Последовательная параметризация управляющих воздействий и полубесконечная оптимизация алгоритмов управления технологическими объектами с распределенными параметрами

Последовательная параметризация управляющих воздействий и полубесконечная оптимизация алгоритмов управления технологическими объектами с распределенными параметрами

Автор: Плешивцева, Юлия Эдгаровна

Шифр специальности: 05.13.06

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2009

Место защиты: Самара

Количество страниц: 416 с. ил.

Артикул: 4581217

Автор: Плешивцева, Юлия Эдгаровна

Стоимость: 250 руб.

Последовательная параметризация управляющих воздействий и полубесконечная оптимизация алгоритмов управления технологическими объектами с распределенными параметрами  Последовательная параметризация управляющих воздействий и полубесконечная оптимизация алгоритмов управления технологическими объектами с распределенными параметрами 

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 ПРОБЛЕМА ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ
1.1 Содержательная постановка задач оптимального управления технологическими объектами с распределенными параметрами
1.2 Основные типы задач оптимального управления системами с распределенными параметрами
1.3 Современные методы теории управления системами с распределенными параметрами
1.3.1 Необходимые условия оптимальности в форме принципа максимума и его модификаций для различных моделей СРП
1.3.2 Метод моментов в задачах управления СРП
1.3.3 Численные методы в задачах оптимизации СРП
1.3.4 Методы синтеза замкнутых систем управления с распределенными параметрами
1.4 Проблема управляемости и наблюдаемости распределенных систем
1.5 Идентификация математических моделей СРП
1.6 Содержательная постановка задачи исследования
Основные результаты и выводы
2 ТОЧНЫЙ МЕТОД РЕШЕНИЯ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ С РАСПРЕДЕЛЕН 1ЫМИ ПАРАМЕТРАМИ
2.1 Типовые модели распределенных объектов в задачах оптимального управления
2.2 Общая постановка краевой задачи оптимального управления ОРП
2.3 Анализ возможностей решения краевых задач оптимизации с помощью
стандартных процедур принципа максимума онтрягина
2.4 О двухточечных краевых задачах оптимального управления СРП
2.5 Целевые множества допустимых конечных состояний в бесконечномерном фазовом пространстве ОРП
2.6 Специальная процедура последовательной параметризации оптимальных управлений на множестве граничных сопряженных переменных
2.7 Принцип минимальной сложности параметризованной структуры оптимальных программных управлений
2.8 Редукция к задаче управления конечномерной подсистемой уравнении модели СРП
2.9 Отображения па множество параметров в временной области определения программных управляющих воздействий Д5 параметризация
2. Редукция к задачам полубесконечной оптимизации
2. Организация вычислительных алгоритмов Основные результаты и вывода
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ТЕПЛОФИЗИКИ
3.1 Оптимизация процессов термохимических взаимодействий при нагреве металлических изделий под обработку давлением
3.1.1 Постановка задачи минимизации потерь металла в окалину
3.1.2 Структура алгоритмов программного оптимального управления
3.1.3 Параметризация управляющих воздействий
3.1.4 Редукция к задаче полубесконечной оптимизации
3.2 Двухканальная оптимизация процессов индукционного нагрева
3.2.1 Постановка двухканалыюй задачи оптимального быстродействия
3.2.2 Точная редукция к задаче управления конечномерной подсистемой
3.2.3 Параметризованные алгоритмы оптимального управления
3.3 Оптимальное по быстродействию распределенное управление нестационарными процессами тсплопереноса
3.3.1 Точное решение задачи быстродействия в классе двухпараметрических пространственновременных управлений
3.3.2 Алгоритмы квазиоптимального по быстродействию управления при ступенчатых аппроксимациях линии переключения на пространственновременной плоскости
3.4 Оптимальное управление непрерывными процессами индукционного нагрева металла
3.4.1 Проектирование нагревателя минимальной длины
3.4.2 Оптимизация процессов непрерывного нагрева с управлением по напряжениям питания индукторов нагревателя
3.5 Оптимальное управление процессом нагрева алюминиевых заготовок, вращающихся в магнитном поле постоянного тока
3.5.1 Инновационная технология нагрева алюминиевых заготовок перед прессованием
3.5.2 Математическое моделирование процесса нагрева алюминиевых заготовок, вращающихся в магнитном поле постоянного тока
3.5.3 Постановка и решение задачи оптимального по быстродействию управления
3.5.4 Решение задачи оптимального по быстродействию управления с учетом технологического раничения на максимально допустимую температуру
3.6 Методы структурнопараметрического синтеза оптимальных по быстродействию систем управления объектами технологической теплофизики
3.6.1 Синтез оптимальных по быстродействию систем управления с сосредоточенными управляющими воздействиями
3.6.2 Синтез оптимальных но быстродействию систем управления с распределенными управляющими воздействиями
Основные результаты и выводы
4 ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ
КОМПЛЕКСАМИ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА ДАВЛЕНИЕМ
4.1 Математические модели управляемых процессов
4.2 Общая постановка задачи совместной оптимизации
4.3 Современные методы решения задач оптимального проектирования и управления технологическими комплексами нагрев обработка давлением
4.3.1. Методы решения задачи на максимум производительности комплекса
4.3.2. Многопараметрические постановки задач оптимизации технологических комплексов нагрев обработка давлением
4.3.3. Задача оптимального проектирования И НУ в технологических комплексах нагрев обработка давлением
4.4 Параметрическая оптимизация температурного профиля нагреваемой заготовки перед прессованием
4.4.1. Постановка задачи параметрической оптимизации температурного распределения по длине заготовки перед операцией прессования
4.4.2. Редукция к задаче математического программирования
4.4.3. Альтернансные свойства оптимального процесса изменения во времени температуры пластической зоны
4.4.4. Решение задачи параметрической оптимизации температурного распределения по длине заготовки перед операцией прессования
4.5 Оптимизация процессов индукционного нагрева в технологическом комплексе нагрев прессование
4.5.1. Базовая задача оптимального по быстродействию управления процессом индукционного нагрева
4.5.2. Редукция к задаче полубесконсчной оптимизации
4.5.3. Общая схема решения ЗПО применительно к двумерной модели температурного поля
4.5.4. Задача оптимального по быстродействию управления процессом градиентного нагрева цилиндрической заготовки в ИНУ периодического действия
4.5.5. Задача оптимального проектирования ИНУ периодического действия, реализующей процесс градиентного нагрева цилиндрических заготовок
4.6 Совместная оптимизация режимов индукционного нагрева и обработки металлов давлением
Основные результаты и выводы
ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ
МОДЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ
ПАРАМЕТРАМ
5.1. Современные подходы к решению обратных задач теплопроводности
5.2 Постановка граничной обратной задачи теплопроводности
5.3 Редукция к специальной задаче математического программирования
5.4 Решение граничной обратной задачи теплопроводности
Основные результаты и выводы
Заключение
Библиографический список
Приложение. Документы об использовании материалов докторской
диссертации
Справка из Института Проблем Управления РАН
Справка из НИЧ СамГТУ
Справка из Федерального Агентства по образованию
Справка из Института Электротехнологий Университета им. Лейбница
г. Ганновер, Германия
Перевод справки из Института Электротехнологий Университета
им. Лейбница г. Г анновер, Г ермания
Справка из ОАО Самарский металлургический завод
Акт внедрения научных результатов диссертации в учебный процесс СамГТУ
ВВЕДЕНИЕ
Диссертация посвящена разработке, теоретическому обоснованию, построению вычислительных алгоритмов и практическому применению нового конструктивного метода точного решения краевых задач оптимизации технологических объектов с распределенными параметрами с подвижным правым концом траектории в бесконечномерном фазовом пространстве координат системы, базирующегося на предлагаемом специальном методе последовательной конечномерной параметризации заправляющих воздействий и существенном использовании базовых закономерностей предметной области оптимизируемых процессов.
АКТУАЛЬНОСТЬ


В такой ситуации оказываются априори параметрически заданными сами искомые управления, что позволяет прямым интегрированием уравнений объекта исключая уравнения сопряженной системы получить зависимости результирующих значений фазовых координат от выделенных параметров. Если при этом число этих параметров конечно и равно числу заданных соотношений для итогового состояния объекта, то задача сводится к системе уравнений относительно новых неизвестных. Подобная процедура параметризации искомых управлений часто может быть выполнена точно при малом числе определяющих параметров применительно к полной бесконечной системе уравнений ОРП и, следовательно, не сопровождается погрешностями ее аппроксимации 5,6,1. При этом параметризация описываемого типа оказывается наиболее естественной и эффективной как раз в тех случаях, когда краевая задача принципа максимума содержит ярко выраженные нелинейности, и ее решение становится затруднительным. Подобным образом параметризуется и искомое управление, оптимальное по величине среднеквадратичной ошибки, в интегральных уравнениях Бутковского 8. Аналогичная процедура параметризации может быть выполнена и в целях решения ряда ЗОУ, сводимых к проблеме моментов. Этот способ коренным образом отличается от формальной параметризации, сопровождающей процедуру редукции исходной задачи оптимального управления к задаче математического программирования и отличающейся погрешностями моделирования исследуемых процессов и большим чем на порядок числом искомых параметров, которые имеют совсем другой содержательный смысл. Подобный способ численного решения ЗОУ ОРП в силу указанных преимуществ представляется наиболее целесообразным, И настоящая работа, по существу посвящена его дальнейшему развитию. Центральная проблема синтеза систем автоматического управления ОРП отличается от задач синтеза систем управления с ОСП существенной спецификой. Задача построения замкнутых систем оптимального управления ОРП с обратными связями в условиях воздействия реальных возмущений чаще всего решается либо с помощью метода динамического программирования, в основе которого лежит известный принцип оптимальности Р. Беллмана, либо с помощью условий оптимальности в форме соответствующего принципа максимума , , , 8, 8, 5. Получаемые при этом результаты определяют искомые алгоритмы управления в неявно заданном виде, требующем выполнения трудоемких вычислительных операций. Даже наиболее простая типичная задача построения САУ с обратными связями, минимизирующей стандартный квадратичный критерий качества при управлении линейной моделью ОРП задача аналитического конструирования регуляторов, сводится к нелинейной системе интегродифференциальных уравнений типа Рикатги , 5 относительно параметров оптимального регулятора, которая лишь в частных случаях имеет аналитическое решение. Целый ряд глубоких разработок выполнен в области позиционного управления СРП по принципу обратной связи в условиях неопределенности, в том числе, путем редукции задач управления к дифференциальным играм в соответствующих функциональных пространствах Красовский, Ю. С. Осипов и др Во многих случаях доведение этих методов до практической реализации в виде конкретных вычислительных алгоритмов требует проведения сложной дополнительной работы с учтом постановочных аспектов и реальных свойств объекта управления в каждом конкретном случае 3. В настоящее время развиты конструктивные подходы к проблемам синтеза САУ распределенными объектами в прикладных задачах с применением методов теории пространства состояний, модального управления, пространственночастотной декомпозиции и построения распределенных регуляторов, описываемых уравнениями в частных производных В. А. Коваль, И. М. Першин, У. Принципиально новыми возможностями обладают системы с подвижным воздействием, предусматривающие использование в качестве управляющих воздействий интенсивности, формы и закона движения источников вещества или энергии А. В.А. Кубышкин, Л. М. Пустылышков, Е. П. Чубаров и др С помощью систем с подвижным воздействием удатся расширить область управляемости СРП вплоть до состояний, недостижимых в классе неподвижных управлений 3.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.245, запросов: 244