Синтез двухуровневых дискретно-непрерывных систем управления с гарантированным качеством

• Автор: Угаров, Павел Александрович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Анализ существующих подходов к синтезу иерархических систем управления и постановка задач исследования

1.1. Использование иерархических систем при решении сложных задач управления

1.2. Задача координации управления

1.3. Гибридные системы управления

1.4. Задача синтеза гибридной системы с гарантированным качеством

1.5. Постановка цели работы и задач исследования

Глава 2. Двухуровневые системы управления с гарантированным качеством

2.1. Формальное описание двухуровневой системы с гарантированным качеством

2.2. Общая схема синтеза двухуровневой гибридной системы управления с гарантированным качеством
Выводы по главе
Глава 3. Разработка метода и алгоритмов координации для работы в установившемся режиме с гарантированным качеством
3.1 Метод координации для иерархической системы управления с гарантированным качеством
3.2. Алгоритмы координации для установившегося режима Выводы по главе
Глава 4. Разработка метода и алгоритма координации, основанного на использовании агрегированных моделей элементов нижнего уровня
4.1. Дискретные поведенческие абстракции элементов нижнего уровня
4.2. Метод координации по агрегированным моделям элементов нижнего уровня для работы в переходном режиме
Выводы по главе
Глава 5. Локальные гибридные системы управления с гарантированным качеством
5.1. Формальное описание объектов и систем управления с помощью гибридных автоматов
5.2. Теоретикоигровой синтез локальных систем управления с гарантированным качеством
Выводы по главе
Глава 6. Двухуровневая система управления ультразвуковой технологической установкой
6.1. Описание объекта и задач управления
6.2. Локальная система управления агрегатом ультразвуковой технологической установки
6.3. Координация управления ультразвуковой технологической установкой
Выводы по главе
Заключение
Литература


Такая архитектура управления обеспечивает лучшие рабочие характеристиками по сравнению с двумя крайними случаями - централизованным и полностью децентрализованным управлением. Перечислим основные преимущества, которые дает использование многоуровневых иерархических систем управления применительно к рассматриваемым технико-технологическим объектам. Интеграция [2, ]. При построении системы управления по иерархическому принципу имеется возможность использования существующих локальных средств управления. Следовательно, снижаются общие затраты на проектирование. Можно улучшить качественные показатели действующих систем, не разрабатывая всю систему заново, а создав координирующую «надстройку» над имеющимися подсистемами управления. Надежность [, , 7, 8]. При централизованном управлении неисправности в какой-то части системы быстро распространяются на всю систему. Для крупномасштабных систем отказ центрального блока управления может привести к катастрофическим последствиям. Также общая надежность централизованной системы снижается вследствие наличия большого количества каналов связи и большого объема информации, передаваемого по этим каналам. При этом следует помнить, что возможности резервирования аппаратных средств ограничиваются экономическими соображениями. Иерархическая структура управления позволяет локализовать последствия выхода из строя тех или иных частей системы, так как локальные средства управления имеют определенную степень автономности. Адаптивность [2, ]. В многоуровневой иерархической системе можно локализовать изменения в процедуре выработки решений, вызванные изменениями в протекании подпроцесса, и снизить тем самым затраты времени и средств. Если в процессе управления (оптимизации) рассматривать всю систему целиком, возможно незакрепленис малых улучшений в отдельных подсистемах. При этом снижается скорость адаптации (обучения). Таким образом, подтверждается необходимость использования декомпозиционного иерархического подхода с параллельной адаптацией подсистем и динамической координацией оптимизационных процессов. Масштабируемость (расширяемость) [, , ]. Способ решения сложных задач [3, , , , , , 8]. Наличие большого количества противоречивых целей часто не позволяет определить разработку системы управления как оптимизационную задачу. Однако даже в том случае, когда эта задача может быть поставлена, требуемые для се решения вычисления могут быть чрезмерно сложными. Поэтому использование иерархических систем является эффективным методом решения сложных задач управления. Кроме того, глобальная задача, для решения которой создается система, конкретизируется путем установления иерархии подзадач. Снижение вычислительных затрат [2, , , 0]. Для определенных классов систем использование иерархического многоуровневого управления позволяет снизить общий объем вычислений, которые должна выполнять система управления в процессе работы. Кроме того, декомпозиция управления позволяет естественным образом выполнять эффективные параллельные вычисления с использованием распределенных комплексов в виде сетей и многопроцессорных машин. В этом случае сложная система управления может быть построена на основе нескольких элементов (модулей), каждый из которых имеет ограниченные возможности. Фактически, управление любой большой системой организовано иерархически. Поэтому вопрос о том, важны ли иерархические системы управления, имеет тривиальный ответ. Более интересными является следующие вопросы: «Как описывать такие системы, чтобы четко различать элементы распределенной иерархической структуры? Какие способы позволяют улучшить рабочие характеристики системы? Какие инструменты и методы доступны разработчику таких систем? Основой описания различных иерархических систем являются модели, позволяющие установить отношение частичного порядка между отдельными объектами. Частичный порядок может отражать локализацию, специализацию или абстракцию [1]. Существует два подхода к моделированию иерархических систем. Во-первых, описание системы на нижнем уровне может быть естественным «развертыванием» описания системы на верхнем уровне.