vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727X_2023_1_126vrgup-70Research ArticleМОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ И ПРОЦЕССОВMODELING SYSTEMS AND PROCESSESАнализ эффективности квазиоптимальных законов управления с применением аппарата нечеткой логики в задачах интеллектуализации транспортных системAnalysis of the efficiency of quasi-optimal control laws using fuzzy logic apparatus in tasks of intellectualization of transport systemsАгаповА. А.AgapovA.

Агапов Александр Андреевич, инженер 1-й категории 

Agapov Alexander Andreyevich, Engineer of 1st Сategory 

agapov2794@gmail.comКостоглотовА. А.KostoglotovA. A.

Костоглотов Андрей Александрович, кафедра «Связь на железнодорожном транспорте», доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой 

Kostoglotov Andrey Alexandrovich, Chair «Communication on Railway Transport», Doctor of Engineering Sciences, Professor, Head of the Chair 

kostoglotov@icloud.comЛазаренкоС. В.LazarenkoS. V.

Лазаренко Сергей Валерьевич, кафедра «Связь на железнодорожном транспорте», кандидат технических наук, доцент 

Lazarenko Sergey Valerievich, Chair «Communication on Railway Transport», Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

lazarenkosv@icloud.comГТРК «Дон-ТР» (Филиал ФГУП ВГТРК)Don-TR (a Branch of RTR)Ростовский государственный университет путей сообщения (РГУПС)Rostov State Transport University (RSTU)20233003202301126135Copyright © Агапов А.А., Костоглотов А.А., Лазаренко С.В., 20232023Агапов А.А., Костоглотов А.А., Лазаренко С.В.Agapov A., Kostoglotov A.A., Lazarenko S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.rgups.ru/jour/article/view/70

Проведен анализ применения законов управления, разработанных на базе метода квазиоптимального синтеза с помощью подхода на основе условия максимума функции обобщенной мощности с применением аппарата нечеткой логики в задачах интеллектуализации прикладных задач управления транспортными системами на железной дороге. Построены схемы рассматриваемых систем в среде MATLAB Simulink, блок нечеткого логического вывода Такаги – Сугено реализован в Fuzzy Logic Designer. Анализ результатов моделирования позволяет утверждать, что предлагаемый закон управления дает возможность повысить эффективность управления по функционалам быстродействия и точности в сравнении с известным решением на основе подхода дифференциальных игр и принципа максимума Понтрягина в задачах управления типовыми динамическими объектами.

The analysis of the control laws application developed on the basis of the method of quasi-optimal synthesis using the approach based on the condition of the maximum of the generalized power function using the apparatus of fuzzy logic in the problems of intellectualization of applied problems of control of transport systems on the railway is carried out. The schemes of the considered systems are constructed in the MATLAB Simulink environment, the Takagi-Sugeno fuzzy inference block is implemented in the Fuzzy Logic Designer. An analysis of the simulation results allows us to state that the proposed control law makes it possible to increase the efficiency of control in terms of speed and accuracy functional in comparison with the known solution based on the approach of differential games and the Pontryagin maximum principle in control problems for typical dynamic objects.

закон управленияусловие максимума функции обобщенной мощностинечеткая логикауравнения Лагранжа 2-го родаcontrol lawmaximum condition for the generalized power functionfuzzy logicLagrange equations of the 2nd kindReferencesМаркелов, В. М. Интеллектуальные транспортные системы как инструмент управления / В. М. Маркелов, И. В. Соловьев, В. Я. Цветков // Economic Consultant. – 2014. – № 3(7). – С. 42–49. – ISSN 2686-9012.Markelov, V. M. Intelligent transport systems as a management tool / V. M. Markelov, I. V. Soloviev, V. Ya. Tsvetkov // Economic consultant. – 2014. – No. 3 (7). – P. 42–49. – ISSN 2686-9012.Цветков, В. Я. Интегральное управление высокоскоростной магистралью / В. Я. Цветков // Мир транспорта. – 2013. – № 5 (49). – С. 6–9. – ISSN 1992-3252.Tsvetkov, V. Ya. Integral control of a high-speed highway / V. Ya. Tsvetkov // Mir Transporta. – 2013. – No. 5 (49). – P. 6–9. – ISSN 1992-3252.Жанказиев, С. В. Интеллектуальные транспортные системы в обеспечении безопасности дорожного движения / С. В. Жанказиев // Актуальные проблемы деятельности по обеспечению безопасности дорожного движения (состояние, проблемы, пути совершенствования) : материалы межведомственной научно-практической конференции. – Санкт-Петербург, 2019. – С. 124–128. – ISBN 978-5-91837-156-5.Zhankaziev, S. V. Intelligent Transport Systems in Ensuring Road Safety / S. V. Zhankaziev // Actual problems of road safety activities (state, problems, ways of improvement) : materials of the interdepartmental scientific and practical conference. – St. Petersburg, 2019. – P. 124–128. – ISBN 978-5-91837-156-5.Обеспечение надёжности и безопасности прицельного торможения подвижного состава на тупиковых путях станций / В. М. Абрамов, Б. Д. Никифоров, М. Ю. Капустин [и др.] // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2010. – № 1 (37). – С. 95–101. – ISSN 0201-727X.Ensuring the reliability and safety of targeted braking of rolling stock on dead-end tracks of stations / V. M. Abramov, B. D. Nikiforov, M. Yu. Kapustin [et al.] // Vestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putey Soobshcheniya. – 2010. – No. 1 (37). – P. 95–101. – ISSN 0201-727X.Костоглотов, А. А. Метод квазиоптимального синтеза законов управления на основе редукции задачи Лагранжа к изопериметрической задаче с использованием асинхронного варьирования / А. А. Костоглотов, С. В. Лазаренко // Известия Российской Академии Наук. Теория и системы управления. – 2021. – Т. 6, № 6. – С. 3–12. – DOI 10.31857/S0002338821060111.Kostoglotov, A. A. A method of quasi-optimal synthesis of control laws based on the reduction of the Lagrange problem to an isoperimetric problem using asynchronous variation / A. A. Kostoglotov, S. V. Lazarenko // Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Theory and control systems. – 2021. – Vol. 6, No. 6. – P. 3–12. – DOI 10.31857/S0002338821060111.Шалягин, Д. В. Интеллектуализация систем управления / Д. В. Шалягин, Е. Н. Розенберг, В. И. Астрахан // Железнодорожный транспорт. – 2014. – № 12. – С. 21–23. – ISSN 0044-4448.Shalyagin, D. V. Intellectualization of control systems / D. V. Shalyagin, E. N. Rozenberg, V. I. Astrakhan // Railway Transport. – 2014. – No. 12. – P. 21–23. – ISSN 0044-4448.Капустин, М. Ю. Модель адаптивной системы прицельного электропневматического торможения электропоезда / М. Ю. Капустин, С. И. Краснолобов, П. С. Саркисян // Наука и техника транспорта. – 2011. – № 4. – С. 33–43. – ISSN 2074-9325.Kapustin, M. Yu. Model of an adaptive system for targeted electro-pneumatic braking of an electric train / M. Yu. Kapustin, S. I. Krasnolobov, P. S. Sarkisyan // Nauka i Tekhnika Transporta. – 2011. – No. 4. – P. 33–43. – ISSN 2074-9325.Furtat, I. B. Robust adaptive control with disturbances compensation : 12th IFAC Workshop on Adaptation and Learning in Control and Signal Processing ALCOSP 2016 / I. B. Furtat, J. V. Chugina // IFAC-PapersOnLine. – 2016. – Vol. 49, No. 13. – P. 117–122. – DOI 10.1016/j.ifacol.2016.07.937.Furtat, I. B. Robust adaptive control with disturbances compensation : 12th IFAC Workshop on Adaptation and Learning in Control and Signal Processing ALCOSP 2016 / I. B. Furtat, J. V. Chugina // IFAC-PapersOnLine. – 2016. – Vol. 49, No. 13. – P. 117–122. – DOI 10.1016/j.ifacol.2016.07.937.Агапов, А. А. Построение закона управления на основе условия максимума функции обобщенной мощности и нечеткого логического вывода / А. А. Агапов, А. А. Костоглотов // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. – 2022. – № 4(216). – С. 35– 40. – DOI 10.17213/1560-3644-2022-4-35-40.Agapov, A. A. Construction of a Control Law Based on the Maximum Condition of the Generalized Power Function and Fuzzy Logical Inference / Agapov, A. A., Kostoglotov, A. A. // Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedeniy. North Caucasian Region. Technical Sciences. – 2022. – No. 4(216). – P. 35–40. – DOI 10.17213/1560-3644-2022-4-35-40.Новоселов, В. С. Вариационные методы в механике / В. С. Новоселов. – Ленинград : Издво Ленинградского университета, 1966. – 72 с.Novoselov, V. S. Variational methods in mechanics / V. S. Novoselov. – Leningrad : Publishing house of the Leningrad University, 1966. – 72 p.Лурье, А. И. Аналитическая механика / А. И. Лурье. – Москва : Физматгиз, 1961. – 824 с.Lurie, A. I. Analytical mechanics / A. I. Lurie. – Moscow : Fizmatgiz, 1961. – 824 p.Пятницкий, Е. С. Синтез иерархических систем управления механическими и электромеханическими объектами на принципе декомпозиции. I / Е. С. Пятницкий // Автоматика и телемеханика. – 1989. – Т. 50, № 1. – С. 87–99. – ISSN 0005-1179.Pyatnitsky, E. S. Synthesis of hierarchical control systems for mechanical and electromechanical objects based on the principle of decomposition. I / E. S. Pyatnitsky // Avtomatika i Telemekhanika. – 1989. – Vol. 50, No. 1. – P. 87– 99. – ISSN 0005-1179.Пятницкий, Е. С. Управляемость классов лагранжевых систем с ограниченными управлениями / Е. С. Пятницкий // Автоматика и телемеханика. – 1996. – Т. 57, № 12. – С. 29– 37. – ISSN 0005-1179.Pyatnitsky, E. S. Controllability of classes of Lagrangian systems with bounded controls / E. S. Pyatnitsky // Avtomatika i Telemekhanika. – 1996. – Vol. 57, No. 12. – P. 29–37. – ISSN 0005-1179.Костоглотов, А. А. Объединенный принцип максимума в информационных технологиях анализа и синтеза : монография / А. А. Костоглотов, А. И. Костоглотов, С. В. Лазаренко. – Ростов-на-Дону : РТИСТ, 2010. – 164 с. – ISBN 978-5-91403-036-7.Kostoglotov, A. A. The combined maximum principle in information technologies of analysis and synthesis : a monograph / A. A. Kostoglotov, A. I. Kostoglotov, S. V. Lazarenko. – Rostov-onDon : RTIST, 2010. – 164 p. – ISBN 978-5-91403- 036-7.Пятницкий, Е. С. Принцип декомпозиции в управлении механическими системами / Е. С. Пятницкий // Доклады АН СССР. – 1988. – Т. 300, № 2. – С. 300–303. – ISSN 0002-3264.Pyatnitsky, E. S. Decomposition principle in the control of mechanical systems / E. S. Pyatnitsky // Doklady of the USSR Academy of Sciences. – 1988. – Vol. 300, No. 2. – P. 300–303. – ISSN 0002-3264.Пегат, А. Нечеткое моделирование и управление / А. Пегат. – Москва : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. – 798 с. – ISBN 978-5-9963-1495-9.Pegat, A. Fuzzy modeling and control / A. Pegat. – Moscow : BINOM. Knowledge Laboratory, 2013. – 798 p. – ISBN 978-5-9963-1495-9.Рутковская, Д. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы / Д. Рутковская, М. Пилиньский, Л. Рутковский. – Москва : Горячая линия, 2006. – 452 с. – ISBN 5-93517-103-1.Rutkovskaya, D. Neural networks, genetic algorithms and fuzzy systems / D. Rutkovskaya, M. Pilinsky, L. Rutkovsky. – Moscow : Goryachaya Liniya, 2006. – 452 p. – ISBN 5-93517-103-1.Ананьевский, И. М. Непрерывное управление механической системой на основе метода декомпозиции / И. М. Ананьевский, С. А. Решмин // Известия Российской Академии Наук. Теория и системы управления. – 2014. – № 4. – С. 3–17. – DOI 10.7868/S0002338814040027.Ananievsky, I. M. Continuous control of a mechanical system based on the decomposition method / I. M. Ananievsky, S. A. Reshmin // Izvestiya Russian Academy of Science. Theory and control systems. – 2014. – No. 4. – P. 3–17. – DOI 10.7868/S0002338814040027.Штовба, С. Д. Проектирование нечетких систем средствами MatLab / С. Д. Штовба. – Москва : Горячая линия, 2007. – 288 с. – ISBN 5-93517-359-X.Shtovba, S. D. Designing fuzzy systems using MatLab / S. D. Shtovba. – Moscow : Goryachaya Line, 2007. – 288 p. – ISBN 5-93517-359-X.Леоненков, А. В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH / А. В. Леоненков. – Санкт-Петербург : БХВ-Петербург, 2005. – 736 с. – ISBN 5-94157-087-2.Leonenkov, A. V. Fuzzy modeling in MATLAB and fuzzyTECH / A. V. Leonenkov. – St. Petersburg : BHV-Petersburg, 2005. – 736 p. – ISBN 5-94157-087-2.The minimum time control of electromechanical positional system / V. P. Kurgan, K. V. Pavlovich, A. A. Pankin, P. A. Aleksandrovich // Vestnik of Samara State Technical University. Technical Sciences Series. – 2016. – Vol. 24, No. 1. – P. 116–121. – DOI 10.14498/tech.2016.1.%u.The minimum time control of electromechanical positional system / V. P. Kurgan, K. V. Pavlovich, A. A. Pankin, P. A. Aleksandrovich // Vestnik of Samara State Technical University. Technical Sciences Series. – 2016. – Vol. 24, No. 1. – P. 116–121. – DOI 10.14498/tech.2016.1.%u.Притыкин, Д. Е. Метод обратных задач динамики для синтеза регулятора скорости магистрального электровоза / Д. Е. Притыкин //Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2012. – № 5. – С. 48–54. – ISSN 0136-3360.Pritykin, D. E. The method of inverse problems of dynamics for the synthesis of the speed controller of the main electric locomotive / D. E. Pritykin // News of Higher Educational Institutions. Electromechanics. – 2012. – No. 5. – С. 48–54. – ISSN 0136-3360.Динамика электропривода с нечётким регулятором / С. В. Ланграф, А. И. Сапожников, А. С. Глазырин [и др.] // Известия Томского политехнического университета. – 2010. – Т. 316, № 4. – С. 168–173. – ISSN 1684-8519.Dynamics of an electric drive with a fuzzy controller / S. V. Langraf, A. I. Sapozhnikov, A. S. Glazyrin [et al.] // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. – 2010. – Vol. 316, No. 4. – P. 168–173. – ISSN 1684-8519.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.