Новый способ оценки устойчивости цифровых систем автоматического управления испытали ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ). Они предложили ввести в ряд типовых динамических звеньев новое, которое описывало бы операцию цифровизации как близкую к обычной, называемой инженерами «линейным перемножением операторов». Справедливость такой технологии они подтвердили очень наглядным моделированием.
Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом швейцарском журнале «Energies» (по показателю SitScore – 85процентиль – Q1), а также вошли в книгу престижного английского открытого издательства IntechOpen «Control Theory in Engineering», распространяемую среди ученых.
Системы автоматического управления используются во всех областях промышленного производства и в энергетике. В ближайшем будущем роль систем автоматического управления будет только возрастать. Например, переход к возобновляемым источникам энергии потребует повышения эффективности управления системами энергетики примерно на 30%, без этого они не будут конкурентными с углеродной энергетикой.
Сейчас компьютеры достаточно быстро обрабатывают сигналы для решения традиционных задач. Но ожидаемая всеми технологическая революция потребует серьезной оптимизации управления технических систем. Предложенные учеными ЮУрГУ решения – это оригинальный выход из одного из «тупиков» на этом многолетнем пути.
Долгое время системы даже с одним дискретным элементом теоретически рассматривали, переводя на дискретный «язык» этих элементов все остальные – двигатели, преобразователи, редукторы и т. д . Ученые кафедры электропривода и мехатроники ЮУрГУ доказали, что дискретные элементы можно восприниматься как предельные операции, для чего в систему надо ввести новое динамическое звено.
«Мы предложили использовать новое динамическое звено, применение которого позволяет реализовать автоматическое регулирование с оптимально подобранными разными дискретностями вычислений. Для исследования влияния дискретности на системы мы провели моделирование, используя широко известные программы. Целью было использовать всем понятные алгоритмы и элементы, чтобы результаты нашей работы могли использовать коллеги», – рассказал доктор технических наук, профессор кафедры электропривода и мехатроники Политехнического института ЮУрГУ Владимир Кодкин.
На фото: доктор технических наук Владимир Кодкин
В итоге ученые добились перераспределения вычислительных ресурсов между отдельными структурами. Выяснилось, что в каналах, отвечающих за точность, не обязательно нужно высокое быстродействие, а в каналах, отвечающих за стабильность, не требуется высокая точность.
В исследовании рассмотрели только хорошо изученные системы с трехканальными регуляторами (ПИД-регуляторами) и системы со «скользящими процессами», которые широко исследуются учеными во всем мире.
Продолжая тему, ученые кафедры электропривода и мехатроники предлагают исследовать системы с многомерными объектами управления или системы управления большими данными. Для их моделирования потребуются ресурсы суперкомпьютера ЮУрГУ.
Пример простой системы
Отметим, что по теме оптимизации систем автоматического управления под авторством Владимира Кодкина вышли три лавы в книгах престижного английского открытого издательства IntechOpen «Control Theory in Engineering».
«Книгу читают ученые во всем мире, и мы были рады внести свой вклад в ее создание. Издание планирует выпустить вторую часть книги, и для нее мы тоже подготовили главу, ее уже приняли редакторы. Наши публикации были осуществлены при полной поддержке Южно-Уральского государственного университета, за что мы выражаем большую благодарность», – добавил Владимир Кодкин.
Южно-Уральский государственный университет – это университет цифровых трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В Год науки и технологий ЮУрГУ победил в конкурсе по программе «Приоритет 2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ).
Читайте нас: