Розробка узагальненого лінійно-квадратичного нейрорегулятора системи „кран-вантаж”. Частина 1
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 мат...
Saved in:
| Main Authors: | , , |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Kyiv National University of Construction and Architecture
2024-12-01
|
| Series: | Гірничі, будівельні, дорожні та меліоративні машини |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://gbdmm.knuba.edu.ua/article/view/318448 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| _version_ | 1832585202344394752 |
|---|---|
| author | Юрій Ромасевич Костянтин Почка Дмитро Міщук |
| author_facet | Юрій Ромасевич Костянтин Почка Дмитро Міщук |
| author_sort | Юрій Ромасевич |
| collection | DOAJ |
| description |
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.
|
| format | Article |
| id | doaj-art-53a2c7f9338c414392444c2ee3f3c7a1 |
| institution | Kabale University |
| issn | 2312-6590 2709-6149 |
| language | English |
| publishDate | 2024-12-01 |
| publisher | Kyiv National University of Construction and Architecture |
| record_format | Article |
| series | Гірничі, будівельні, дорожні та меліоративні машини |
| spelling | doaj-art-53a2c7f9338c414392444c2ee3f3c7a12025-01-26T17:35:48ZengKyiv National University of Construction and ArchitectureГірничі, будівельні, дорожні та меліоративні машини2312-65902709-61492024-12-0110410.32347/gbdmm.2024.104.0201Розробка узагальненого лінійно-квадратичного нейрорегулятора системи „кран-вантаж”. Частина 1Юрій Ромасевич0Костянтин Почка1Дмитро Міщук2Національний університет біоресурсів і природокористування УкраїниКиївський національний університет будівництва і архітектуриКиївський національний університет будівництва і архітектури 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. http://gbdmm.knuba.edu.ua/article/view/318448вантажопідйомний кранлінійно-квадратичний критерійрегуляторштучна нейронна мережа |
| spellingShingle | Юрій Ромасевич Костянтин Почка Дмитро Міщук Розробка узагальненого лінійно-квадратичного нейрорегулятора системи „кран-вантаж”. Частина 1 Гірничі, будівельні, дорожні та меліоративні машини вантажопідйомний кран лінійно-квадратичний критерій регулятор штучна нейронна мережа |
| title | Розробка узагальненого лінійно-квадратичного нейрорегулятора системи „кран-вантаж”. Частина 1 |
| title_full | Розробка узагальненого лінійно-квадратичного нейрорегулятора системи „кран-вантаж”. Частина 1 |
| title_fullStr | Розробка узагальненого лінійно-квадратичного нейрорегулятора системи „кран-вантаж”. Частина 1 |
| title_full_unstemmed | Розробка узагальненого лінійно-квадратичного нейрорегулятора системи „кран-вантаж”. Частина 1 |
| title_short | Розробка узагальненого лінійно-квадратичного нейрорегулятора системи „кран-вантаж”. Частина 1 |
| title_sort | розробка узагальненого лінійно квадратичного нейрорегулятора системи кран вантаж частина 1 |
| topic | вантажопідйомний кран лінійно-квадратичний критерій регулятор штучна нейронна мережа |
| url | http://gbdmm.knuba.edu.ua/article/view/318448 |
| work_keys_str_mv | AT ûríjromasevič rozrobkauzagalʹnenogolíníjnokvadratičnogonejroregulâtorasistemikranvantažčastina1 AT kostântinpočka rozrobkauzagalʹnenogolíníjnokvadratičnogonejroregulâtorasistemikranvantažčastina1 AT dmitromíŝuk rozrobkauzagalʹnenogolíníjnokvadratičnogonejroregulâtorasistemikranvantažčastina1 |