Управление с оптимизацией и прогнозом в режиме реального времени

• Автор: Сотникова, Маргарита Викторовна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 140 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ..

1. Актуальность, цели и основные результаты

диссертации

2. Общие постановки и обсуждение рассматриваемых задач

3. Обзор литературы по теме работы

ГЛАВА 1. ЦИФРОВАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ ВОЗМУЩАЮЩИХ

СИГНАЛОВ В КАНАЛЕ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

1.1. Специализированная структура дискретных законов управления динамическими объектами

1.2. Формализация задачи динамической фильтрации.

1.3. Спектральный подход к синтезу фильтра

1.4. Алгоритм и содержательный пример
цифровой фильтрации .
ГЛАВА 2. УПРАВЛЕНИЕ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ
С ПРОГНОЗОМ В КОНТУРЕ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
2.1. Управление с нелинейной прогнозирующей моделью
в режиме реального времени.
2.2. Управление циркуляцией морского судна с использованием прогнозирующей модели.
2.3. Цифровое управление с прогнозом на базе параметрической оптимизации линейного приближения.
2.4. Управление скоростными судами, оборудованными интерцепторами, с применением прогноза
ГЛАВА 3. АЛГОРИТМЫ ПОСТРОЕНИЯ МАРШРУТОВ
С УЧЕТОМ ПРОГНОЗА ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ
3.1. Постановка задач оптимизации маршрутов движения
на трансокеанских переходах
3.2. Вычислительные алгоритмы для решения задач оптимизации маршрутов судов
3.3. Примеры решения задач о построении маршрутов .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .
ЛИТЕРАТУРА


Формализован вопрос о желаемом качестве фильтрации высокочастотных возмущений в контуре управления с учетом динамических ограничений и предложен новый метод синтеза цифрового фильтра на базе интерполяции Неванлинны-Пика. Разработан алгоритм управления подвижными объектами с нелинейной прогнозирующей моделью, включенной в замкнутый контур, с практической реализацией в режиме реального времени. Предложен метод синтеза цифровых законов управления с прогнозирующей моделью, обеспечивающий желаемые модальные свойства линейного приближения замкнутой системы. Разработаны алгоритмы оптимизации маршрутов движения морских судов, обеспечивающих снижение затрат топлива и времени перехода с учетом прогноза погодных условий. Теоретическая и практическая ценность результатов диссертации. Научная новизна полученных результатов определяется созданием новых методов анализа и синтеза законов цифрового управления дискретными объектами, обеспечивающих желаемое качество динамических процессов в замкнутой системе с учетом воздействия внешних возмущающих факторов. Развивается частотный подход к оптимизации в смысле нормы пространства Ии на его основе предлагается методика синтеза цифровых корректирующих фильтров в составе многоцелевой специализированной структуры законов управления. Формируется новый подход к управлению динамическими объектами с использованием прогнозирующих моделей. Разрабатывается методика решения задач о выборе оптимальных маршрутов движения на базе прогноза действия внешних возмущений. Практическая значимость работы состоит в ее исходной ориентации на решение проблем высокоэффективной реализации в режиме реального времени цифровых законов управления динамическими объектами, обеспечивающих желаемое качество процессов в замкнутой системе. Разработанные новые математические методы и вычислительные алгоритмы позволяют существенно повысить эффективность решения сложных практических проблем управления объектами в реальном времени. Эти результаты успешно используются при решении задач исследования и проектирования систем управления подвижными объектами. Работоспособность и эффективность принятого подхода подтверждается конкретными примерами синтеза цифровых законов управления движением морских судов в различных режимах функционирования. Достигнутые динамические показатели вполне сопоставимы с системами, синтезированными другими путями, и превосходят их в разумных пределах по соответствующим характеристикам. Апробация работы. В.И. Зубова (SCP’) (Санкт-Петербург, ), «Процессы управления и устойчивость» (Санкт-Петербург, ), IV межвузовской студенческой научно-технической конференции «Актуальные проблемы персональных компьютеров и сетей» (Москва, ), III всероссийской научной конференции «Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATLAB» (Санкт-Петербург, ), Beam Dynamics & Optimization (BDO’) (St. Petersburg, Florida, USA, ), TV всероссийской научной конференции1 «Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATLAB» (Астрахань, ), а также на семинарах кафедры компьютерных технологий и систем и лабораторий компьютерного моделирования систем управления и управления морскими объектами СПбГУ. Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 8 печатных работах, три из которых опубликованы в журналах, входящих в Перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ. Вопросы цифровой реализации законов управления динамическими объектами представляют в настоящее время особый интерес в связи с интенсивным внедрением современных компьютерных средств и технологий в практику создания различных автоматических систем. Особое значение придается системам управления подвижными объектами и встраиваемым системам, поскольку вычислительные возможности их аппаратной поддержки весьма ограничены на техническом и экономическом уровнях. Требования, предъявляемые достаточно жесткими условиями реализации законов управления для таких систем в режиме реального времени, определяют две центральные проблемы, находящиеся в центре внимания диссертационного исследования.