Резерви енергозбереження при автоматизованному управлінні відцентровими насосами електростанцій

У статті проведено аналіз і обробку даних експериментального дослідження відцентрового насоса теплових електростанцій. Показано можливий економічний ефект від використання алгоритмів енергозберігаючого керування відцентровим насосом і визначено закон такого керування.In article is organized analysis and data processing the experimental study of the centrifugal pump heat power station. Possible economic effect is Shown when use algorithm энергосберегающего centrifugal pump management and is determined law of such management.В статье проведен анализ и обработка данных экспериментального исследования центробежного насоса тепловых электростанций. Показан возможный экономический эффект при использовании алгоритмов энергосберегающего управления центробежным насосом и определен закон такого управления

Excessive Islet NO Generation in Type 2 Diabetic GK Rats Coincides with Abnormal Hormone Secretion and Is Counteracted by GLP-1

BACKGROUND: A distinctive feature of type 2 diabetes is inability of insulin-secreting beta-cells to properly respond to elevated glucose eventually leading to beta-cell failure. We have hypothesized that an abnormally increased NO production in the pancreatic islets might be an important factor in the pathogenesis of beta-cell dysfunction. PRINCIPAL FINDINGS: We show now that islets of type 2 spontaneous diabetes in GK rats display excessive NO generation associated with abnormal iNOS expression in insulin and glucagon cells, increased ncNOS activity, impaired glucose-stimulated insulin release, glucagon hypersecretion, and impaired glucose-induced glucagon suppression. Pharmacological blockade of islet NO production by the NOS inhibitor N(G)-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME) greatly improved hormone secretion from GK islets suggesting islet NOS activity being an important target to inactivate for amelioration of islet cell function. The incretin hormone GLP-1, which is used in clinical practice suppressed iNOS and ncNOS expression and activity with almost full restoration of insulin release and partial restoration of glucagon release. GLP-1 suppression of iNOS expression was reversed by PKA inhibition but unaffected by the proteasome inhibitor MG132. Injection of glucose plus GLP-1 in the diabetic rats showed that GLP-1 amplified the insulin response but induced a transient increase and then a poor depression of glucagon. CONCLUSION: The results suggest that abnormally increased NO production within islet cells is a significant player in the pathogenesis of type 2 diabetes being counteracted by GLP-1 through PKA-dependent, nonproteasomal mechanisms

Development of Neural­network and Fuzzy Models of Multimass Electromechanical Systems

The study objective was to construct models of multimass electromechanical systems using neural nets, fuzzy inference systems and hybrid networks by means of MATLAB tools. A model of a system in a form of a neural net or a neuro-fuzzy inference system was constructed on the basis of known input signals and signals measured at the system output. Methods of the theory of artificial neural nets and methods of the fuzzy modeling technology were used in the study.A neural net for solving the problem of identification of the electromechanical systems with complex kinematic connections was synthesized using the Neural Network Toolbox application package of the MATLAB system. A possibility of solving the identification problem using an approximating fuzzy system using the Fuzzy Logic Toolbox package was considered. A hybrid network was synthesized and implemented in a form of an adaptive neuro-fuzzy inference system using the ANFIS editor. Recommendations for choosing parameters that have the most significant effect on identification accuracy when applying the methods under consideration were given. It was shown that the use of neural nets and adaptive neuro-fuzzy inference systems makes it possible to identify systems with accuracy of 2 to 4%.As a result of the conducted studies, efficiency of application of neural nets, fuzzy inference systems and hybrid nets to identification of systems with complex kinematic connections in the presence of "input-output" information was shown. The neural-network, fuzzy and neuro-fuzzy models of two-mass electromechanical systems were synthesized with the use of modern software tools.The considered approach to using artificial intelligence technologies, that is neural nets and fuzzy logic is a promising line of construction of appropriate neural-network and neuro-fuzzy models of technical objects and systems. The study results can be used in synthesis of regulators for the systems with complex kinematic connections to ensure their high performance

УНІФІКОВАНИЙ БАЗОВИЙ ПРОГРАМНО-ТЕХНІЧНИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ПРЕЦИЗІЙНИХ ЕНЕРГОЗБЕРІГАЮЧИХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ ТА УПРАВЛІННЯ

Context. Methods for the synthesis of precision electro-hydraulic control systems using the principle of multiplication areproposed. Use of the principle of multiplication allows to create compact control systems of technological objects, having high ratesof precision and operation speed.The problem of creating the unified basic software and hardware complex for precision automatic control systems and control ofan optional technological object is considered.On the basis of effective methods of the modern theory of optimal control, control algorithms have been developed that providemaximum compensation for all types of statistical and dynamic control errors.Objective. The urgency of the work is due to the need to improve the precision of control systems of technological objects andthe development of software and hardware complex for these systems.Method. We have used the methods of optimal control, methods of structural synthesis. To confirm the validity of the developedmodels and principles, the method of experimental studies based on the operating equipment of test benches was used. To debug an experimental model of a basic software and hardware complex for testing the plain bearings of internal combustion engines, mathematical simulation of an electro-hydraulic drive was used. For the synthesis of a precision controller, the multiplication method was used.Results. A number of standard sizes of high-speed precision EHSS based on part-turn hydraulic motors with a torque moment ofup to 40 kNm were developed, providing reproduction in the tracking mode of specified input effects with a bandwidth of up to 20Hz, positioning accuracy of up to one angular minute and a control range of up to 104. Based on developed EHSS automatedsimulation dynamic stands were created and brought to practical use for testing mobile object guidance systems (Customer-CentralResearch Institute of Chemistry and Mechanics, Moscow) and the semi-axes transmission (Customer-JSC “КАМАZ”, NaberezhnyeChelny). Based on the results of the research, a basic software and hardware complex for testing equipment of agricultural,automotive and other industries was created. The high-speed precision regulator for controlling the position of steam turbine actuator valves has been synthesized to compensate for all the main types of static and dynamic errors and more than double the performance compared to the base variant while maintaining acceptable stability margins (the results are used in promising projects of the State Energy Company “Centrenergo”, National Nuclear Energy Generating Company “Energoatom”, as well as in the Institute of Control Problems of the National Academy of Sciences of Ukraine.Conclusions. The practical engineering methods for the synthesis of effective control laws of precision electro-hydraulic systemsare proposed, as well as a number of effective regulators providing high characteristics of precision and operation speed. Theprinciple of multiplicative control is proposed which allows to synthesize effective control algorithms for individual, autonomous,fully controlled and observable electro-hydraulic servo drive circuits based on third-order mathematical models. For selectedautonomous control loops, effective control laws are obtained based on modal control methods and solving inverse problems ofdynamics.The proposed synthesis techniques are considered using the harmonic linearization method, the real nonlinear characteristics ofthe control signal power limitation, which allows determining the real rational ratios of the regulator parameters and real limitingprecision and speed indicators, as well as preventing unwanted auto-oscillatory modes in the systems. In order to reduce the number of measured parameters used in the formation of the proposed control laws, on the basis of the well-known general principles of the synthesis of observing identification devices, the universal structures and formulas for calculating the parameters of standard models of autonomous control circuits of the EHSS were obtained. The method of autonomous testing and debugging of the EHSS control system using the electronic simulator of electro-hydraulic actuator has been improved which makes it possible to significantly reduce the time and cost involved in creating and engineering development a complex system.Предложены методы синтеза прецизионных электрогидравлических систем управления с использованием принципамультипликации. Использование принципа мультипликации позволяет создавать компактные системы управлениятехнологическими объектами, обладают высокими показателями точности и быстродействия.Рассмотрена задача создания унифицированного базового программно-технического комплекса для прецизионных системавтоматического регулирования и управления произвольным технологическим объектом.На основе эффективных методов современной теории оптимального управления разработаны алгоритмы управления,обеспечивающие максимальную компенсацию всех видов статистических и динамических ошибок управления.Объект исследования: система автоматического регулирования произвольным технологическим объектом повышеннойточности.Предмет исследования: процессы обеспечения точности и быстродействия систем регулирования.Цель: создания программно-технического комплекса, для прецизионных систем регулирования и управления,обеспечивающего высокие показатели точности и быстродействия, на основе параметрического синтеза и использования методовмультипликации.Актуальность. Актуальность работы обусловлена необходимостью повышения точности систем управлениятехнологическими объектами и разработки программно-технического комплекса для этих систем.Метод. В работе использовались методы оптимального управления, методы структурного синтеза. Для подтверждениядостоверности разработанных моделей и принципов, использовался метод экспериментальных исследований на базе действующегооборудования испытательных стендов. Для отладка экспериментального образца базового программно-технического комплекса дляиспытаний подшипников скольжения двигателей внутреннего сгорания использовалось математическое имитационноемоделирование электрогидравлического привода. Для синтеза прецизионного регулятора использовался метод мультипликации.Результаты. Разработан ряд типоразмеров быстродействующих прецизионных ЭГСС на базе неполноповоротныхгидродвигателей с диапазоном крутящих моментов до 40 кНм, обеспечивающих воспроизведение в следящем режиме заданныхвходных воздействий с полосой пропускания до 20 Гц, точностью позиционирования до одной угловой минуты и диапазономрегулирования до 104. На базе разработанных ЭГСС созданы и доведены до практического использования автоматизированныеимитационные динамические стенды для испытания систем наведения мобильных объектов (заказчик – ЦНИИХМ, г. Москва) идля испытания полуосей трансмиссий (заказчик – АО «КамАЗ», г. Набережные Челны). На основе результатов выполненныхисследований создан базовый программно-технический комплекс для испытательного оборудования предприятийсельскохозяйственной, автомобильной и других отраслей промышленности. Синтезирован быстродействующий прецизионныйрегулятор контура управления положением регулирующих клапанов паровой турбины, обеспечивающий компенсацию всехосновных видов статических и динамических ошибок и более чем двукратное повышение быстродействия по сравнению с базовымвариантом при сохранении допустимых запасов устойчивости (результаты работ используются в перспективных проектахГосударственной энергетической компании «Центрэнерго», НАЭК «Энергоатом», а также в МГП «Институт проблем управленияНАН Украины».Выводы. Предложены практические инженерные методики синтеза эффективных законов управления прецизионнымиэлектрогидравлическими системами, а также ряд эффективных регуляторов, обеспечивающих высокие характеристики точности ибыстродействия. Предложен принцип мультипликативного управления, позволяющий синтезировать эффективные алгоритмыуправления отдельными, автономными, полностью управляемыми и наблюдаемыми контурами ЭГСП на основе математическихмоделей третьего порядка. Для выделенных автономных контуров управления получены эффективные законы управления наоснове методов модального управления и решения обратных задач динамики. В предложенных методиках синтеза учтены, припомощи метода гармонической линеаризации, реальные нелинейные характеристики ограничения мощности управляющегосигнала, что позволяет определять реальные рациональные соотношения параметров регуляторов и реальные предельныепоказатели точности и быстродействия, а также предотвращать возникновение нежелательных автоколебательных режимов всистемах. С целью уменьшения количества измеряемых параметров, используемых при формировании предложенных законовуправления, на основе известных общих принципов синтеза наблюдающих устройств идентификации получены универсальныеструктуры и формулы для расчета параметров эталонных моделей автономных контуров управления ЭГСС. Усовершенствованаметодика автономных испытаний и отладки системы управления ЭГСС с использованием электронного имитатора ЭГИМ,позволяющая существенно сократить затраты времени и средств на создание и доводку комплексной системы.Запропоновано методи синтезу прецизійних електрогідравлічних систем управління з використанням принципу мультиплікації.Використання принципу мультиплікації дозволяє створювати компактні системи управління технологічними об’єктами, маютьвисокі показники точності і швидкодії.Розглянуто задачу створення уніфікованого базового програмно-технічного комплексу для прецизійних систем автоматичногорегулювання та керування довільним технологічним об’єктом.На основі ефективних методів сучасної теорії оптимального управління розроблені алгоритми управління, що забезпечуютьмаксимальну компенсацію всіх видів статистичних і динамічних помилок управління.Об’єкт дослідження: система автоматичного регулювання довільним технологічним об’єктом підвищеної точності.Предмет дослідження: процеси забезпечення точності і швидкодії систем регулювання.Мета: створення програмно-технічного комплексу, для прецизійних систем регулювання і управління, що забезпечує високіпоказники точності і швидкодії, на основі параметричного синтезу і використання методів мультиплікації.Актуальність. Актуальність роботи обумовлена необхідністю підвищення точності систем керування технологічнимиоб’єктами і розробки програмно-технічного комплексу для цих систем.Метод. В роботі використовувалися методи оптимального управління, методи структурного синтезу. Для підтвердженнядостовірності розроблених моделей і принципів, використовувався метод експериментальних досліджень на базі діючогообладнання випробувальних стендів. Для налагодження експериментального зразка базового програмно-технічного комплексу длявипробувань підшипників ковзання двигунів внутрішнього згоряння використовувалося математичне імітаційне моделюванняелектрогідравлічного приводу. Для синтезу прецизійного регулятора використовувався метод мультиплікації.Результати. Розроблено ряд типорозмірів швидкодіючих прецизійних ЕГСС на базі неполноповоротние гідродвигунів здіапазоном крутних моментів до 40 кНм, що забезпечують відтворення в стежить режимі заданих вхідних впливів з пропускноюздатністю до 20 Гц, точністю позиціонування до однієї кутової хвилини і діапазоном регулювання до 104. На базі розробленихЕГСС створені і доведені до практичного використання автоматизовані імітаційні динамічні стенди для випробування системнаведення мобільних об’єктів (замовник – ЦНІІХМ, м. Москва) і для випробування піввісь трансмісій (замовник – АТ «КамАЗ», м.Набережні Челни). На основі результатів виконаних досліджень створено базовий програмно-технічний комплекс длявипробувального обладнання підприємств сільськогосподарської, автомобільної та інших галузей промисловості. Синтезованийшвидкодіючий прецизійний регулятор контуру управління становищем регулюючих клапанів парової турбіни, що забезпечуєкомпенсацію всіх основних видів статичних і динамічних помилок і більш ніж дворазове підвищення швидкодії в порівнянні збазовим варіантом при збереженні допустимих запасів стійкості (результати робіт використовуються в перспективних проектахДержавної енергетичної компанії «Центренерго», НАЕК «Енергоатом», а також в МГП «Інститут проблем управління НАНУкраїни».Висновки. Запропоновано практичні інженерні методики синтезу ефективних законів управління прецизійнимиелектрогідравлічними системами, а також ряд ефективних регуляторів, що забезпечують високі характеристики точності ішвидкодії. Запропоновано принцип мультиплікативного управління, що дозволяє синтезувати ефективні алгоритми управлінняокремими, автономними, повністю керованими і спостережуваними контурами ЕГСП на основі математичних моделей третьогопорядку. Для виділених автономних контурів управління отримані ефективні закони управління на основі методів модальногоуправління і розв’язку обернених задач динаміки.У запропонованих методиках синтезу враховані, за допомогою методугармонійної лінеаризації, реальні нелінійні характеристики обмеження потужності керуючого сигналу, що дозволяє визначатиреальні раціональні співвідношення параметрів регуляторів і реальні граничні показники точності і швидкодії, а також запобігативиникненню небажаних автоколивальних режимів у системах. З метою зменшення кількості вимірюваних параметрів,використовуваних при формуванні запропонованих законів управління, на основі відомих загальних принципів синтезуспостерігають пристроїв ідентифікації отримані універсальні структури і формули для розрахунку параметрів еталонних моделейавтономних контурів управління ЕГСС. Удосконалено методику автономних випробувань і налагодження системи управлінняЕГСС з використанням електронного імітатора ЕГІМ, що дозволяє істотно скоротити витрати часу і коштів на створення ідоведення комплексної системи

Development of fuzzy controller for the three-mass electromechanical system with matlab application

Виконано синтез Fuzzy регулятора для вирішення задачі управління трьохмасовою електромеханічною системою. Для синтезу Fuzzy регулятора використано пакет прикладних програм Fuzzy Logic Toolbox сис-теми MATLAB. Розроблена схема моделі нечіткої системи в Simulink системи MATLAB, до складу якої вхо-дить блок регулятора Fuzzy Logic Controller і модель трьохмасової електромеханічної системи. За допомо-гою основної програми пакету Fuzzy Logic Toolbox - редактора систем нечіткого виведення в графічному режимі сформовано структуру системи нечіткого висновку. Вибрано лінгвістичні змінні і задані множини їх значень. Визначено діапазон зміни, тип і параметри функцій приналежності лінгвістичних змінних. Виб-рано алгоритм нечіткого висновку Mamdani. Сформовано базу правил нечіткого висновку. Проведено моде-лювання трьохмасової системи з синтезованим Fuzzy регулятором. Встановлено, що нечітка система має високі динамічні характеристики.Выполнен синтез Fuzzy регулятора для решения задачи управления трёхмассовой электромеханической системой. Для синтеза Fuzzy регулятора использован пакет прикладных программ Fuzzy Logic Toolbox системы MATLAB. Разра- ботана схема модели нечеткой системы в Simulink системы MATLAB, в состав которой входить блок регулятора Fuzzy Logic Controller и модель трёхмассовой электромеханической системы. С помощью основной программы пакета Fuzzy Logic Toolbox - редактора систем нечеткого вывода в графическом режиме сформирована структура системы нечеткого вывода. Выбраны лингвистические переменные и заданы множества их значений. Определены диапазон из- менения, тип и параметры функций принадлежности лингвистических переменных. Выбран алгоритм нечеткого выво- да Mamdani. Сформирована база правил нечеткого вывода. Проведено моделирование трёхмассовой системы с синте- зированным Fuzzy регулятором. Установлено, что нечеткая система имеет высокие динамические характеристики.The Fuzzy controller has been synthesized to solve the task of controlling the three-mass electromechanical system, which is a fuzzy inference system. For the synthesis of the Fuzzy controller, the MATLAB system Fuzzy Logic Toolbox has been used. A Simulink scheme has been developed for a fuzzy system model, which includes the Fuzzy Logic Controller regulator unit and a tryomasma-electromechanical model. During the synthesis of the Fuzzy controller, the main program of the Fuzzy Logic Toolbox package is used - fuzzy inference editor (FIS editor), with which the fuzzy inference system structure is formed in graphic mode. In the process of synthesis, the auxiliary programs of the FIS editor are used: the editor of the membership functions of linguistic variables and the fuzzy inference rule editor, the rules viewer, the fuzzy inference surface viewer. To build a system of fuzzy inference, linguistic variables and given sets of their values are selected. The range of change, the type and parameters of the membership functions of linguistic variables are determined. Mamdani fuzzy output algorithm is selected. A base of fuzzy inference rules has been formed. During the research it was found that by changing the type and parameters of the membership functions, the range of their changes can be synthesized by the Fuzzy controller, which ensures high quality performance of the three-mass electromechanical systems. A simulation of the three-mass system with a synthesized Fuzzy controller and a system without a Fuzzy controller with a step input with a random amplitude was performed. Comparison of the quality of transients of a system without a Fuzzy regulator and a system with a Fuzzy regulator demonstrates the effectiveness of using fuzzy inference systems as regulators of multi-mass electromechanical systems

Fuzzy control of the three-mass electromechanical system

Виконано синтез нечіткої системи управління електроприводом механізму підйому промислової уста-новки на основі Fuzzy регулятора, що забезпечує високоякісне регулювання з урахуванням пружних власти-востей підйомного канату. Розроблено математичну модель динаміки об’єкту управління системи з ураху-ванням пружних властивостей підйомного канату у вигляді трьохмасової електромеханічної системи. По-казано, що перехідні процеси в трьохмасовій системі мають незадовільний характер. Для забезпечення ба-жаних динамічних характеристик трьохмасової системи застосовано технологію нечіткого моделювання. Розроблено структурну схему трьохмасової електромеханічної системи з Fuzzy регулятором. В операцій-ному середовищі системи MATLAB з використанням пакету прикладних програм Fuzzy Logic Toolbox вико-нано синтез і моделювання нечіткої системи управління. Як показали дослідження, графіки перехідних про-цесів в системі з Fuzzy регулятором мають високі показники якості.Выполнен синтез нечеткой системы управления электроприводом механизма подъема промышленной установки на основе Fuzzy регулятора, обеспечивающего высококачественное регулирование с учетом упругих свойств подъемного каната. Разработана математическая модель динамики объекта управления системы с учетом упругих свойств подъ-емного каната в виде трёхмассовой электромеханической системы. Показано, что переходные процессы в трёхмассо-вой системе имеют неудовлетворительный характер. Для обеспечения желаемых динамических характеристик трёх-массовой системы применена технология нечеткого моделирования. Разработана структурная схема трёхмассовой электромеханической системы с Fuzzy регулятором. В операционной среде системы MATLAB с использованием пакета прикладных программ Fuzzy Logic Toolbox выполнен синтез и моделирование нечеткой системы управления. Как пока-зали исследования, графики переходных процессов в системе с Fuzzy регулятором имеют высокие показатели качества.The synthesis of the fuzzy control system of the electric drive of the lifting mechanism of the industrial plant on the basis of the Fuzzy regulator, which provides high-quality adjustment, taking into account the elastic properties of the lifting rope, is performed. As a result of the analysis of the dynamic characteristics of multi-mass electromechanical systems and taking into account the requirements for modern control systems, the prospect of the use of fuzzy approximating systems for controlling a three-mass electromechanical system of the lifting mechanism of an industrial plant. The mathematical model of the dynamics of the object of control of the system is developed, taking into account the elastic properties of the lifting rope in the form of a three-mass electromechanical system. It is shown that the transients in the three-mass system are unsatisfactory. To provide the desired dynamic characteristics of the three-mass system, fuzzy modeling technology is used, which is currently one of the most effective technologies for designing control systems. The structural scheme of a three-mass electromechanical system with a Fuzzy regulator is developed, which is the implementation of the fuzzy logic algorithm. Input and output linguistic variables of the regulator are defined. In the operating system environment of the MATLAB system using the Fuzzy Logic Toolbox application package, fuzzy system synthesis was performed. In SIMULINK mode, a schematic diagram of a control system with a Fuzzy controller is developed that includes a controlled object block and a Fuzzy Logic Controller block. Simulated fuzzy system with synthesized regulator is executed. Studies have shown that transient graphs in a system with a Fuzzy controller have high quality performance. Thus, the use of fuzzy control methods for multi-mass electromechanical systems makes it possible to use all the advantages provided by fuzzy controllers. The control algorithms used for these systems can be used to control systems with complex kinematic bonds in the absence of quantitative characteristics of all elements and bonds