IMPROVING OF ELECTROMECHANICAL STABILIZATION SYSTEMS ACCURACY

Електротехнічні комплекси та системи. Силова електроніка UDC 621.3.01 doi: 10.20998/2074-272X.2019.2.04 B.I. Kuznetsov, T.B. Nikitina, I.V. Bovdui, B.B. Kobilyanskiy IMPROVING OF ELECTROMECHANICAL STABILIZATION SYSTEMS ACCURACY Aim. Improving of accuracy parameters and reducing of sensitivity to changes of plant parameters for nonlinear robust tank main armament guidance and stabilization electromechanical systems based on synchronous motor with permanent magnets and vector control. Methodology. The method of multiobjective synthesis of nonlinear robust control by nonlinear tank main armament stabilization electromechanical system taking into account the elastic oscillations of the tank gun barrel as a discretecontinuous plant and with parametric uncertainty based on the multiobjective optimization. The target vector of robust control choice 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 tank main armament guidance and stabilization electromechanical systems are presented. Comparison of the dynamic characteristics of the synthesized tank main armament stabilization electromechanical systems 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 tank main armament stabilization electromechanical systems. 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 tank main armament stabilization electromechanical systems, which allows improving the dynamic characteristics and reducing the sensitivity of the system to plant parameters changing in comparison with the existing system. References 24, figures 1. Key words: tank main armament guidance and stabilization electromechanical systems, nonlinear robust control, multiobjective synthesis, dynamic characteristics. 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 дискретноконтинуального 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. Библ. 24, рис. 1. Ключевые слова: электромеханической системы наведения и стабилизации танкового вооружения, нелинейная робастное управление, многокритериальный синтез, динамические характеристики. Introduction. Ukraine is a tank country, which has plants for the production and repair of tanks and tank equipment. Ukrainian tanks have rather high tactical technical characteristics and are well bought by many foreign countries [1]. Most tanks of the Ukrainian armed forces are T-64 tanks which was developed in the 60s and which need to be modernized. Ukrainian «Bulat» T-64BM tank is the result of a deep modernization of the T-64 tank [2]. It was developed by the A.A. Morozov Kharkiv Machine Building Design Bureau. The upgraded «Bulat» T-64BM tank is equipped with a modern command and control system with a livelihood that provides the shooting of the gunner and the commander with a high probability falling from the first shot [2]. It should be noted that the cost of the «Oplot» tank production is equivalent to the cost of upgrading ten T-64 tanks to the «Bulat» T-64BM tank level [3]; therefore, the modernization of T-64 tanks is also reasonable from an economic point of view. The basis of combat in modern conditions is shooting on the move at high speed and maneuverability of tank movement [1, 2], therefore all modern tanks of the world are equipped with stabilizers of tank armament, which allow to conduct aimed fire on the move [4–8]. The likelihood of fire damage to the target at maximum speeds of movement, high maneuverability and effective engagement of the tank from the fire damage of the © B.I. Kuznetsov, T.B. Nikitina, I.V. Bovdui, B.B. Kobilyanskiy ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2019. №2 21 enemy is largely determined by the accuracy of maintaining a given direction of tank weapons on the target with intense disturbing influences from the tank hull [1, 2]. Therefore, the issues of further improving the accuracy of stabilization of main tank armament are a real problem, both in the development of new systems of tank weapons and in the modernization of existing systems that are in use [1-3]. (...truncated)