Optimization of transient processes of the pneumatic servo drive taking into account the friction model with the Stribeck effect



Cite item

Full Text

Abstract

The aim of the work is to select the optimal values of the parameters of the digital PID controller to eliminate self-oscillations in systems, as well as to optimize the type of transient processes of the servo pneumatic drive. The reason for the study was the problem of the occurrence of self-oscillations in pneumatic systems when using friction models that are closest to reality. The scientific novelty of the article consists in the creation of a computer model and the application of optimization methods to improve the quality of transient processes of the pneumatic servo drive, taking into account the Striebeck friction model. The authors of the article optimized the transient processes of the pneumatic servo drive taking into account the selected friction model. The optimal parameters of the PID controller were selected using computer simulation. And the instability of the system was eliminated as well. To optimize the system performance, the gradient descent method was chosen. An assessment of the quality indicators of transient processes before and after optimization was made. Based on the simulation results of the pneumatic servo drive system, it can be concluded that the gradient descent method can be used to determine the parameters of the PID controller. The transition from an analog (continuous) system to a digital (discrete) system has been made It is necessary to determine the sampling period for its implementation. The article indicates the main methods for determining the sampling period and shows the disadvantages of these methods. Analysis of the results shows that the methods described in the article should be used only for the first approximation, and the value of the indicated quantity should be selected from the calculation of the minimum error between an analog (continuous) and digital (discrete) system. An error of less than 1% allows the selection of a programmable logic controller. The topic of the article is relevant for scientific research and includes the provision of practical recommendations for determining the parameters of a digital PID controller and selecting a controller for specialists who are inloved in the design of systems that include a pneumatic servo drive.

About the authors

V. A Kireyeva

Bauman Moscow State Technical University

Email: valyavalenti97@yandex.ru
Moscow, Russia

K. A Trukhanov

Bauman Moscow State Technical University

DSc in Engineering Moscow, Russia

References

  1. Попов Д.Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1987. 464 с.
  2. Прокопьев А.П., Иванчура В.И., Р.Т. Емельянов Р.Т. Методика синтеза регуляторов для объектов 2 порядка // Сибирский журнал науки и технологий, 2016.
  3. Вотинов М.В., Маслов А.А. Моделирование и оптимизация цифровых пропорционально-интегрально-дифференциальных регуляторов на базе программного обеспечения PID OPTIMIZE VIEWER // Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Информационные технологии, 2011.
  4. Грицкевич В.Н. Особенности реализации алгоритма системы управления в среде CODESYS // Студенческая наука - будущее государства: материалы II международной студенческой научно-практической конференции, УО «Полесский государственный университет», Пинск: ПолесГУ, 2008. С. 68-69.
  5. Труханов К.А. Методы проектирования оптимальных следящих пневматических устройств для управления системами с жидкими рабочими средами: дис., 2019. 297 с.
  6. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. М.: Мир, 1985. 509 с.
  7. Лукьянец С.В., Доманов А.Т., Кузнецов В.П., Крупская М.А. Теория автоматического управления. Часть 2. Дискретные, нелинейные, оптимальные и адаптивные системы. Учебное пособие. МГИЭМ. М., 2005, 63 с.
  8. Давыдов В. Автоматическая оптимизация Simulink моделей и регуляторов // Портал научно-практических публикаций [Электронный ресурс]. URL: https://portalnp.snauka.ru/2013/10/1194
  9. Липатников Г.А, Гузеев М.С. Автоматическое регулирование объектов теплоэнергетики. Учебное пособие // ДВПИ им. В.В. Куйбышева. Владивосток, 2007.
  10. Шишмарёв В.Ю. Основы автоматического управления: учебное пособие для вузов. М.: Издательство Юрайт, 2020. 350 с.
  11. Труханов К.А. Цифровой ПИД-регулятор для пневмо/гидросистем // Известия МГТУ «МАМИ». 2018. № 3(37). С. 65-75.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2021 Kireyeva V.A., Trukhanov K.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».