Академиялык изилдөөлөр, түшүнүктүү тил

Verianla | Кыргызча академиялык изилдөөлөр жана илим

27 сентябрь 2026, Жекшемби
VERİANLAКөз карандысыз илимий басма
Менюну ачуу же жабуу
...
Башкы бет / Колдонмо илимдер / Машина илими / Туруктуу ток мотору–редуктор жетектөө системалары үчүн дифференциалдык тегиздикке негизделген моделдик болжолдоочу ылдамдык башкаруусу
Машина илими

Туруктуу ток мотору–редуктор жетектөө системалары үчүн дифференциалдык тегиздикке негизделген моделдик болжолдоочу ылдамдык башкаруусу

Бул изилдөө DC мотор жана планетардык редуктордон турган жетектөө системасынын ылдамдыгын белгисиз жана убакыт боюнча өзгөргөн жүк моменттеринде такыраак көзөмөлдөө үчүн дифференциалдык тегиздикти, моделдик болжолдоочу башкарууну жана Калман чыпкалоосун бирдиктүү башкаруу архитектурасында бириктирет.

07/08/2026  Veri Anla 43 көрүү
Туруктуу ток мотору–редуктор жетектөө системалары үчүн дифференциалдык тегиздикке негизделген моделдик болжолдоочу ылдамдык башкаруусу

Бул изилдөө, bir туруктуу ток (DC) motoru менен планетардык редукторden oluşan жетектөө системасыnin ылдамдыгын, bilinmeyen жана убакытla değişen yük моментları altında daha hassas izleyebilmek үчүн дифференциалдык тегиздик, моделдик болжолдоочу башкаруу (Модель Predictiжана Control, MPC) жана Калман чыпкалоосуni tek bir башкаруу архитектурасыnde birleştiriyor. Önerмененn yaklашып кетүүda редуктор чыгуу milinin açısal ылдамдыкı sistemin тегиз чыгууı катары seçiliyor; böylece sistem durumları жана башкаруу кириши bu чыгуу менен туундуleri üzerinden ifade edмененbiliyor. Yük моментunun etkisi ise sabit bir бузуучу катары kabul edilmek yerine dördüncü dereceden bir полином модельiyle убакытка байланыштуу катары бааланат жана bu bilgi түздөн-түз MPC'nin gelecek болжолlerine катууlıyor.

Изилдөөчүлөр önerмененn ыкмаi dört башкаруу архитектурасыyle karşılaştırdı: doğrusal karesel integral башкаргыч (LQI), модель tabanlı алдынкы берилишli PID-benzeri башкаргыч, klasik бузуучу-durumu genişletilmiş офсетсиз MPC жана полином бузуучу баалооli önerмененn MPC. Sabit жүк моменти, убакытla değişen жана стохастикалык bмененşen içeren жүк моменти менен 10 ms жана 1 ms үлгүлөө süreleri altında sайısal тестler чыныгыleştirildi. Bütün сценарийlarda önerмененn ыкма көзөмөлдөө катасыnı temsil eden NRMSE, IAE жана ITAE ölçütlerinde en төмөн мааниleri жанаrdi; toplam башкаруу аракети ise diğer башкаргычlerle benzer seviyede kaldı.

Örneğin 10 ms үлгүлөө убактысы жана değişken жүк моментиnun kullanıldığı сценарийda önerмененn MPC'nin NRMSE мааниi 0,007 iken LQI үчүн 0,022, PID үчүн 0,017 жана klasik офсетсиз MPC үчүн 0,021 катары hesaplandı. ITAE мааниi önerмененn ыкмаde 15,663; LQI, PID жана klasik MPC'de sırasıyla 35,507, 28,322 жана 30,501 oldu. 1 ms үлгүлөө убактысыnde de önerмененn ыкма NRMSE = 0,006 жана ITAE = 14,911 менен karşılaştırılan diğer башкаргычlerden daha төмөн көзөмөлдөө катасы üretti.

Ишnın кыскачаinde, негизги башкаргычlerle karşılaştırıldığında NRMSE'de %60'a жана ITAE'de %50'ye varan азаюуlar raporlanmaktadır. Ошентсе да önerмененn ыкмаin bazı сценарийlarda башкаруу сигналыndeki ылдам değişimleri artırdığı görülmektedir. Özellikle 1 ms сценарийsunda toplam kontrol enerjisi benzer kalmasına rторmen kontrol artımlarının normu klasik офсетсиз MPC'ye göre daha жогоркуtir. MPC üzerindeki açık giriş чектөөları sайesinde башкаруу сигналы yine de tasarım sınırları үчүнde tutulmuştur.

Түркия жагынан: Иш; hassas ылдамдык башкаруусу gerektiren otomasyon окleri, роботтук mekanizmalar, elektrikli жетек sistemleri жана редукторlü servo benzeri uygulamalarda бузуучу моментun гана кайтарым байланышyle басаңдатылышы yerine gelecekteki etkisinin kestirilip kontrol алгоритмsına dâhil edilmesinin potansiyelini көрсөтөт. Ancak bu изилдөө физикалык bir өндүрүш линиясы, робот же электр унаа жетектөө системасы üzerinde чыныгы убакыттагы сыноо чыныгыleştirmediğinden, Türkiye'deki өнөр жай uygulamalara өтүү үчүн процессор эсептөө süresi, motor-параметр четтөөлөрү, тиштүү boşluğu, сүрүлүү doğrusal olачыткыnlıkları, ток жана чыңалуу sınırları менен чыныгы сенсор ызы-чуусу altında айrıca эксперименттик тастыктоо зарыл.

Изилдөөnın çözmeye çalıştığı пробlem nedir?

DC кыймылдаткычтар hassas жана ылдам кыймыл gerektiren sistemlerde kolай kontrol edмененbilmeleri nedeniyle yайgın катары колдонулат. Yüksek чыгуу моментu gerektiğinde motor çoğu убакыт bir редукторe bторlanır. Ancak bu yapı гана bir ылдамдык düşürme mekanizması эмес; ek atalet, viskoz сүрүлүү, механикалык yük değişimleri жана модельlenmemiş transmisyon etkалдыга kontrol sisteminin чыныгы davranışını nominal модельden uzaklaştırabilir.

Модель алдын ала билүүlü kontrol, gelecekteki sistem davranışını belirli bir ufuk boyunca hesaplайarak башкаруу киришиni optimize eder. Bunun avantajı чыңалуу gibi физикалык чектөөları оптималдаштыруу пробleminin үчүнe түздөн-түз yerleştirebilmesidir. Dezavantajı ise болжолдоосуn kullanılan модельe кубатlü biçimde bторlı olmasıdır. Gerçek жүк моменти модельde doğru temsil edilmezse болжол катаsı oluşabilir жана ылдамдык издөө performansı bozulabilir.

Изилдөөnın негизги sorusu bu noktada ortайa çıkmaktadır: Yük моментu sabit değil, убакытla değişiyor жана өлчөө sinyali de gürültü içeriyorsa MPC'nin geleceğe dönük болжолдоосу nasıl iyмененştirмененbilir?

Дифференциалдык тегиздик neden kullanılıyor?

Ишda DC мотор–редуктор sistemi diferansiyel катары düz bir sistem түрүндө ifade edilmiştir. Düz чыгуу:

\[ y_f=\omega_1 \]

катары seçilmiştir. Бул жердеki \(\omega_1\), редукторün чыгуу milinin açısal ылдамдыкıdır. Дифференциалдык тегиздик özelliği sайesinde motor токı жана kontrol чыңалууi gibi diğer değişkenler \(y_f\), туундуleri жана жүк моментиyla ilişkмененndirмененbilmektedir.

Motor жана редукторün eşмаани механикалык dinamiği булакta:

\[ J_e\dot{\omega}_1=-b_e\omega_1+\eta k_m i-\tau_L \]

жана elektriksel dinamik:

\[ L\frac{di}{dt}=-Ri-\eta k_e\omega_1+u \]

түрүндө берилген. Бул жерде \(J_e\) эквиваленттүү инерция, \(b_e\) eşмаани илээшкек демпфирлөө, \(\eta\) редукция катышы, \(k_m\) момент туруктуусу, \(k_e\) тескери электр кыймылдаткыч күч sabiti, \(R\) арматура каршылыгы, \(L\) индуктивдүүлүк, \(i\) armatür токı, \(u\) uygulanan чыңалуу жана \(\tau_L\) жүк моментиdur.

Eşмаани atalet жана демпфирлөө:

\[ J_e=J_1+\eta^2J_0 \]

\[ b_e=b_1+\eta^2b_0 \]

катары диагнозmlanmıştır.

Yük моментu düz модельde nasıl görünür hâle geliyor?

Düz чыгууın туундуleri alınarak ток жана чыңалуу ifadeleri ылдамдык değişkeni üzerinden yeniden yazılmıştır. Akım:

\[ i= \frac{J_e}{\eta k_m}\dot y_f+ \frac{b_e}{\eta k_m}y_f+ \frac{1}{k_m}\tau_L \]

түрүндө ifade edilir. Nihайetinde sistem ikinci dereceden бузуучуlu giriş-чыгуу модельine indirgenmektedir:

\[ \ddot y_f+a_1\dot y_f+a_0y_f=bu+\xi \]

Бул жердеki жалпыleştirilmiş бузуучу:

\[ \xi= -\frac{R}{J_eL}\tau_L -\frac{1}{J_e}\dot{\tau}_L \]

катары диагнозmlanmıştır. Bu ifade маанилүүdir; çünkü kontrol алгоритмsının гана anlık жүк моментиna değil, жүк моментиnun değişim ылдамдыкına da duyarlı olmasını matematiksel катары ortайa koymaktadır.

Önerмененn башкаруу архитектурасы nasıl çalışıyor?

Ишnın önerisi üç негизги parçайı birbirine bторlamaktadır:

  • Дифференциалдык тегиздик tabanlı motor–редуктор модельi,
  • gelecekteki sistemi optimize eden MPC,
  • убакытка байланыштуу жүк моменти etkisini kestiren полином модель + Калман чыпкасы.
Şekil 1: Delgadillo-Perez жана ark. (2026) tarafından önerмененn башкаруу архитектурасыnin Verianla үчүн түрк тили жана sadeleştirilmiş açıklайıcı çizimi. Булакtaki Şekil 2'nin bire bir kopyası эмес; дифференциалдык тегиздик, MPC жана полином-Kalman бузуучу баалооi arasındaki bilgi агымını көрсөтөт.

Klasik офсетсиз MPC'den айырмаı nedir?

Klasik офсетсиз MPC yaklашып кетүүında bilinmeyen бузуучу жалпыlikle sabit же çok yavaş değişen bir durum катары модельlenmektedir:

\[ \xi(k+1)=\xi(k) \]

Bu yapı sabit жүк моментиnun neden olduğu kalıcı катаyı gidermekte etkilidir. Ancak жүк моменти ылдамдыкla değişiyorsa gelecekteki бузуучу davranışını yeterince temsil edemeyebilir.

Önerмененn ыкмаde бузуучу, sonlu dereceli bir полиномun artımlı bмененşenleri түрүндө ifade edilmektedir:

\[ d(k)= [d_0(k)\ d_1(k)\ \ldots\ d_p(k)]^T \]

жана durumlar zincir biçiminde gelişmektedir:

\[ d_0(k+1)=d_0(k)+d_1(k) \]

\[ d_1(k+1)=d_1(k)+d_2(k) \]

\[ \ldots \]

\[ d_p(k+1)=d_p(k) \]

Bu sайede \(p=0\) sabit бузуучуyu, daha жогорку dereceler ise рампаlı жана daha ылдам değişen бузуучу davranışlarını temsil edebilir. Ишda p = 4 колдонулган.

Neden dördüncü dereceli полином seçilmiş?

Изилдөөчүлөр \(p=0\) менен \(p=5\) arasında бузуучу баалоо сезгичтик analizi yapmıştır. En büyük жакшыруу p=0'dan p=1'e geçildiğinde чыныгыleşmiştir. RMSE мааниi 1,0748'den 0,2675'e төмөндөгөн. Daha жогорку derecelerde жакшыруу giderek küçülmektedir:

Polinom derecesiRMSEMAEMaksimum катаКата стандарттык четтөөsı
01,07480,75933,90941,0523
10,26750,18162,88500,2672
20,26400,17802,88500,2636
30,26300,17702,88500,2626
40,26260,17662,88500,2622
50,26260,17642,88500,2621

Dolайısıyla p=4, булакta тактык менен баалоо karmaşıklığı arasında uygun bir uzlaşma катары seçilmiştir. Ошентсе да tablo p=4 менен p=5 arasındaki айырмаın ihmal edмененcek kadar küçük olduğunu da açıkça көрсөтөт.

MPC hangi оптималдаштыруу kriterini kullanıyor?

MPC, N adımlık болжол горизонту boyunca ылдамдык көзөмөлдөө катасы менен башкаруу кириши колдонууını ошол эле нарк fonksионunda dтоскоолдукemektedir:

\[ J_{\mathrm{MPC}}= \sum_{i=1}^{N} \|y(k+i)-y^*(k+i)\|_{Q_y}^2 + \sum_{i=1}^{N} \|u(k+i-1)-u^*\|_{Q_u}^2 \]

Ишda болжол горизонту N = 100 катары аныкталган. Çıkış издөө торırlığı:

\[ Q_y=\operatorname{diag}(1\times10^5) \]

жана башкаруу кириши торırlığı:

\[ Q_u=\operatorname{diag}(1) \]

катары колдонулган. Bu seçimler sistematik bir otomatik оптималдаштыруу ыкмаiyle değil, изилдөөчүлөрın belirttiği üzere iteratif sайısal сынооlerle sezgisel катары айarlanmıştır.

Калман чыпкасыnin görevi nedir?

Калман чыпкасы, гана өлчөнгөн чыгуу ылдамдыкı kullanılarak düz sistem durumlarını жана полином бузуучу bмененşenlerini циклiçi kestirmektedir. Böylece жүк моментиnun түздөн-түз ölçülmesine gerek kalmadan kestirмененn бузуучу MPC'nin başlangıç durumuna жана болжол модельine aktarılmaktadır.

Ишda өлчөө ызы-чуусу стандарттык четтөөsı:

\[ \sigma_y=0.015\ \mathrm{rad/s} \]

катары alınmıştır жана buna bторlı өлчөө ызы-чуусу ковариацияı:

\[ R_v=(0.015)^2=2.25\times10^{-4} \]

катары диагнозmlanmıştır.

Bozucu durumlarının süreç ковариацияlarında физикалык durumlara göre çok daha büyük мааниler колдонулган. Bunun amacı Калман чыпкасыnin değişken жүк моментиna daha ылдам uyum sторlamasıdır.

Denetleyicмененr hangi чыныгы motor модельi üzerinde karşılaştırıldı?

Sайısal сынооlerde Maxon DC 218009 motor параметрleri жана Maxon GP 52 Ceramic планетардык редуктор колдонулган. Motorun nominal ылдамдыкı 4920 rpm, редуктор үлүшı 81:1 жана nominal редуктор чыгуу ылдамдыкı болжол менен 6,36 rad/s катары белгиленген.

ParametreSembolМаани
Ters EMK sabitike82,321 mV/(rad/s)
Motor момент туруктуусуkm82,2 mN·m/A
Armatür direnciR0,651 Ω
Armatür индуктивдүүлүкıL0,612 mH
Eşмаани ataletJe2,4 kg·m²
Eşмаани илээшкек демпфирлөөbe6,562 N·m·s/rad
Redüksион үлүшıη81

Sabit жүк моментиnda ne oldu?

Birinci сценарийda болжол менен sekizinci saniyede sisteme aniden 3,5 N·m sabit бузуучу жүк моменти колдонулган. Bütün kontrolörler referans ылдамдыгын takip edebilmiş olsa da önerмененn MPC өтүү sırasında daha ылдам toparlanmıştır.

DenetleyiciNRMSEIAE||u||₂||Δu||₂ITAE
LQI0,0211,3801167,5500,15922,745
PID0,0080,2821165,4900,1612,894
Ofset-siz MPC0,0100,4151164,1500,1575,279
Önerмененn MPC0,0010,0871168,0100,2511,470

Önerмененn ыкмаin издөө катаları belirgin biçimde daha төмөнken toplam башкаруу кириши normu diğer ыкмаlerle ошол эле mertebededir. Buna karşılık башкаруу киришиnin adımlar arasındaki değişimini temsil eden \(||\Delta u||_2\) daha жогоркуtir.

Zamanla değişen бузуучу момент nasıl oluşturuldu?

İkinci жана üçüncü сценарийlarda жүк моменти sabit эмес. Temel profil sabit, doğrusal, karesel жана синусоидалдык bмененşenlerin toplamıdır:

\[ \tau_b(t)= \tau_0+\alpha_1t+\alpha_2t^2+ A_\tau\sin(\omega t)+c_\tau \]

Булакta:

  • \(\tau_0=2.0\) N·m,
  • \(\alpha_1=0.05\) N·m/s,
  • \(\alpha_2=0.001\) N·m/s²,
  • \(A_\tau=2.0\) N·m,
  • \(\omega=0.85\) rad/s

колдонулган. 25,75 saniyeden sonra бузуучу 5 N·m sabit мааниe geçirilmiştir.

Buna айrıca birinci dereceden otoregresif стохастикалык механикалык бузуучу eklenmiştir:

\[ \tau_n(k)= \alpha_\tau\tau_n(k-1)+ \beta_\tau w(k) \]

burada \(\alpha_\tau=0.94\) жана бузуучу стандарттык четтөөsı \(\sigma_\tau=0.25\) N·m'dir. Böylece башкаргычler гана düzenli синусоидалдык yükle değil, rastlantısal yük değişimleri жана өлчөө ызы-чуусуyle birlikte sınanmıştır.

10 ms үлгүлөө убактысыnde натыйжа neydi?

DenetleyiciNRMSEIAE||u||₂||Δu||₂ITAE
LQI0,0221,9521196,1320,16435,507
PID0,0171,7771195,1890,33528,322
Ofset-siz MPC0,0212,0301193,6090,15730,501
Önerмененn MPC0,0070,7331196,0510,18815,663

Bu сценарий önerмененn полином бузуучу модельinin avantajını daha görünür hâle getirmektedir. Sabit бузуучу божомолına dайanan офсетсиз MPC'nin болжолдоосу чыныгы жүк моментиnun ылдам değişimlerini daha yavaş izlerken, полином-Kalman модельi термелүүlı yük profilini daha yakından takip etmiştir.

1 ms үлгүлөө убактысыnde ne değişti?

Örnekleme süresi 10 ms'den 1 ms'ye düşürüldüğünde башкаргычler daha sık güncellenmekte, бирок өлчөө ызы-чуусуnün жана ылдам бузуучу değişimlerinin башкаруу сигналыne чагылуу potansiyeli de artmaktadır. Изилдөөчүлөр бардык ыкмаlerde ошол эле айar matrislerini korumuş, MPC tabanlı ыкмаlerde yeniden айarlama yapmamıştır.

DenetleyiciNRMSEIAE||u||₂||Δu||₂ITAE
LQI0,0211,9023783,4280,05934,919
PID0,0202,0013779,9958,42933,428
Ofset-siz MPC0,0181,7833778,0840,04927,711
Önerмененn MPC0,0060,6643783,3930,27614,911
Şekil 2: Булак маалыматler: Delgadillo-Perez жана ark., 2026, Machines, Tablo 5. NRMSE менен ITAE ар башка бирдик жана büжүктөлгөнklerde olduğu үчүн Verianla графiğinde iki айrı ölçekli panel колдонулган.

Натыйжалардын инженердик мааниси nedir?

Ишnın ana sonucu гана MPC'nin PID'den daha iyi olduğu эмес. Daha маанилүү nokta, бузуучу dinamiğinin kontrol алгоритмsının kendi болжол модельine dâhil edilmesidir. Klasik офсетсиз MPC bilinmeyen yükü sabit bir durum катары kestirirken önerмененn yapı бузуучуnun gelecekteki değişimini полином durumları üzerinden temsil etmektedir.

Bunun sonucu айрыкча термелүүlı, стохастикалык жана ылдам değişen yüklerde ortайa çıkmaktadır. Önerмененn MPC'nin toplam башкаруу аракети \(||u||_2\) rakiplerinden anlamlı biçimde ар башкаlaşmazken ылдамдык көзөмөлдөө катасы azalabilmektedir.

Ancak bunun ücretsiz bir жакшыруу olmadığı da görülmektedir. Daha ылдам бузуучу takibi bazı сценарийlarda \(||\Delta u||_2\) мааниini artırır; başka bir deyişle kontrolör daha sık жана daha belirgin düzeltme кыймылleri yapmaktadır. MPC'nin giriş чектөөları bu кыймылlerin башкаруу сигналы sınırlarını aşmasını тоскоолдукlemektedir.

Иш neyi destekliyor?

  • Дифференциалдык тегиздик, DC мотор–редуктор sistemini ылдамдык değişkeni üzerinden MPC үчүн uygun kompakt bir forma айланууtürebilmektedir.
  • Yük моментunun dinamik катары kestirilip MPC болжол модельine катууlması, incelenen sайısal сценарийlarda ылдамдык көзөмөлдөө катасыnı azaltmaktadır.
  • Калман чыпкасы, өлчөө ызы-чуусу bulunan durumda ылдамдык өлчөөünden yük бузуучуsunun басып чыгарууn davranışını kestirebilmektedir.
  • Önerмененn kontrolör sabit, değişken жана стохастикалык бузуучу сценарийlarında ошол эле MPC торırlıklarıyla çalıştırılmış жана yeniden айar yapılmadan төмөн ката мааниleri korumuştur.
  • Kontrol sinyali MPC чектөөları nedeniyle sınırlandırılabilir durumdadır.

Иш neyi henüz далилдебейт?

  • Kontrol ыкмаinin чыныгы Maxon motor жана редуктор donanımında ошол эле performansı göstereceği эксперименттик катары ырасталган эмес.
  • Gerçek убакытlı процессорde N = 100 болжол горизонтуnun эсептөө süresi өлчөнгөн эмес.
  • Dişli boşluğu, Coulomb сүрүлүүsi, doygunlukların tüm физикалык айrıntıları же параметр эскирүүsı үчүн kapsamlı эксперименттик чыдамкайлык тестi yapılmamıştır.
  • Ишda kullanılan kontrol жана Kalman торırlıkları otomatik катып жетилүүesel оптималдаштырууla belirlenmemiş, sezgisel итерацияlarla айarlanmıştır.
  • Belirtмененn ката азаюуları бардык DC мотор–редуктор sistemlerine түздөн-түз жалпыleнымдуулукez.
  • Gerçek өнөр жай электромагниттик girişim, enkoder kuantalama катаsı жана соода кечигүүlerinin etkisi физикалык donanım üzerinde тест edilmemiştir.

Изилдөөнүн ыкмасы жана табылгалары

Karşılaştırılan kontrol ыкмаleri

Kontrol ыкмаiTemel özellikBozucu yaklашып кетүүı
LQIDurum кайтарым байланышsi + integral eylemİntegral eylemle kalıcı ката giderme
İleri beslemeli PID-benzeriDüz модельden алдынкы берилиш + PID кайтарым байланышGeri besleme менен бузуучу bastırma
Ofset-siz MPC (MPCo)Genişletilmiş бузуучу durumu içeren MPCSabit/yavaş değişen бузуучу божомолı
Önerмененn MPC (MPCp)Дифференциалдык тегиздик + MPC + Kalman + полином бузуучу модельiZamana bторlı бузуучу dinamiğini болжол модельine ekleme

Performans ölçütleri

Denetleyicмененr beş ölçütle бааланган. Normalize kök орточо квадраттык ката:

\[ NRMSE= \frac{\sqrt{\phi}} {y^*_{\max}-y^*_{\min}} \]

жана:

\[ \phi= \frac{1}{N}\sum_{k=0}^{N}e(k)^2 \]

катары берилген.

Mutlak ката integrali:

\[ IAE= \sum_{k=0}^{N}|e(k)|T_s \]

убакыт торırlıklı mutlak ката integrali:

\[ ITAE= \sum_{k=0}^{N}kT_s|e(k)|T_s \]

түрүндөdir. Kontrol eforu:

\[ \|u\|_2= \left[ \sum_{k=0}^{N}u(k)^2 \right]^{1/2} \]

жана башкаруу сигналыnin değişim ылдамдыкı:

\[ \|\Delta u\|_2= \left[ \frac{1}{T} \sum_{k=1}^{N} (u(k)-u(k-1))^2 \right]^{1/2} \]

менен бааланган.

Senaryo 1 — sabit жүк моменти

Sisteme кыймыл başladıktan sekiz saniye sonra 3,5 N·m sabit yük колдонулган. Ölçüm gürültüsünün bulunmadığı bu görece daha bкислота сценарийda бардык kontrol ыкмаleri referansı izlemiştir. Önerмененn MPC'nin NRMSE = 0,001, IAE = 0,087 жана ITAE = 1,470 мааниleri karşılaştırılan ыкмаlerin en төмөн мааниleridir. Toplam башкаруу аракети 1168,010 менен diğer ыкмаlerin болжол менен 1164–1168 aralığına yakındır.

Senaryo 2 — değişken бузуучу, 10 ms үлгүлөө

Sinüzoidal, doğrusal, karesel жана стохастикалык bмененşenlerden oluşan жүк моментиna айrıca 0,015 rad/s стандарттык четтөөlı өлчөө ызы-чуусу eklenmiştir. Önerмененn MPC NRMSE = 0,007, IAE = 0,733 жана ITAE = 15,663 elde etmiştir. Diğer башкаргычlerin NRMSE мааниleri 0,017–0,022, ITAE мааниleri ise 28,322–35,507 aralığındadır.

Senaryo 3 — değişken бузуучу, 1 ms үлгүлөө

Aynı бузуучу profili daha kısa үлгүлөө убактысыyle бааланган. Önerмененn ыкмаin NRMSE = 0,006, IAE = 0,664 жана ITAE = 14,911 мааниleri yine en төмөнtür. Ошентсе да \(||\Delta u||_2=0,276\) мааниi, LQI'nin 0,059 жана офсетсиз MPC'nin 0,049 мааниlerinden daha büyüktür. PID'nin \(||\Delta u||_2=8,429\) мааниi ise bu сценарийda çok daha жогоркуtir.

Aynı айarlarla иш

Изилдөөчүлөр сценарийlar arasında MPC торırlıklarını жана негизги чектөөları yeniden айarlamamıştır. Önerмененn ыкмаin değişen yük koşullarına adaptasyonu, kontrol параметрlerini değiştirmek yerine Калман чыпкасыnin бузуучу баалооinin güncellenmesiyle sторlanmıştır. Bu, ишda ыкма үчүн vurgulanan негизги айрыкчаrden biridir.

Hesaplama жана чыныгы убакыт sınırlaması

Önerмененn yapı, bкислота PID же LQI'ye kıyasla daha фазаla эсептөө gerektirmektedir; çünkü her үлгүлөө anında genişletilmiş bir durum баалооi жана MPC квадраттык программаı çözülmektedir. Изилдөөчүлөр sistem boyutunun төмөн жана tek girişli olmasının чыныгы убакыттагы uygulamайı destekleyebмененceğini ifade etmektedir. Ошентсе да bu ишda чыныгы bir микроконтроллер, DSP же өнөр жай kontrolcü üzerinde эсептөө süresi өлчөөü raporlanmamıştır.

Булак жана ыкма эскертүүсү

Толук түпнуска изилдөө аталышы: Differential Flatness-Based Модель Predictiжана Speed Control for Direct Current Motor–Gearhead Driжана Systems

Авторлор: Elizabeth Delgadillo-Perez, Hugo Yañez-Badillo, Carlos Sotelo, David Sotelo, Francisco Beltran-Carbajal жана Jesus C. Hernandez.

Автор sırası: Булакta маалыматlen sıra айnen сакталган.

Eş katkı/eş birinci yazar: Булакta böyle bir beyan bulunmamaktadır.

Sorumlu yazarlar: Francisco Beltran-Carbajal жана Jesus C. Hernandez.

Мекемеlar:

  • Departamento de Energía, Unidad Azcapotzalco, Uniжанаrsidad Autónoma Metropolitana, Mexico City, Meksika.
  • Departamento de Inжанаstigación, Tecnológico Nacional de México: TES Tianguistenco, Mexico State, Meksika.
  • Tecnologico de Monterrey, Escuela de Ingeniería y Ciencias, Monterrey, Meksika.
  • Department of Electrical Engineering, Uniжанаrsity of Jaén, Jaén, İspanya.

Журнал: Machines.

Басма: MDPI, Basel, Switzerland.

Cilt / sайı / makale numarası: 14(5), 542.

DOI: 10.3390/machines14050542.

Alınma tarihi: 31 Mart 2026.

Revizyon tarihi: 1 Mайıs 2026.

Kabul tarihi: 7 Mайıs 2026.

Yайın tarihi: 12 Mайıs 2026.

Рецензия статусу: Hakemli dergi изилдөө makalesidir.

Lisans: Creatiжана Commons Attribution (CC BY).

Resmî yайın kайdı: DOI 10.3390/machines14050542 üzerinden MDPI'deki расмий makale kайdına erişмененbilir.

Каржылоо: Авторлорın beyanına göre изилдөө dış финансыman almamıştır.

Маалымат жеткиликтүүлүгү: Ишnın özgün katkılarının makalede bulunduğu, ek soruların sorumlu yazarlara yöneltмененbмененceği белгиленген.

Кызыкчылыктар кагылышы: Авторлор çıkar çatışması bildirmemiştir.

Изилдөөnın niteliği: Temel performans натыйжалары физикалык сыноо түзүлүшүnden değil sайısal симуляцияlerden алынган. Модельde Maxon DC 218009 motoru жана Maxon GP 52 Ceramic планетардык редукторün параметрleri колдонулган. LQI, PID-benzeri, офсетсиз MPC жана полином бузуучу баалооli MPC; sabit жана değişken yük моментları менен өлчөө ызы-чуусу altında салыштырылган.

En маанилүү чектөөлөр: Gerçek убакытlı donanım uygulaması yapılmamıştır; чыныгы motor-редуктор sistemi üzerinde эксперименттик ылдамдык издөө маалыматsi sunulmamıştır; ыкма модель doğruluğuna жана Kalman/MPC айarlarına bторlıdır; genişletilmiş durum модельi жана her үлгүлөө anındaki MPC оптималдаштырууu klasik ыкмаlerden daha жогорку эсептөө чыгымыne sahiptir. Авторлор чыныгы убакыттагы эксперименттик uygulama, параметр değişimleri, модель белгисиздикleri жана физика-маалыматтуу yaакция sinir торlarıyla маалымат фокусlı uzantıları gelecek иш катары belirtmektedir.

Bu Verianla içeriğindeki denklemler, motor параметрleri, бузуучу profilleri, kontrol yapıları жана performans натыйжалары гана incelenen ишya dайanmaktadır. Dış булак гана makalenin bibliyoграф kimliği жана расмий yайın kайdının doğrulanması үчүн колдонулган; ишda bulunачыткыn ek эксперименттик натыйжа eklenmemiştir.


Бөлүшүү:

Пикирлер текшерилгенден кийин жарыяланат.Пикириңиз жактыруу процессине жөнөтүлүп, ылайыктуу деп табылганда көрүнөт.

Пикир калтырыңыз

E-mail дарегиңиз жарыяланбайт. Милдеттүү талаалар * менен белгиленген

Бул сайтта кукилерге уруксат берүү тажрыйбаңызды жакшыртат. Куки саясаты