Двухканальное управление с минимальным энергопотреблением в линейно-квадратичных задачах оптимизации взаимосвязанных неоднородных систем с распределенными параметрами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Предлагается конструктивная технология решения задач двухканального управления двумя взаимосвязанными через граничные условия неоднородными системами с распределенными параметрами в линейно-квадратичных задачах оптимизации по критерию энергосбережения при заданной точности равномерного приближения результирующего пространственного распределения управляемых величин к требуемому состоянию. Разработанная методика использует процедуру параметризации искомых управляющих воздействий на конечномерном подмножестве бесконечного числа финишных значений сопряженных переменных и последующую процедуру точной редукции к параметрической задаче полубесконечной оптимизации, которая решается по обобщаемой на исследуемую ситуацию схеме предложенного ранее альтернансного метода. Показывается, что уравнения оптимальных регуляторов с сосредоточенными управляющими воздействиями для каждого из объектов сводятся к линейным алгоритмам обратной связи по измеряемому состоянию с нестационарными коэффициентами передачи. Приводится представляющий самостоятельный интерес пример оптимизации процесса индукционного нагрева двух неограниченных пластин в условиях идеального теплового контакта на их граничных поверхностях.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. А. Ильина

Самарский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: ilina.natalyaa@yandex.ru
Россия, Самара

Ю. Э. Плешивцева

Самарский государственный технический университет

Email: yulia_pl@mail.ru
Россия, Самара

Э. Я. Рапопорт

Самарский государственный технический университет

Email: edgar.rapoport@mail.ru
Россия, Самара

Список литературы

  1. Маковский В.А. Динамика металлургических объектов с распределенными параметрами. М.: Металлургия, 1971.
  2. Рей У. Методы управления технологическими процессами. М.: Мир, 1983.
  3. Рапопорт Э.Я. Оптимизация процессов индукционного нагрева металла. М.: Металлургия, 1993.
  4. Рапопорт Э.Я. Анализ и синтез систем автоматического управления с распределенными параметрами. М.: Высш. шк., 2005.
  5. Бутковский А.Г. Структурная теория распределенных систем. М.: Наука, 1977.
  6. Бегимов И., Бутковский А.Г., Рожанский В.Л. Структурное представление физически неоднородных систем // АиТ. 1982. № 9. С. 25–35.
  7. Бегимов И., Бутковский А.Г., Рожанский В.Л. Структурное представление двумерных неоднородных систем с распределенными параметрами // АиТ. 1984. № 5. С. 5–16.
  8. Демиденко Н.Д. Управляемые распределенные системы. Новосибирск: Наука, 1999.
  9. Рапопорт Э.Я. Структурное моделирование объектов и систем управления с распределенными параметрами. М.: Высш. шк., 2003.
  10. Рапопорт Э.Я. Альтернансный метод в прикладных задачах оптимизации. М.: Наука, 2000.
  11. Рапопорт Э.Я. Оптимальное управление системами с распределенными параметрами. М.: Высш. шк., 2009.
  12. Рапопорт Э.Я., Плешивцева Ю.Э. Методы полубесконечной оптимизации в прикладных задачах управления системами с распределенными параметрами. М.: Наука, 2021.
  13. Рапопорт Э.Я. Метод параметрической оптимизации в задачах многоканального управления системами с распределенными параметрами // Изв. РАН. ТиСУ. 2019. № 4. С. 47–61.
  14. Ilina N. Parametric Optimization of Nonstationary Heat Conductivity Processes with Two Control Actions // XXI Intern. Conf. Complex Systems: Control and Modeling Problems (CSCMP). Samara, Russia, 2019. P. 271–276.
  15. Атанс М., Фалб П. Оптимальное управление. М.: Машиностроение, 1968.
  16. Красовский Н.Н. Теория управления движением. М.: Наука, 1968.
  17. Егоров А.И., Знаменская Л.Н. Введение в теорию управления системами с распределенными параметрами. СПб.: Лань, 2017.
  18. Мартыненко Н.А., Пустыльников Л.М. Конечные интегральные преобразования и их применение к исследованию систем с распределенными параметрами. М.: Наука, 1986.
  19. Егоров Ю.В. Необходимые условия оптимальности в банаховом пространстве // Мат. сб. (новая серия). 1964. Т. 64 (106). № 1. С. 79–101.
  20. Плешивцева Ю.Э., Рапопорт Э.Я. Программное управление с минимальным энергопотреблением в системах с распределенными параметрами // Изв. РАН. ТиСУ. 2020. № 4. С. 42 57.
  21. Егоров А.И. Оптимальное управление тепловыми и диффузионными процессами. М.: Наука, 1978.
  22. Плешивцева Ю.Э., Рапопорт Э.Я. Метод последовательной параметризации управляющих воздействий в краевых задачах оптимального управления системами с распределенными параметрами // Изв. РАН. ТиСУ. 2009. № 3. С. 22–33.
  23. Рапопорт Э.Я. Равномерная оптимизация управляемых систем с распределенными параметрами // Вестн. Самарского гос. техн.ун-та. Сер. Физ.-мат. науки. 2022. Т. 26. № 3. С. 419–445.
  24. Карташов Э.М. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел. М.: Высш. шк., 2001.
  25. Валеев Г.К., Жаутыков О.А. Бесконечные системы дифференциальных уравнений. Алма-Ата: Наука Казахской ССР, 1974.
  26. Коваль В.А. Спектральный метод анализа и синтеза распределенных управляемых систем. Саратов: Саратовский гос. техн. ун-т, 1997.
  27. Рапопорт Э.Я., Плешивцева Ю.Э. Оптимальное по расходу энергии управление в системах с распределенными параметрами // Автометрия. 2021. Т. 57. № 4. С. 17–28.
  28. Самарский А.А., Вабишевич П.Н. Вычислительная теплопередача. М.: УРСС, 2003.
  29. Бакулин В.Н., Гусев Е.Л., Марков В.Г. Методы оптимального проектирования и расчета композиционных конструкций. Т.1. М.: Физматлит, 2008.
  30. Рапопорт Э.Я., Плешивцева Ю.Э. Оптимальное управление температурными режимами индукционного нагрева. М.: Наука, 2012.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Конечные температурные состояния в оптимальном процессе двухканального управления индукционным нагревом

Скачать (264KB)
3. Рис. 2. Поведение управляющих воздействий в зависимости от изменяющихся во времени сигналов обратной связи

Скачать (108KB)

© Российская академия наук, 2025