmark. -Tsinghua University Press, Prentice Hall, 1996. - 557 p.
  • Ivutin A.N., Larkin E.V. Estimation of Latency in Embedded Real-Time Systems // 3-rd Meditteranean Conference on Embedded Computing (MECO-2014). Budva, Montenegro, 2014, P. 236239.
  • Kilian C.T. Modern Control Technology: Components and systems / C.T. Kilian. - Thompson Delmar Learning. - 2000. - 644 p.
  • Ларкин, Е.В. Моделирование надежности бортового оборудования мобильного робота / Е.В. Ларкин, Т.А. Акименко, А.В. Богомолов // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. - 2021. - Т. 21, Вып. 3. - С. 390-399.
  • Babishin V., Taghipour S. Optimal maintenance policy for multicomponent systems with periodic and opportunistic inspections and preventive replacements // Applied Mathematical Modelling. -2016. - Vol. 40, Iss. 23-24. - Pp. 10480-10505.
  • Digital Control of Continuous Production with Dry Friction at Actuators / E. Larkin, A. Privalov, A. Bogomolov, T. Akimenko // Smart Innovation, Systems and Technologies. - 2022. -Vol. 232. - P. 427-436.
  • Сенсорные сети контроля состояния авиационной техники при испытаниях и эксплуатации / Е.С. Солдатов, А.В. Богомолов, Е.В. Ларкин, А.С. Солдатов // Авиакосмическое приборостроение. - 2024. - № 2. - С. 61-68.
  • Структура иерархической системы цифрового управления сложным технологическим объектом / Е.В. Ларкин, А.В. Богомолов, А.Н. Привалов, Т.А. Акименко // Математические методы в технологиях и технике. - 2024. - № 6. - C. 63-66.
  • Восстановление динамически искаженного сигнала на основе теории оптимальных динамических измерений / А.Л. Шестаков, А.А. Замышляева, Н.А. Манакова и др. // Автоматика и телемеханика. - 2021. - № 12. - С. 125-137.
  • Ermolov, I.L. Models for Decision Making Support Systems in Robotics / I.L. Ermolov, S.S. Graskin, S.P. Khripunov // Studies in Systems, Decision and Control. - 2021. - Vol. 352. - P. 145149.
  • Развитие теории оптимальных динамических измерений / Е.В. Бычков, С.А. Загребина, А.А. Замышляева и др. // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Математическое моделирование и программирование». - 2022. - Т. 15, № 3. - С. 19-33.
  • Bazhenov, E.I. Software for the Mobile Robot Spatial Orientation System / E.I. Bazhenov, S.A. Mokrushin, S.I. Okhapkin // Вестник ЮУрГУ. Серия «Математическое моделирование и программирование». - 2021. - Т. 14, № 2. - С. 64-69.
  • Алгоритм численного нахождения оптимального измерения, искаженного инерционностью, резонансами и деградацией измерительного устройства / А.Л. Шестаков, С.А. Загребина, H.А. Манакова и др. // Автоматика и телемеханика. - 2021. - № 1. - С. 55-67.
  • Meyer-Baese, U. Digital Signal Processing with Field Programmable Gate Arrays / U. Meyer-Baese. - Springer-Verlag Berlin, Heidelbrg, 2004. - 527 p.
  • Yeh, Y.-C. Improving the Sampling Resolution of Periodic Signals by using Controlled Sampling Interval Method / Y.-C. Yeh, Y. Chu, C.W. Chiou // Computers & Electrical Engineering. - 2014. - Vol. 40, no. 4. - P. 1064-1071.
  • Discrete Model of Paired Relay-Race / E.V. Larkin, A.V. Bogomolov, A.N. Privalov, N.N. Dobrovolsky // Вестник ЮУрГУ. Серия «Математическое моделирование и программирование». -2018. - Т. 11, № 3. - С. 72-84.
  • Ларкин, Е.В. Дискретный подход к моделированию синхронизированных эстафет / Е.В. Ларкин, А.Н. Привалов, А.В. Богомолов // Научно-техническая информация (НТИ). сер. 2. Информационные процессы и системы. - 2020. - № 2. - C. 17-26.
  • Relay Races along a Pair of Selectable Routes / E.V. Larkin, A.V. Bogomolov, A.N. Privalov, N.N. Dobrovolsky // Bulletin of the South Ural State University. Series: Mathematical Modelling, Programming and Computer Software. - 2018. - Vol. 11, no. 1. - P. 15-26.
  • Bielecki, T.R. Conditional Markov Chains: Properties, Construction and Structured Dependence / T.R. Bielecki, J. Jakubowski, M. Niew^glowski // Stochastic Processes and their Applications. - 2017. - Vol. 127, no. 4. - P. 1125-1170.
  • Markov Chains: Models, Algorithms and Applications / W.K. Ching, X. Huang, M.K. Ng, T.K. Siu // International Series in Operations Research & Management Science. - Vol. 189. - Springer Science + Business Media NY, 2013. - 243 p.
  • Janssen, J. Applied Semi-Markov Processes / J. Janssen, R. Manca. - Springer US, 2006. -310 p.
  • Ang, K.H. PID Control System Analysis, Design and Technology / K.H. Ang, G. Chong, Y. Li // IEEE Transactions of control systems technology. - 2005. Vol. 13, no. 4. - P. 559-576.
  • O'Dwier, A. PID Compensation of Time Delay Processes 1999-2002: a Survey / A. O'Dwier // Proc. 2003 American Control Conference. USA, Denver, Colorado. - 2003. - P. 1494-1499.
  • Pavlov, A.V. About the Equality of the Transform of Laplace to the Transform of Fourier / A.V. Pavlov // Пробл. анал. Issues Anal. - 2016. - Т. 5(23), № 1. - P. 21-30.
  • Li, J. Three Effective Inverse Laplace Transform Algorithms for Computing Time-Domain Electromagnetic Responses / J. Li, C.G. Farquharson, X. Hu // Geophysics. - 2015. - Vol. 81, Iss. 2. -P. 75-90.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp