Введение к работе
Актуальность темы. Современный этап развития техники, технологии, различных автоматизированных систем управления техническими, биологическими и другими объектами предполагает широкое применение математических методов анализа и синтеза сложных динамически объектов и управляющих устройств.
Учет специфики конкретной ситуации, дополнительных условий и ограничений, возникающих в практических приложениях, ложег дать существенно лучший результат как при реализации синтьзируемых регуляторов, так и при формировании вычислительных схем их расчета. Это определяет возникновение новых проблем в рассматриваемом направлении, а следовательно и новых подходов к их решению. Невозможность непосредственного применения уже существующих методов решения задач в рассматриваемом напрзв„.знии связана t наличием следующих особенностей:
-
Неадекватность представления реального объекта простыми математическими моделями, а также сужение множества допустимых альтернатив за счет учета ограничений и условий, дополнительных по отношению к требованию устойчивости.
-
Трудности реализации мзтодов (алгоритмов) оптимального синтеза на базе имеющихся средств вычислительной техники.
3. Трудности реализации результатов оптимального синтеза -
математических моделей оптимальных регуляторов - с помощью реаль
ных технических устройств.
Целью работы является проведение исследований, направ ленных на развитие математических методов среднеквадратичной оптимизации динамических систем.Разрабатываемые методы о^яентироза-ны на выполнение комплекса дополнительных требований, предъявляемых к синтезируемым регуляторам, помимо требования устойчивости.
Методы исследований.В работе используются классические и современные методы анализа и синтеза динамических, ело гем -правления, базирующиеся на фундаментальны: трудах А.М.Лётова, В.И.Зубова, Б.Б.СолодоБНикова, Н.Винера, В.С.Пугач ва. Построение и исс. .давание катс-маткческих моделей объектов управления и интззируемых регуляторов осуществляется с привлечением соьрег'нного аппарата математического анализа, теории обыкновенных дпф$еренциалышх
уравнений, высшей алгебры, спектральной теории случайных функций. Научная новизна. Основное внимание в работе уделяется следующим на^равленгям исследований:
разработка методов синтеза регуляторов, доставляющих минимум среднеквадратичному критерию качества с учетом особой сложности динамических режимов и требований, предъявляемых к ним при проек- . тарований, исследовании и функционировании систем управления морскими подвижными объектами;
адаптация подхода, принятого в среднеквадратичной оптимизации,к решению задач управления дзижением судов с модификацией методой и алгоритмов, учитывающей специфику конкретной ситуации;
разработка аналитических методов синтеза оптимальных регуляторов с учетом заданной':спектральной плотности ошибки измерения вектора состояния неполного ранга, построение соответствующих вычислительных алгоритмов;
исследование проблемы синтеза регуляторов, минимизирующих среднеквадратичное отклонение. регулируемой координаты при различных ограничениях на зоны линейности в канале управления, определение условий, при которых линеаризация приводит к потере адекватности модели объекту. '"'. ..'':' '
Практическая ценность результатов диссертации определяется тем,что,будучи использованы на различных этапах разработки систем автоматизированного-.управления; техническими объектами, они позволяют на этапе проектирования эффективнее проводить анализ динамическое свойств объекта, выбирать.структуру управления в мак-скма„г:ном соответствии с заданными требованиями и ограничениями, а также упростить вычислительные процедуры синтеза оптимальных регуляторов,адаптируя их к возможностям,предоставляемым современными вычислительными-средствами. Полученные в диссертационной работе результаты позволили построить комплекс программ для автоматизации процесса проектирования систем автоматического управления, существенно повышающий эффективность и качество выполняемых работ.
Апробация работы. Диссертация в целом, а также е отдельные части и полученные результаты докладывались VII и VIII Всесоюзных научно-технических конференциях "Проблемы комплексной автоматизации судовых технических средств" (г.Ленинград, 1989 г.и 1992 г.), нз семинарах кафедр теории систем управления и математического моделирования энергетических систем'и HIM Вычислительной матема-
- б -
тики и процессов управления Санкт-Петербургского государственного университета.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 печатных работы.
Структура работы. Диссертационная работа состоит из ведения, трёх глав, заключения и списка литературы, включающего 91 наименование. Объем работы составляет 130 страниц машинописного текста.