ПРЕДИКТИВНОЕ АПЕРИОДИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ НА ВОДНОМ ТРАНСПОРТЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Аннотация
Рассматривается апериодическое управление устойчивыми и неустойчивыми динамическими объектами на водном транспорте на основе дискретных математических моделей, представленных уравнениями в пространстве состояний, и его использование для решения задач прогноза. Способы и алгоритмы апериодического управления позволяют для класса наблюдаемых и управляемых объектов получить численные решения двухточечных граничных задач с обеспечением минимальной энергии на управление. В отличие от изложенного ранее метода экономии энергии на основе апериодического управления, предлагается в вычислительный алгоритм встроить процедуру оптимизации, реализуемую средствами квадратичного программирования, содержащимися, например, в инструментарии MATLAB, что позволяет ввести ограничения на вектор переменных состояния и управления и, следовательно, использовать апериодическое управление для построения прогнозирующих моделей. Для повышения эффективности расчетов в вычислительном алгоритме апериодического управления применена матрица академика А. Н. Крылова. Прогнозирующие модели на базе апериодического управления могут служить мощным теоретически обоснованным средством принятия оптимальных решений, полученных путем проведения многовариантного машинного эксперимента при изменении внешних условий и параметров объекта. Предлагаемые прогнозирующие модели на основе апериодического управления можно использовать в качестве дополнения к решениям, реализуемым с помощью класса прогнозирующих моделей численной оптимизации - Model Predictive Control (МРС), требующих больших объемов пошаговых вычислений в режиме реального времени. Приведены примеры апериодического управления динамическими объектами на водном транспорте с применением квадратичного программирования.
Ключевые слова
объект, дискретная модель, апериодическое управление, матрица, управляемость, наблюдаемость, математическое программирование, ограничения, экономия энергии
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Сахаров В. В. Применение матрицы Крылова для апериодического управления динамическими объектами / В. В. Сахаров, В. И. Королев // Журнал Университета водных коммуникаций. - 2011. - № 1. - С. 83a-87.
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.
Wang L. Model predictive control system design and implementation using MATLAB / L. Wang. - Springer-Verlag London Limited, 2009. - 403 p. DOI: 10.1007/978-1-84882-331-0.
Qin S. J. A survey of industrial model predictive control technology / S. J. Qin, Т. A. Badgwell // Control Engineering Practice. - 2003. - Vol. 11. - Is. 7. - Pp. 733-764. DOI: 10.1016/S0967-0661(02)00186-7.
Rodriguez J. Predictive current control of a voltage source inverter / J. Rodr’iguez, J. Pontt, C. A. Silva, P. Correa, P. Lezana, P. Cortés, U. Ammann // IEEE Transactions on Industrial Electronics. - 2007. - Vol. 54. - Is. 1. - Pp. 495-503. DOI: 10.1109/TIE.2006.888802.
Miranda H. Predictive torque control of induction machines based on state-space models / H. Miranda, P. Cort’es, J. I. Yuz, J. Rodriguez // IEEE Transactions on Industrial Electronics. - 2009. - Vol. 56. - Is. 6. - Pp. 1916-1924. DOI: 10.1109/TIE.2009.2014904.
Воронцовский А. В. Моделирование экономического роста с учетом неопределенности макроэкономических факторов: исторический обзор, проблемы и перспективы развития / А. В. Воронцовский, A. Л. Дмитриев // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 5. Экономика. - 2014. - № 2. - C. 5-31.
Воронцовский А. В. Прогнозирование макроэкономических показателей в режиме имитации на основе стохастических моделей экономического роста для малой открытой экономики / А. В. Воронцовский, А. Ю. Дикарев // Финансы и бизнес. - 2013. - № 2. - С. 33-51.
Грешилов А. А. Математические методы принятия решений / А. А. Грешилов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. - 584 с.
Козлов В. Н. Системный анализ и принятие решений / В. Н. Козлов. - СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2008. - 223 с.
Сорина Г. В. Принятие решений как интеллектуальная деятельность: монография / Г. В. Сорина. - М.: «Канон +», «Реабилитация», 2009. - 272 с.
Ларичев О. И. Вербальный анализ решений / О. И. Ларичев. - М.: Наука, 2006. - 181 с.
Niederle М. Market culture: How norms governing exploding offers affect market performance / М. Niederle, А. Е. Roth // American Economic Journal: Microeconomics. - 2009. - Vol. 1. - No. 2. - Pp. 199- 219. DOI: 10.1257/mic.1.2.199.
Об авторах
Сахаров Владимир Васильевич - доктор технических наук, профессор
_saharov_@rambler.ru. SaharovVV@gumrf.ru
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»
