Информационное обеспечение и алгоритмизация процессов управления техническими средствами судна

• Автор: Севрюков, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 201 с. : ил.

1. Системный анализ и основные направления совершенствования судовых автоматических систем

1.1. Анализ требований к качеству функционирования

судовых автоматических систем

1.2. Обоснование способов синтеза судовых автоматических систем на основе инвариантны^ многообразий
1.3. Информационное обеспечение процедур оптимизации нелинейных судовых систем с использованием уравнений
Р. Беллмана
1.4. Информационное обеспечение совершенствование судовых систем средствами символьной математики
2. Алгоритмизация и информационное обеспечение процессов функционирования нелинейных судовых систем

2.1. Принцип Гамильтона и оптимальное управление нелинейными судовыми системами

2.2. Алгоритмизация процессов функционирования судовых динамических объектов в классе дискретных систем
2.3. Алгоритм синтеза оптимальных нелинейных систем на основе уравнения Гамильтона-Якоби-Беллмана
2.4. Информационное обеспечение и оптимизация технологического процесса нелинейной судовой системы с использованием уравнения Гамильтона-Якоби-Беллмана
2.5. Инженерная методика синтеза авторулевого
3. Информационное обеспечение и управление судовыми автоматическими системами по модели следования
3.1. Процедура реконфигурации систем управления динамическими объектами
3.2. Устойчивость псевдоинверсного метода для систем

управления с реконфигурацией
3.3. Управление судовой автоматической системой по модели следования
3.4. Информационное обеспечение алгоритма расчета судовых систем управления по модели следования
4. Реализация численных методов оптимизации для синтеза
законов управления курсом судна
4.1. Алгоритм расчета апериодических систем управления методом псевдоинверсии
4.2. Информационное обеспечение алгоритма расчета судовых автоматических систем методом псевдоинверсии
4.3. Информационное обеспечение и управление маневром судна по критерию минимума энергетических потерь методом псевдоинверсии
4.4. Алгоритмизация и синтез судовых систем на основе методов математического программирования
4.5. Информационная поддержка и алгоритмизация синтеза судовой системы управления методом нелинейного программирования
Заключение
Список литературы

Современная прикладная теория управления базируется на огромных достижениях и классических принципах точной науки об управлении, которая в современный период является наиболее актуальной и наиболее важной из всех наук [13]. Это обусловлено не только технической революцией, но и экологическим и общественным мировым кризисом, выходы из которого лежат в новых структурах и методах управления [13]. Для прикладной теории управления характерно использование синергетических принципов, позволяющих синтезировать законы управления, учитывающие внутренние кооперативные взаимодействия конкретных физических явлений и процессов, их физическое содержание. Фундаментальная проблема поиска законов управления при максимальном учете свойств объекта соответствующей физической природы порождает крупные самостоятельные задачи в тех предметных областях, к которым принадлежит соответствующий объект управления [10].
Процессы оптимизации и обеспечения функционирования судовых автоматических систем должны базироваться на последних достижениях современной прикладной теории управления. В этой связи должны получить новое развитие в приложениях принципы инвариантности и на их основе развиты алгоритмы и методы управления нелинейными судовыми системами различного назначения. Формализованность и логическая завершенность методов аналитического конструирования оптимальных регуляторов (АКОР) позволяют широко использовать их в процессах обеспечения оптимальных законов функционирования судовых автоматических систем. Однако, их применение, в основном, ограничено классом систем с квадратичными критериями качества (функционалами) и линейными объектами. Кроме того, для задач высокой размерности требуется создание информационного обеспечения для численного решения нелинейных матричных уравнений Риккати. Попытка же решения задач АКОР для нелинейных объектов методом Летова-Калмана [10] с постулируемым критерием качества

В отличие от известных частных решений, учитывающих структуру матриц, представляющих динамику объекта, целесообразно получить аналитическую связь параметров системы и требований к коэффициентам весовой матрицы Q в общем виде. Однако эта процедура связана с необходимостью выполнения большого объема рутинных операций, аналитических преобразований, которые практически невозможно реализовать вручную [21]. Вместе с тем, современные вычислительные средства позволяют автоматизировать процесс аналитических преобразований. В частности, применение системы Maple 7 и ее интерпретация в форме пакетов расширения, встроенных' в другие вычислительные среды, дает возможность на высоком профессиональном уровне не только выполнять типовые аналитические вычисления (упрощения математических выражений, символьное дифференцирование, интегрирование, решение двухточечных граничных задач, дифференциальных уравнений и др.), но и успешно работать с объектами и переменными, вести операции с матрицами (обращение, приведение к треугольным формам, сингулярное разложение и др.). Пакет символьной математики обладает рядом специфических возможностей. Он позволяет вести аналитические преобразования при вычислении специальных функций и символьных полиномов, использовать преобразования Лапласа и Фурье для анализа поведения динамических систем в частотной области, переходить к числовым формам представления результатов. В отличие от аналитических преобразований в форме общепринятых операций, здесь практически исключены ошибки и неприемлемые представления функций. Но самое главное достоинство всех пакетов состоит в быстром выполнении сложнейших математических преобразований. И хотя на этапе совершенствования процесса функционирования систем полученные результаты могут иметь громоздкий вид, на это обстоятельство не следует обращать особого внимания по двум причинам: более простой результат трудно получить вручную; сам же результат верен, если он выполнен