Наукові основи розробки систем гідроприводів маніпуляторів з адаптивними регуляторами на основі нейромереж для мобільних робочих машин
| dc.contributor.author | Козлов, Леонід Геннадійович | |
| dc.contributor.degreedepartment | конструювання верстатів та машин | uk |
| dc.contributor.degreefaculty | Механіко-машинобудівний інститут | uk |
| dc.contributor.degreegrantor | Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут» | uk |
| dc.date.accessioned | 2015-12-07T08:36:40Z | |
| dc.date.available | 2015-12-07T08:36:40Z | |
| dc.date.issued | 2015 | |
| dc.description.abstracten | Thesis for the scientific degree of Doctor of Science (Engineering) on the speciality 05.02.02 – Machine Science. – National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute» of the Ministry of Education of Ukraine, Kyiv, 2015. The thesis deals with statement, scientific substantiation and solution of the problem of improving static, dynamic and power characteristics of drives for mobile working machines through the development of new circuits based on variable pumps, proportional hydraulic equipment and adaptive neural networks. Scientific foundations of their development are created with the application of nonlinear mathematical models based on inertia tensors with fuzzy components. Correction of the adaptive controller parameters is performed using fuzzy dependencies. Peculiarities of the processes occurring in the mechatronic drives during simultaneous operation of two hydraulic engines and during the working member spatial motion have been determined. The ways for improving dynamic characteristics of hydraulic drives during adaptive regulated delays of the feedback signals are proposed as well as the ways for limiting their duration. Peculiarities of the operation of two regulators working simultaneously for one controlled object are determined, combinations of their parameters are found. An algorithm and a program for controlling the system of hydraulic drives are proposed, which provide operative commutation of hydraulic engines with variable drives in the working cycle of the machine and the respective reduction of unproductive power losses. Circuits and designs of the pump regulator and sectional directional control valve are developed for implementing the system of hydraulic drives for mobile working machines. | uk |
| dc.description.abstractru | Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.02.02 – Машиноведение. – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт» МОН Украины, Киев, 2015. В диссертационной роботе определена, научно обоснована и решена проблема улучшения статических, динамических и энергетических характеристик системы гидроприводов мобильных рабочих машин путем разработки новых схем на базе регулируемых насосов, пропорциональных гидроагрегатов и адаптивных регуляторов на основе искусственных нейросетей. Созданы научные основы разработки системы гидроприводов с использованием нелинейных математических моделей на базе тензоров инерции с нечетко-определенными компонентами и коррекции параметров адаптивных регуляторов на базе нейросетей с применением нечетких регуляторов. Разработана нелинейная математическая модель, описывающая пространственное движение манипулятора мобильной машины при наводке рабочего органа на объект. В основу математической модели положен тензор инерции подвижных элементов манипулятора и перемещаемых грузов. Учет изменений тензора инерции осуществлен введением нечетко-определенных компонент с функциями принадлежности по типу кривых Гаусса, максимальное значение которых соответствует возможным максимальным изменениям детерминированных компонент тензора инерции. Выявлено, что при одновременной работе двух приводов манипулятора, обеспечивающих его пространственное движение, существенно возрастает колебательность процессов в приводах за счет их взаимодействия через конструкцию манипулятора. Разработан адаптивный регулятор переменной структуры, обеспечивающий совместную работу двух приводов манипулятора. Адаптивный регулятор формирует основную и корректирующую составляющие сигнала, который управляет регуляторами насосов. Основная и корректирующая составляющие сигнала адаптивного регулятора формируются нейросетями на основе сигналов датчиков давления и положения. Нейросеть, формирующая нелинейную основную составляющую сигнала, обеспечивает возможность регулирования и стабилизации скорости движения рабочего органа с точностью ±5 %, а также защиту приводов от перегрузки. При создании адаптивного регулятора использованы классические нейросети с прямым распространением сигналов для формирования основной составляющей сигнала при величине относительной среднеквадратичной погрешности учебной базы, не превышающей 3 %. Для формирования корректирующих составляющих использованы обобщенно-регрессионные нейросети при величине погрешности учебной базы, не превышающей 6 %, и нечеткие алгоритмы по типу Mamdany при величине погрешности до 12 %. Применение коррекции параметров адаптивного регулятора при изменении режимов работы системы гидроприводов обеспечивает уменьшение времени регулирования на 30…60 % и перерегулирования на 30 % во всем диапазоне функционирования. Выявлены условия эффективного применения демпфирующих устройств в регуляторе насоса, переливном и тормозном клапанах для улучшения динамических характеристик системы гидроприводов. Рассмотрены особенности одновременной работы двух регуляторов (регулятора насоса и тормозного клапана) при роботе на один объект регулирования. Определен экспериментальным путем на специальном стенде ряд характеристик системы гидроприводов. Характеристики использованы для создания нелинейной математической модели приводов. Подтверждена адекватность модели и работоспособность разработанной системы гидроприводов. Разработаны конструкции секционного гидрораспределителя, регулятора насоса и системы управления на основе контролера. Установлено, что в разработанной системе гидроприводов непроизводительные потери мощности уменьшаются на величину до 26 кВт при работе регулируемого насоса в сравнении с базовой гидросистемой машины «Борэкс 2102» при суммарной мощности установленных на ней насосов – 56 кВт. Годовой экономический эффект от использования системы гидроприводов с адаптивным регулятором на основе нейросетей на одной машине типа «Борэкс 2102» за счет снижения расхода дизельного топлива составляет 27150 грн. Ключевые слова: система гидроприводов манипулятора, адаптивный регулятор, тензорные математические модели, нейросети, нечетко-определенные зависимости, мобильные рабочие машины. | uk |
| dc.description.abstractuk | Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.02 – Машинознавство. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут» МОН України, Київ 2015. У дисертаційній роботі визначена, науково обґрунтована і вирішена проблема поліпшення статичних, динамічних та енергетичних характеристик ГП мобільних робочих машин шляхом розробки нових схем на основі регульованих насосів, пропорційної гідроапаратури та адаптивних регуляторів на основі нейромереж. Створені наукові основи їх розробки з використанням нелінійних математичних моделей, що базуються на застосуванні тензорів інерції з нечітко-визначеними компонентами. Застосована корекція параметрів адаптивних регуляторів засобами нейромереж та нечітко-визначених залежностей. Виявлені особливості роботи процесів в ГП при суміщенні роботи двох гідродвигунів та просторовому русі робочого органа. Запропоновані засоби поліпшення динамічних характеристик ГП шляхом обмеження величини сигналів зворотного зв’язку. Виявлені особливості роботи двох регуляторів, що одночасно працюють на один об’єкт регулювання. Знайдені сполучення параметрів регуляторів, що забезпечують поліпшення динамічних характеристик. Запропоновано алгоритм та програму керування системою ГП, що забезпечує оперативну комутацію гідродвигунів з регульованими насосами в робочому циклі машини і відповідне зменшення непродуктивних втрат потужності. Розроблені схеми та конструкції регулятора насоса та секційного гідророзподільника для реалізації системи ГП мобільної робочої машини. | uk |
| dc.format.page | 42 с. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/14196 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут» | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.status.pub | published | uk |
| dc.subject.udc | 62-82:62-503.507 | uk |
| dc.title | Наукові основи розробки систем гідроприводів маніпуляторів з адаптивними регуляторами на основі нейромереж для мобільних робочих машин | uk |
| dc.type | Other | uk |
| thesis.degree.level | doctor | uk |
| thesis.degree.name | доктор технічних наук | uk |
| thesis.degree.speciality | 05.02.02 – Машинознавство | uk |