Введение к работе
Актуальность темы. Современный этзп развития техники, технологии, различных автоматизированных систем управления техническими, биологическими и другими объектами предполагает широкое применение математических методов анализа и синтеза сложных динамических объектов и управляющих устройств.
Учет специфики конкретной ситуации, дополнительных условий и ограничений, возникающих в практических приложениях, может дать существенно лучший результат как при реализации синтезируемых 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 направ-.энии связана с 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 методов (алгоритмов) оптимального синтеза на базе имеющихся средств вычислительной техники.
-
Трудности реализации результатов оптимального синтеза -математических моделей оптимальных регуляторов - с помощью реальных технических устройств.
Целью работы является проведение исследований, направ ленных на развитие математических методов среднеквадратичной оптимизации динамических систем.Разрабатываемые методы ориентированы 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 систем "травления, базирующиеся на фундаментальны:, трудах a.M.JIStobj, В.И.Зубова, В.Е.СолодсЕникова, Н.Винера, В.С.Луга? ва. Построение и исс. здо-вание математических моделей объектов управления и интззируемых регуляторов осуществляется с.привлечением соврегиного аппарата математического эналпзэ, теории обыкновенных дифференциальных
уравнений, высшей алгебры, спектральной теории случайных функций. Научная новизна. Основное внимание в работе уделяется следующим направлені" лм исследований:
разработка методов синтеза регуляторов, доставляющих минимум среднеквадратичному критерию качества с учетом особой сложности динамических режимов и требований, предъявляемых к ним при проектировании, исследовании и функционировании систем управления морскими подвижными объектами;
адаптация подхода, принятого в среднеквадратичной оптимизации,к решению задач управления движением судов с модификацией методов 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 моделі 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 динамических свойств объекта, выбирать . структуру управления в мак-сюлагтном 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 её 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.), на семинарах кафедр теории систем управления и математического моделирования энергетических систем и ША Вычислительной матема-
тики и процессов управления Санкт-Петербургского государственного университета.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 печатных работа.
Структура работы, диссертационная работа состоит из введения, тр&х глав, заключения и списка литературы, включающего 91 наименование. Объем работы составляет 130 страниц машинописного текста.