IMPROVING OF ELECTROMECHANICAL SERVO SYSTEMS ACCURACY

UDC 621.3.01 doi: 10.20998/2074-272X.2018.6.04 B.I. Kuznetsov, T.B. Nikitina, V.V. Kolomiets, I.V. Bovdui IMPROVING OF ELECTROMECHANICAL SERVO SYSTEMS ACCURACY Aim. Improving of accuracy parameters and reducing of sensitivity to changes of plant parameters of nonlinear robust electromechanical servo systems of guidance and stabilization of lightly armored vehicle weapons based on multiobjective synthesis. Methodology. The method of multicriterion synthesis of nonlinear robust controllers for controlling by nonlinear multimass electromechanical servo systems with parametric uncertainty based on the choice of the target vector of robust control by solving the corresponding multicriterion nonlinear programming problem in which the calculation of the vectors of the objective function and constraints is algorithmic and associated with synthesis of nonlinear robust controllers and modeling of the synthesized system for various modes of operation of the system, with different input signals and for various values of the plant parameters. Synthesis of nonlinear robust controllers and non-linear robust observers reduces to solving the system of Hamilton-Jacobi-Isaacs equations. Results. The results of the synthesis of a nonlinear robust electromechanical servo system for the guidance and stabilization of lightly armored vehicle weapons are presented. Comparison of the dynamic characteristics of the synthesized servo electromechanical system showed that the use of synthesized nonlinear robust controllers allowed to improve the accuracy parameters and reduce the sensitivity of the system to changes of plant parameters in comparison with the existing system. Originality. For the first time carried out the multiobjective synthesis of nonlinear robust electromechanical servo systems of guidance and stabilization of lightly armored vehicle weapons. Practical value. Practical recommendations are given on reasonable choice of the gain matrix for the nonlinear feedbacks of the regulator and the nonlinear observer of the servo electromechanical system, which allows improving the dynamic characteristics and reducing the sensitivity of the system to plant parameters changing in comparison with the existing system. References 12, figures 1. Key words: electromechanical servo systems of guidance and stabilization of lightly armored vehicle weapon, nonlinear robust system, multiobjective synthesis, dynamic characteristics. Цель. Повышение параметров точности и уменьшение чувствительности системы к изменениям параметров объекта управления нелинейной робастной электромеханической следящей системы наведения и стабилизации вооружения легкобронированной машины на основе многокритериального синтеза. Методология. Метод многокритериального синтеза нелинейных робастных регуляторов для управления нелинейными многомассовыми электромеханическими следящими системами 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 следящей системы наведения и стабилизации вооружения легкобронированной машины. Сравнение динамических характеристик синтезированной следящей электромеханической системы 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 следящей системы наведения и стабилизации вооружения легкобронированной машины. Практическая ценность. Приводятся практические рекомендации по обоснованному выбору матриц коэффициентов усиления нелинейных обратных связей регулятора и нелинейного наблюдателя следящей электромеханической системы, что позволяет улучшить динамические характеристики и снизить чувствительность системы к изменению параметров объекта управления по сравнению с существующей системой. Библ. 12, рис. 1. Ключевые слова: электромеханическая следящая система наведения и стабилизации вооружения легкобронированной машины, нелинейная робастная система, многокритериальный синтез, динамические характеристики. Introduction. Lightly armored wheeled and tracked vehicles produced in Ukraine have high tactical and technical characteristics and successfully compete with foreign weapons [1]. The basis of combat in modern conditions is firing off at a high speed and maneuvering movement of the machine, so all modern lightly armored vehicles in the world equipped with weapons stabilizers, allowing to guide the target fire on the move. The probability of fire engagement of the target at maximum speeds, high maneuverability and effective evasion of the machine against the enemy's fire damage is largely determined by the accuracy of maintaining the specified direction of the combat module on the target with intense perturbations on the machine's side. Increasing the accuracy has an important economic component. For example, the practice of using the Protector combat module in Kongsberg's Crows II version based on actual operation data in 2007 made it possible to reduce the consumption of 12.7-mm cartridges by 70 % due to a sharp increase in the accuracy of the hit from the first shot. Therefore, the issues of further improving the accuracy of weapons stabilization are an urgent problem, both in the development of new weapons systems and in the modernization of existing systems in service. To systems of guidance and stabilization of lightly armored vehicles weapons, sufficiently stringent requirements are set for the performance indicators in © B.I. Kuznetsov, T.B. Nikitina, V.V. Kolomiets, I.V. Bovdui ISSN 2074-272X. Electrical Engineering & Electromechanics. 2018. no.6 33 various modes. We bring a part of such requirements for the light-armored vehicle presented to the guidance and stabilization system [1]: time of working out of a given angle of error; acceleration time to rated speed and deceleration time to full stop; an error in working out a harmonic signal of a specified amplitude and frequency; stabilization error when moving along a normalized path with a random profile change with a given speed; maximum speed of guidance; minimum speed of guidance; failure of guidance at minimum speed. Naturally, this should take into account the voltage and current limitations of the anchor chain of th (...truncated)