DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2019.2.04

IMPROVING OF ELECTROMECHANICAL STABILIZATION SYSTEMS ACCURACY

B. I. Kuznetsov, T. B. Nikitina, I. V. Bovdui, B. B. Kobilyanskiy

Анотація


Цель. Повышение параметров точности и уменьшение чувствительности к изменениям параметров объекта управления нелинейной робастной электромеханической системы наведения и стабилизации танкового вооружения на основе синхронного двигателя с постоянными магнитами и векторного управления. Методология. Метод многокритериального синтеза нелинейных робастных регуляторов для управления нелинейной электромеханической системой стабилизации танкового вооружения с учетом упругих колебаний ствола танковой пушки как дискретно-континуального объекта управления с параметрической неопределенностью основан на выборе вектора цели робастного управления путем решения соответствующей задачи многокритериального нелинейного программирования, в которой вычисление векторов целевой функции и ограничений носит алгоритмический характер и связано с синтезом нелинейных робастных регуляторов и моделированием синтезированной системы для различных режимов работы системы, при различных входных сигналах и для различных значений параметров объекта управления. Синтез нелинейных робастных регуляторов и нелинейных робастных наблюдателей сводится к решению системы уравнений Гамильтона–Якоби–Айзекса. Результаты. Приводятся результаты синтеза нелинейной робастной электромеханической системы наведения и стабилизации танкового вооружения. Сравнение динамических характеристик синтезированной электромеханической системы наведения и стабилизации танкового вооружения показало, что применение синтезированных нелинейных робастных регуляторов позволяет повысить параметры точности и снизить чувствительность системы к изменению параметров объекта управления по сравнению с существующей системой. Оригинальность. Впервые проведен многокритериальный синтез нелинейной робастной электромеханической системы наведения и стабилизации танкового вооружения. Практическая ценность. Приводятся практические рекомендации по обоснованному выбору матриц коэффициентов усиления нелинейных обратных связей регулятора и нелинейного наблюдателя электромеханической системы стабилизации танкового вооружения, что позволяет улучшить динамические характеристики и снизить чувствительность системы к изменению параметров объекта управления по сравнению с существующей системой. 

Ключові слова


электромеханической системы наведения и стабилизации танкового вооружения; нелинейная робастное управление; многокритериальный синтез; динамические характеристики

Повний текст:

PDF ENG (English)

Посилання


Chernyshev V.L., Tarasenko A.A., Ragulin S.V. Comparative evaluation of tactical and technical and structural parameters of T-64B tanks (BM «Bulat») and Leopard-2A4. Available at: http://btvt.narod.ru/raznoe/bulat-leo2.htm (accessed 05 May 2018). (Rus).

Koshelev V.V., Lavrishchev B.P., Sokolov V.Ya., Potemkin E.K., Prutkov V.N. Accuracy of complexes of tank-army armament according to military test data. Bulletin of armored vehicles, 1985, no.4, pp. 58-24. (Rus).

Features of the upgraded tanks T-64BV of Armed Forces of Ukraine. Available at: https://diana-mihailova.livejournal.com/2524539.html (accessed 14 July 2018). (Rus).

M1 Abrams MainBattleTank 1982-1992. New Vanguard 2. – Osprey Publishing (UC), 1993. 49 p.

Challenger 2 MainBattleTank 1987-2006. New Vanguard 112. – Osprey Publishing (UC), 2006. 49 p.

Merkava – A History of Israel’s Main Battle Tank. Marsh Gelbart. Tankograd Publishing-VertagJochen Vollert,Germany, 2005. 175 p.

Closed-loop optimization program for the M60A1 tank gun stabilization system. W. Binroth,Rock IslandArsenal, 1975. 251 p.

Aleksandrov Е., BogaenkoI., Kuznetsov B. Parametric synthesis of tank weapon stabilization systems. Kyiv, Теhnika Publ., 1997. 112 p. (Rus).

All Electric Combat Vehicles (AECV) for Future Applications. Report of The Research and Technology Organization (RTO) of NATO Applied Vehicle Technology Panel (AVT) Task Group AVT-047 (WG-015), 2004. 234 р.

Eliseev A.D. Main directions of development of modern tank armament stabilizers. News of the Tula state university. Technical sciences, 2012, iss.11, part 2, pp. 3-9. (Rus).

Shamarih O.V. Electromechanical stablizers of tank armaments. Bulletin of armored vehicles, 1985, no.1, pp. 23-26.

Kozyrev V.V. Ways and prospects for improving the stabilizers of tank-water weapons. Defense equipment, 2005, no.2-3, pp. 65-71.

Peresada S., Kovbasa S., Korol S., Zhelinskyi N. Feedback linearizing field-oriented control of induction generator: theory and experiments. Technical Electrodynamics, 2017, no.2, pp. 48-56. (Rus). doi: 10.15407/techned2017.02.048.

Buriakovskyi S., Maslii A., Maslii A. Determining parameters of electric drive of a sleeper-type turnout based on electromagnet and linear inductor electric motor. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2016, vol.4, no.1(82), pp. 32-41. (Rus). doi: 10.15587/1729-4061.2016.75860.

Rozov V.Yu., Reutskyi S.Yu., Pelevin D.Ye., Pyliugina O.Yu. The magnetic field of transmission lines and the methods of its mitigation to a safe level. Technical Electrodynamics, 2013, no. 2, pp. 3-9. (Rus).

William McEneaney M. Max-plus methods for nonlinear control and estimation. BirkhaЁuser Boston Basel Berlin, 2006. 256 p.

Wilson Rugh J. Nonlinear System Theory. The Volterra. Wiener Approach. The Johns Hopkins University Press, 2002. 330 p.

Tolochko O. Analysis of observed-based control systems with unmeasured disturbance. 2017 IEEE First Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON), May 2017. doi: 10.1109/ukrcon.2017.8100402.

Kuznetsov B.I., Nikitina T.B., Tatarchenko M.O.,Khomenko V.V. Multicriterion anisotropic regulators synthesis by multimass electromechanical systems. Technical Electrodynamics, 2014, no.4, pp. 105-107. (Rus).

Galchenko V.Ya., Yakimov A.N. A Turmitobionic Method for the Solution of Magnetic Defectometry Problems in Structural-Parametric Optimization Formulation. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2014, vol.50, no.2, pp. 59-71. doi: 10.1134/s106183091402003x.

Xin-She Yang, Cui Zhihua, Xiao Renbin, Amir Hossein Gandomi, Mehmet Karamanoglu. Swarm Intelligence and Bio-Inspired Computation: Theory and Applications. Elsevier Inc., 2013. 450 p. doi: 10.1016/C2012-0-02754-8.

Gal’chenko V.Y., Yakimov A.N., Ostapushchenko D.L. Pareto-optimal parametric synthesis of axisymmetric magnetic systems with allowance for nonlinear properties of the ferromagnet. Technical Physics, 2012, vol.57, no.7, pp. 893-899. doi: 10.1134/s1063784212070110.

Shoham Y., Leyton-Brown K. Multiagent Systems: Algorithmic, Game-Theoretic, and Logical Foundations. Cambridge University Press, 2009. 504 p. doi: 10.1017/CBO9780511811654.

Gun turret drives: Electric stabilization systems for military ground vehicles. Available at: https://www.jenoptik.com/products/defense-and-security/stabilization-systems/gun-turret-drives (accessed 11 August 2018).


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Chernyshev V.L., Tarasenko A.A., Ragulin S.V. Comparative evaluation of tactical and technical and structural parameters of T-64B tanks (BM «Bulat») and Leopard-2A4. Available at: http://btvt.narod.ru/raznoe/bulat-leo2.htm (accessed 05 May 2018). (Rus).
  2. Koshelev V.V., Lavrishchev B.P., Sokolov V.Ya., Potemkin E.K., Prutkov V.N. Accuracy of complexes of tank-army armament according to military test data. Bulletin of armored vehicles, 1985, no.4, pp. 58-24. (Rus).
  3. Features of the upgraded tanks T-64BV of Armed Forces of Ukraine. Available at: https://diana-mihailova.livejournal.com/2524539.html (accessed 14 July 2018). (Rus).
  4. M1 Abrams MainBattleTank 1982-1992. New Vanguard 2. – Osprey Publishing (UC), 1993. 49 p.
  5. Challenger 2 MainBattleTank 1987-2006. New Vanguard 112. – Osprey Publishing (UC), 2006. 49 p.
  6. Merkava – A History of Israel’s Main Battle Tank. Marsh Gelbart. Tankograd Publishing-VertagJochen Vollert,Germany, 2005. 175 p.
  7. Closed-loop optimization program for the M60A1 tank gun stabilization system. W. Binroth,Rock IslandArsenal, 1975. 251 p.
  8. Aleksandrov Е., BogaenkoI., Kuznetsov B. Parametric synthesis of tank weapon stabilization systems. Kyiv, Теhnika Publ., 1997. 112 p. (Rus).
  9. All Electric Combat Vehicles (AECV) for Future Applications. Report of The Research and Technology Organization (RTO) of NATO Applied Vehicle Technology Panel (AVT) Task Group AVT-047 (WG-015), 2004. 234 р.
  10. Eliseev A.D. Main directions of development of modern tank armament stabilizers. News of the Tula state university. Technical sciences, 2012, iss.11, part 2, pp. 3-9. (Rus).
  11. Shamarih O.V. Electromechanical stablizers of tank armaments. Bulletin of armored vehicles, 1985, no.1, pp. 23-26.
  12. Kozyrev V.V. Ways and prospects for improving the stabilizers of tank-water weapons. Defense equipment, 2005, no.2-3, pp. 65-71.
  13. Peresada S., Kovbasa S., Korol S., Zhelinskyi N. Feedback linearizing field-oriented control of induction generator: theory and experiments. Technical Electrodynamics, 2017, no.2, pp. 48-56. (Rus). doi: 10.15407/techned2017.02.048.
  14. Buriakovskyi S., Maslii A., Maslii A. Determining parameters of electric drive of a sleeper-type turnout based on electromagnet and linear inductor electric motor. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2016, vol.4, no.1(82), pp. 32-41. (Rus). doi: 10.15587/1729-4061.2016.75860.
  15. Rozov V.Yu., Reutskyi S.Yu., Pelevin D.Ye., Pyliugina O.Yu. The magnetic field of transmission lines and the methods of its mitigation to a safe level. Technical Electrodynamics, 2013, no. 2, pp. 3-9. (Rus).
  16. William McEneaney M. Max-plus methods for nonlinear control and estimation. BirkhaЁuser Boston Basel Berlin, 2006. 256 p.
  17. Wilson Rugh J. Nonlinear System Theory. The Volterra. Wiener Approach. The Johns Hopkins University Press, 2002. 330 p.
  18. Tolochko O. Analysis of observed-based control systems with unmeasured disturbance. 2017 IEEE First Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON), May 2017. doi: 10.1109/ukrcon.2017.8100402.
  19. Kuznetsov B.I., Nikitina T.B., Tatarchenko M.O.,Khomenko V.V. Multicriterion anisotropic regulators synthesis by multimass electromechanical systems. Technical Electrodynamics, 2014, no.4, pp. 105-107. (Rus).
  20. Galchenko V.Ya., Yakimov A.N. A Turmitobionic Method for the Solution of Magnetic Defectometry Problems in Structural-Parametric Optimization Formulation. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2014, vol.50, no.2, pp. 59-71. doi: 10.1134/s106183091402003x.
  21. Xin-She Yang, Cui Zhihua, Xiao Renbin, Amir Hossein Gandomi, Mehmet Karamanoglu. Swarm Intelligence and Bio-Inspired Computation: Theory and Applications. Elsevier Inc., 2013. 450 p. doi: 10.1016/C2012-0-02754-8.
  22. Gal’chenko V.Y., Yakimov A.N., Ostapushchenko D.L. Pareto-optimal parametric synthesis of axisymmetric magnetic systems with allowance for nonlinear properties of the ferromagnet. Technical Physics, 2012, vol.57, no.7, pp. 893-899. doi: 10.1134/s1063784212070110.
  23. Shoham Y., Leyton-Brown K. Multiagent Systems: Algorithmic, Game-Theoretic, and Logical Foundations. Cambridge University Press, 2009. 504 p. doi: 10.1017/CBO9780511811654.
  24. Gun turret drives: Electric stabilization systems for military ground vehicles. Available at: https://www.jenoptik.com/products/defense-and-security/stabilization-systems/gun-turret-drives (accessed 11 August 2018). 




Copyright (c) 2019 B. I. Kuznetsov, T. B. Nikitina, I. V. Bovdui, B. B. Kobilyanskiy


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

ISSN 2074–272X (Print)
ІSSN 2309–3404 (Online)