Гірничі, будівельні, дорожні та меліоративні машини (Dec 2024)
Розробка узагальненого лінійно-квадратичного нейрорегулятора системи „кран-вантаж”. Частина 1
Abstract
У першій частині статті проведено опис концепції дослідження та представлено результати, які у подальшому дозволяють виконати розробку лінійно-квадратичного нейрорегулятора руху динамічної системи „кран-вантаж”. Для цього було виконано постановку задачі оптимального керування. У ній використано математичну модель в якій функція керування розглядається як швидкість зміни рушійного зусилля. Це збільшує порядок системи на одиницю. Для окремих компонентів інтегрального критерію обрано вагові коефіцієнти та обґрунтовано величини початкових умов. Вихідну задачу синтезу лінійно-квадратичного регулятора зведено до рівняння Ріккаті. Для одного випадку було отримано розв’язок рівняння Ріккаті і проведено побудову графічних залежностей, які відповідають отриманому оптимальному керуванню. Аналіз графічних залежностей дав змогу встановити недоліки і переваги отриманого оптимального керування. Серед переваг встановлено плавність руху системи та забезпечення нульового значення рушійного зусилля на початку руху. Це дозволяє зменшити навантаженість динамічними зусиллями приводу механізму переміщення крана та його металоконструкції. Серед недоліків оптимального керування – значна швидкість наростання рушійного зусилля на початку руху, що може викликати складнощі при реалізації оптимального керування на практиці, а також перерегулювання швидкості руху крана. Багатократне розв’язування рівняння Ріккаті дало змогу отримати масиви даних для тренування, валідації та тестування штучної нейронної мережі, яка розглядається як універсальний апроксиматор розв’язків рівняння Ріккаті. Описано процес нормалізації даних та формування навчальних пар. Всі дані стосовно оптимальних значень коефіцієнтів регулятора отримані для мас вантажу, які змінювались у межах 60…25000 кг і довжин гнучкого підвісу, які змінювались у межах 1.2…12 м. Крім того, у межах -5…-30 змінювався показник степеня вагового коефіцієнта, який відповідає за важливість мінімізації швидкості зміни рушійного зусилля.
Keywords
