АЛГОРИТМИЗАЦИЯ И СИНТЕЗ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ СУДОВЫМИ ДИНАМИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ СРЕДСТВАМИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Аннотация
Современные средства математического программирования и исследования операций являются мощным механизмом совершенствования систем управления судовыми динамическими объектами и системами, определения способов их алгоритмизации и синтеза на качественно новом уровне. Оптимальные системы могут приниматься в качестве эталона, к которому следует стремиться при создании реальных систем. Вместе с тем, несмотря на широкий круг научных публикаций в данной предметной области, по-прежнему остаются не в полной мере решенными вопросы создания алгоритмов и программных средств эффективного применения численных методов оптимизации технологических процессов на объектах водного транспорта с должным научным обоснованием. Важный класс систем управления составляют судовые системы, обеспечивающие максимальное быстродействие, что позволяет сократить время переходных процессов и, следовательно, повысить производительность работы судовых динамических объектов и систем различного назначения. В работе приводятся алгоритмы синтеза оптимальных по быстродействию систем управления с использованием функций линейного программирования и нелинейных функций - решателей fmincon, что позволяет, в отличие от существующих методов синтеза быстродействующих систем, получить численный алгоритм оптимизации с использованием ленточной структуры дискретных динамических ограничений. Корректность предлагаемых технических решений демонстрируется на примерах расчета оптимальных траекторий динамических объектов.
Ключевые слова
алгоритмы, синтез, судовые динамические объекты, дискретные системы, управление по быстродействию, математическое программирование, функции-решатели, ленточные структуры матриц, ограничения-неравенства, критерии качества, quality criteria
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Сахаров В. В. Модели и алгоритмы оптимизации технологических процессов на объектах водного транспорта в среде MATLAB: монография / В. В. Сахаров, А. А. Кузьмин, А. А. Чертков. - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2015. - 436 с.
Сахаров В. В. Алгоритм энергоэффективного управления курсом судна / В. В. Сахаров, А. Г. Таранин, А. А. Чертков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2013. - № 3 (22). - С. 38-46.
Андрианов Е. Н. Диагностирование рабочего процесса судового дизеля по эталонным моделям с применением вейвлетов / Е. Н. Андрианов, В. В. Сахаров, А. Г. Таранин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2013. - № 3 (22). - С. 46-54.
Андрианов Е. Н. Модальный метод параметрического демпфирования динамической системы / Е. Н. Андрианов, В. В. Сахаров, А. Г. Таранин // Журнал Университета водных коммуникаций. - 2012. - № 4. - С. 56a-66.
Голубев П. В. Модели и алгоритмы оптимизации технологических процессов на судах и управления судовыми техническими средствами: дис.. канд. техн. наук / П. В. Голубев. - СПб.: СПбГУВК, 2010. - 213 с.
Голубев П. В. Информационное обеспечение, моделирование и оптимизация корпоративной структуры специализированного порта / П. В. Голубев, В. И. Королев, В. В. Сахаров // Труды института системного анализа Российской академии наук. - 2005. - Т. 17. - С. 222-235.
Чертков А. А. Оптимизация разовых выплат по кредитам при обновлении флота / А. А. Чертков, Д. А. Загрединов, Ю. Б. Михайлов // Морской вестник. - 2014. - № 2 (50). - С. 109-111.
Мирошник И. В. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами / И. В. Мирошник, В. О. Никифоров, А. Л. Фрадков. - СПб.: Наука, 2000. - 550 с.
Севрюков A. C. Информационная поддержка и алгоритм синтеза динамической системы управления методом нелинейного программирования / A. C. Севрюков, П. В. Голубев, С. А. Лутков // Информационные технологии и системы: управление, экономика, транспорт, право. - 2005. - № 1. - С. 134-139.
Cannon M. Efficient nonlinear model predictive control algorithms / M. Cannon // Annual Reviews in Control. - 2004. - Vol. 28. - Is. 2. - Pp. 229-237. DOI:10.1016/j.arcontrol.2004.05.001
Дивеев А. И. Численный метод сетевого оператора для синтеза системы управления с неопределенными начальными значениями / А. И. Дивеев // Известия РАН. Теория и системы управления. - 2012. - № 2. - С. 63.
Дьяконов В. П. Математические пакеты расширения MATLAB: специальный справочник / В. П. Дьяконов, В. В. Круглов. - СПб.: Питер, 2001. - 480 c.
Об авторах
Сахаров Владимир Васильевич - доктор технических наук, профессор
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Чертков Александр Александрович - кандидат технических наук, доцент
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Сабуров Сергей Валерьевич - аспирант
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»
