SCI Библиотека

Разработка системы автоматического управления любым достаточно сложным техническим объектом представляет собой длительный многоплановый процесс, одним из основных этапов является построение адекватной математической модели объекта управления. Выбор математической модели объекта так или иначе связан с идеализацией его математического описания, которая предполагает выделение главных закономерностей в поведении объекта и пренебрежение второстепенными связями и эффектами, с учетом ожидаемых условий его физики функционирования в реальной системе. Если в системе регулирования нагревом стержня в печи, реализовать переход от, присущим системам с распределенными параметрами, дифференциальных уравнений в частных производных, к обыкновенными дифференциальным уравнениям, то наиболее целесообразно рассматривать систему как линейную систему с запаздывающим аргументом.

Следует отметить, что такая процедура является весьма полезной, поскольку алгоритмы для эффективного решения обыкновенных дифференциальных уравнений разработаны значительно лучше, по сравнению с алгоритмами прямого решения дифференциальных уравнений в частных производных.

В работе представлена возможная реализация перехода от дифференциальных уравнений в частных производных к обыкновенным дифференциальным уравнениям для решения задачи параметрического синтеза систем автоматического управления с распределенными параметрами. В качестве математического аппарата используется метод разделения переменных (Фурье), а также получение матриц пространства состояний с целью получения передаточной функции системы автоматического управления с распределенными параметрами.

Рассматриваются сложные робототехнические системы, их свойства, признаки и взаимодействия, предложено определение сложной системы на основе 5-ти свойств: открытости, неизоморфной изменчивости трех видов (структурной, пространственной и информационной), двойного кода, агрегирования событий и нарушения физических симметрий. Влияние нарушений физических симметрий на определение оптимальных траекторий управления сказывается в парадигме подхода к исследованиям сложных робототехнических систем, которые не формализуются как математические объекты. Сформулированы основные понятия, постулаты и гипотезы. Описаны идеальные конструкции изменчивости сложных систем; энергетических причинных множеств; энергии; событий, причин, следствий и эволюций; пространства-времени, квантов и вакуумов; взаимодействия индивидов; операторов физических взаимодействий, агрегированных событий, текстов и вложений слов. Предложены и кратко описаны три основные модели для исследования сложных систем - модель физических взаи-модействий, нейролингвистическая модель и модель управления при неполной совместимости. Приведена структура ядра платформы физического имитационного моделирования для исследований сложных систем. Описаны три типа квантов моделирования по пространству-времени - минимальный, семантический и эволюционный. Дана иллюстрация результатов применения предложенного подхода к исследованию действий сложных систем. Отмечено, что образующаяся математическая структура проявляет свойства фрактала. Выделены типовые траектории эволюции - «гомеостат»; «затухание действий»; «инвариант»; «катастрофа»; «окно возможностей». Приведен ряд принципов исследований сложных систем методологического и методического характера. Даны рекомендации по области применения предложенного подхода.

В работе рассмотрена содержательная и формальная постановки проблемы синтеза системы управления группой наземных робототехнических комплексов (РТК). Проведена декомпозиция данной проблемы на ряд частных научных задач: задачу обоснования структуры системы управления, разработку метода определения эмерджентности системы управления и разработку метода оценки качества системы управления и эффективности её применения. Показано, что отличительными чертами данной проблемы являются: стохастический характер показателя эффективности - вероятности достижения цели операции, неопределенность условий применения группы РТК и большой размер пространства проектирования системы управления. Проблема роста пространства проектирования продемонстрирована методическим примером. Для снижения трудоёмкости анализа размера пространства проектирования автором настоящей статьи предлагается использование декомпозиционного подхода, который заключается в обосновании «опорного» (базисного) варианта структуры системы управления и начальной её декомпозиции. Новизна в реализации подхода заключается в совместном рассмотрении «метода группового управления» и принципа иерархической структуризации системы группового управления. Такой подход позволяет обоснованно получить базисные решения по структуре системы управления, что, в свою очередь, позволяет осуществлять в дальнейшем параметрический синтез систем управления и проводить сравнительную оценку решений по критерию «качество-стоимость».

Перенос грузов с помощью тросовых устройств широко распространен во многих отраслях - строительной, складской, транспортно-логистической и тому подобных. Перспективным направлением является использование нескольких приводов для перемещения тела по определенной заданной траектории. В работе рассматривается один из примеров группового управления тросовыми движителями при плоском перемещении объекта.