Автореферат (1145288)
Текст из файла
На правах рукописиСОТНИКОВА Маргарита ВикторовнаМНОГОЦЕЛЕВЫЕ ЗАКОНЫ ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯПОДВИЖНЫМИ ОБЪЕКТАМИ05.13.01 – системный анализ, управление и обработка информации(по прикладной математике и процессам управления)АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степенидоктора физико-математических наукСанкт-Петербург2016Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетномобразовательном учреждении высшего образования «Санкт-Петербургскийгосударственный университет»Научныйконсультант:доктор физико-математических наук, профессорВеремей Евгений Игоревич, заведующий кафедройкомпьютерных технологий и систем ФГБОУ ВО«Санкт-Петербургский государственный университет»Официальныеоппоненты:доктор физико-математических наук, доцентПровоторов Вячеслав Васильевич, профессоркафедры уравнений в частных производных и теориивероятностей ФГБОУ ВО«Воронежский государственный университет»доктор физико-математических наук, профессорПантелеев Андрей Владимирович, заведующийкафедрой математической кибернетики ФГБОУ ВО«Московский авиационный институт (национальныйисследовательский университет)»доктор технических наук, профессорСкороходов Дмитрий Алексеевич, главный научныйсотрудник лаборатории проблем безопасноститранспортных систем ФГБУН «Институт проблемтранспорта им.
Н.С. Соломенко РАН», г. Санкт-Петербург.Ведущая организация: АО «Концерн «НПО «Аврора», г. Санкт-Петербург.Защита состоится «____» __________ 2016 года в ____ часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.232.50 по защите диссертаций на соисканиеученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук приСанкт-Петербургском государственном университете по адресу: 198504, СанктПетербург, Петродворец, Университетский пр., д.
35, ауд. 327.Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах просим направлять по адресу:198504, Санкт-Петербург, Петродворец, Университетский пр., д. 35, ученомусекретарю диссертационного совета Д 212.232.50 Г.И. Курбатовой.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им.М. Горького Санкт-Петербургского государственного университета по адресу:199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., дом 7/9. Диссертация иавтореферат диссертации размещены на сайте www.spbu.ru.Автореферат разослан "____"________________ 2016 года.Ученый секретарь диссертационного советадоктор физ.-мат. наук, профессорГ.
И. КурбатоваОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы. В современных условиях стремительно возрастаетзначимость систем автоматического управления динамическими объектами.Это сопровождается постоянным расширением и углублением круга вопросов,относящихся к их исследованию и проектированию, рассматриваемых с применением современных компьютерных технологий. При этом особое вниманиеуделяется системам управления подвижными объектами в силу их высокой ответственности за обеспечение необходимой функциональности и безопасностиэксплуатации.
Здесь компьютерные технологии применяются на всех стадияханализа и синтеза, математического и имитационного моделирования, цифровой реализации законов управления на борту.Отмеченные обстоятельства требуют постоянного развития новых математических методов и реализующих их алгоритмов и программ для выполнениявсех этапов научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ, связанных с системами управления.Основополагающими работами, в которых представлены формализованныеподходы к аналитическому синтезу законов управления подвижными объектами, являются труды В.
И. Зубова, А. М. Летова, А. А. Красовского, Р. Калмана,Г. Прайма, Л. Понтрягина, В. А. Якубовича, Н. Винера, Р. Беллмана, К. Мерриема и других выдающихся ученых. Базовые идеи применения оптимизационного подхода к синтезу законов управления изложены в трудах упомянутыхавторов, а также в работах таких ученых, как В. С. Пугачев, В. В. Солодовников, Ш.
Чанг, А. А. Первозванский, В. Н. Сунцев, H. Kwakernaak, B. A. Francis,J. C. Doyle, K. Glover, M. Vidyasagar, C. A. Desoer и других специалистов.Фундаментальный вклад в развитие методов анализа и синтеза нелинейныхсистем управления и нелинейных наблюдателей внесли такие ученые, какИ. В. Мирошник, A. Isidori, H. K. Khalil, A. J. Krener, J. J. E. Slotine, A.
J. Van derSchaft. На основе соответствующих подходов в настоящее время активно развиваются и методы синтеза систем управления подвижными объектами. Применительно к задачам управления морскими судами значимую роль играюттруды таких известных специалистов, как Е. Н. Розенвассер, А. Е. Пелевин,С. П. Дмитриев, T. I. Fossen, J. P. Strand, A. J. Sørensen, T. Perez, A. Loria,E. Panteley, K.
Y. Pettersen, B. P. Lampe.В современных условиях указанные подходы развиваются для использования передовых вычислительных средств при моделировании, анализе и синтезеобратных связей. Следует выделить особую роль компьютерных технологийдля бортовой реализации систем управления на современных цифровых устройствах. Здесь крайне важна высокая скорость вычислений, выполняемых врежиме реального времени с учетом существенной ограниченности возможностей бортовой компьютерной техники.3Ориентация на применение цифровых устройств, как в лабораторных условиях, так и в бортовой реализации, определяет необходимость построения законов управления в дискретном времени. Соответственно, должны развиватьсяметоды и алгоритмы их расчета, базирующиеся на математических моделяхобъектов управления, представленных разностными уравнениями.Важнейшую роль играют вопросы оптимизации динамики подвижных объектов: при этом решение оптимизационных задач может осуществляться как влабораторных условиях, так и на борту в процессе функционирования.
В первом случае экономия вычислительных ресурсов не столь значима, а во втором –наоборот, она выходит на передний план.Следует отметить, что работа систем автоматического управления подвижными объектами в современных условиях является многорежимной, причемкаждому режиму соответствует свой комплекс требований, которые должныобеспечиваться системой. Достижение высокого качества работы при этом гарантируется адаптивной перенастройкой алгоритмов управления на борту врежиме реального времени.
Одним из вариантов адаптации является использование прогнозирующих моделей (Model Predictive Control, MPC). Этот вариантбазируется на применении оптимизационного подхода: соответствующие задачи необходимо решать на каждом такте работы в дискретном времени.Многорежимность существенно затрудняет проектирование систем управления. В связи с этим, ключевым моментом в работе служит обеспечение априорной многоцелевой направленности, подразумевающей достижение желаемойдинамики во всех возможных режимах. Возможный вариант таких систем основывается на использовании специализированной многоцелевой структурыуправления, впервые предложенной в работах Е.И. Веремея и В.М.
Корчановадля морских судов с линейными моделями динамики.Тем не менее, в настоящее время остается неисследованным широкий кругвопросов, относящихся к теории синтеза цифровых многоцелевых законовуправления. Особо важны исследования, направленные на расширение возможности использования многоцелевой структуры для нелинейных систем садаптивной бортовой перенастройкой алгоритмов управления в режиме реального времени.
Много нерешенных задач возникает в рамках применениямногоцелевых структур для различных классов подвижных объектов, включаямобильные колесные роботы и роботы-манипуляторы, системы магнитной левитации и другие объекты. Дополнительного изучения требуют многие проблемы цифрового управления с прогнозом. Это вопросы устойчивости, робастности, возможности реализации в режиме реального времени.Исключительное внимание в настоящее время уделяется задачам автоматического управления автономными подвижными объектами, многие из которыхследует решать с использованием визуальной информации и с применением алгоритмов компьютерного зрения.
Это задачи визуального динамического пози4ционирования, следования вдоль визуально заданной линии, автоматическогодокования, обхода препятствий и т.д.Учитывая многорежимность функционирования таких объектов, представляет особый интерес применение и развитие многоцелевого подхода для синтеза управлений с визуальной информацией в контуре обратной связи.Отмеченный круг нерешенных или недостаточно изученных вопросов, определяет актуальность проведения исследований, направленных на внедрение современных методов анализа и синтеза законов управления динамическими объектами в цифровые системы, реализующие эти законы в режиме реального времени. Наиболее значимым и важным в настоящее время представляется развитие соответствующих математических методов, алгоритмов и программ, а также их адаптация для решения задач управления конкретными классами динамических объектов с применением цифровых систем.Целью диссертационной работы является проведение исследований, направленных на развитие математических методов и алгоритмов для решениязадач анализа и синтеза многоцелевых цифровых систем автоматическогоуправления подвижными объектами.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
