научный журнал по кибернетике Известия Российской академии наук. Теория и системы управления ISSN: 0002-3388

ASCHEMANN H., KOSTIN G., RAUH A., SAURIN V. — 2015 г.

In this paper, control-oriented models are derived for an experimental setup representing the structure of a typical high bay rack feeder. To develop a real-time applicable control algorithm, a frequency analysis is performed for the original viscoelastic double-beam structure. This leads to a simplified Bernoulli beam model with specific boundary conditions. On the basis of the proposed model, a feedforward control strategy is designed. The control objective under consideration is to move the flexible structure to a desired position in a given time interval and to minimize the relative mean energy stored in the beams during the process. A modification of the method of integrodifferential relations, which is based on a projection approach and a suitable finite element technique, is employed to optimize the controlled motions. Results of numerical simulations are presented and compared with experimentally measured data from the experimental setup.

INFANTE L., LITVINCHEV I., OZUNA L. — 2015 г.

A problem of packing unequal circles in a fixed size rectangular container is considered. The aim is to maximize the (weighted) number of circles placed into the container or minimize the waste. The circle is considered in a general sense, as a set of points that are all the same distance (not necessary Euclidean) from a given point. An integer formulation is proposed using a grid approximating the container and considering the nodes of the grid as potential positions for assigning centers of the circles. The packing problem is then stated as a large scale linear 0–1 optimization problem. The binary variables represent the assignment of centers to the nodes of the grid. The resulting binary problem is then solved by commercial software. Valid inequalities are proposed to strengthening the original formulation. Nesting circles inside one another is considered tacking into account the thickness of the circles. Numerical results on packing circles, ellipses, rhombuses and octagons are presented to demonstrate the efficiency of the proposed approach.

БОБРОВ А.В., ГОЛОВИНСКИЙ И.А., КАРТАШОВ С.В. — 2015 г.

Предлагается структурно-топологическая модель релейно-контактных схем. Описывается алгоритм моделирования срабатывания многотактной релейно-контактной схемы на основе анализа ее топологии и правил действия реле на контакты. Для топологического анализа релейно-контактной схемы вводится специальная алгебра графов. Рассматривается автоматическое построение диаграммы переходов состояний многотактной релейно-контактной схемы путем прогона сценариев входных сигналов. Прогон сценариев демонстрируется на примере схемы устройства Автоматики ликвидации асинхронного режима в энергосистеме.

КОЗОРЕЗ Д.А., КРАСИЛЬЩИКОВ М.Н., КРУЖКОВ Д.М., СЫПАЛО К.И. — 2015 г.

Настоящая публикация является первой в серии статей, посвященных проблемам автономного функционирования космических аппаратов на геостационарной орбите. В работе предложена концепция формирования облика бортовой автономной навигационной системы космического аппарата при его довыведении на геостационарную орбиту электроракетным двигателем малой тяги, основанная на стохастическом и минимаксном вариантах интерпретации неконтролируемых факторов. Определены состав необходимых аппаратных средств и архитектура бортовой интегрированной системы навигации космического аппарата, реконфигурируемая в соответствии с типовыми участками траектории довыведения. Предлагается применять так называемые интервальные алгоритмы, обеспечивающие достоверность оценок с учетом возможных информационных нарушений неизвестной природы процесса внешнетраекторных измерений, а также дополнительный сглаживающий алгоритм, основанный на повторной байесовской динамической фильтрации измерений с учетом полученных предварительно оценок систематических ошибок. В качестве дополнительного средства повышения точности навигационных оценок предложено использовать методы и алгоритмы оптимального планирования навигационных измерений, обеспечивающие генерацию оптимальных планов измерений непосредственно на борту космического аппарата.

ЗОТОВ И.А., КОСТЕНКО В.А. — 2015 г.

Рассматривается алгоритм отображения запросов на физические ресурсы для центров обработки данных с единым планировщиком для различных типов ресурсов: вычислительных, сетевых и систем хранения данных. Алгоритм основан на “компактном” размещении в центре обработки данных запроса на создание виртуальной сети. Требуемый баланс между вычислительной сложностью и качеством получаемых отображений может задаваться путем ограничения максимально допустимой глубины перебора. Приводятся теоретические и экспериментальные результаты исследования его свойств.

АСАНОВ А.З., ДЕМЬЯНОВ Д.Н. — 2015 г.

Рассмотрена задача одновременного оценивания нескольких линейных комбинаций переменных состояния динамической системы со многими входами и многими выходами. Предложен метод разделения вектора состояния на несколько компонент, причем для восстановления искомой вектор-функции требуются сведения только о некоторых из них. Сформулирован алгоритм аналитического синтеза, позволяющий получить функциональный наблюдатель минимально возможной размерности. При этом процедура вычисления коэффициентов наблюдателя в конечном итоге сводится к решению задачи модального управления. Представленный метод основывается на применении технологии канонизации матриц.

МОЛОДЕНКОВ А.В., САПУНКОВ Я.Г. — 2015 г.

Рассматривается задача оптимального разворота космического аппарата как твердого тела произвольной динамической конфигурации при произвольных граничных условиях по угловому положению и угловой скорости космического аппарата в кватернионной постановке. В качестве критерия оптимальности используется функционал, который объединяет время и энергию, затраченные на разворот космического аппарата. В классе обобщенных конических движений произведена модификация задачи оптимального разворота, которая позволила получить ее аналитическое решение. Аналитическое решение модифицированной задачи может рассматриваться как приближенное решение традиционной задачи оптимального разворота космического аппарата. Приводятся численные примеры, показывающие близость решений двух задач.

ГОРОДЕЦКИЙ В.И., САМОЙЛОВ В.В., ТРОЦКИЙ Д.В. — 2015 г.

Рассматривается поведенческая концепция систем искусственного интеллекта. В этой концепции полагается, что “интеллект” системы формируется эмерджентно как результат индивидуального поведения и взаимодействия множества распределенных сущностей (роботов, программных агентов и т.п.) между собой и с внешней средой. Приводится краткий обзор состояния исследований и достижений в области поведенческих моделей систем искусственного интеллекта, и для них предлагается единая семантически интерпретируемая метамодель в форме предметно-независимой (базовой) онтологии, а также ее расширения для двух конкретных практически важных классов приложений. Первый класс приложений – это командная работа подводных роботов, автономно решающих задачу инспекции и обеспечения безопасности подводного пространства. Второй класс – самоорганизующаяся система, состоящая из большого числа малоразмерных спутников, решающих автономно множество задач наблюдения, коммуникации и инспекции космического пространства. Намечаются пути дальнейших исследований и разработок в области поведенческих моделей распределенных сущностей, совместно выполняющих автономную миссию.

БАРАНОВ А.А., ГРИШКО Д.А. — 2015 г.

Предметом исследования служат группы крупногабаритного космического мусора на низких околокруговых орбитах, классифицированные по результатам работы с каталогом космических объектов. Проведена оценка затрат суммарной характеристической скорости, требуемой для облета трех выделенных групп. В рамках решения задачи предложена методика уменьшения энергетических и временных затрат, позволяющая провести оптимизацию плана облета объектов группы. Приведены примеры расчетов суммарной характеристической скорости, необходимой для облета элементов группы при “гибком” выборе продолжительности перелета между двумя соседними объектами. Показана невозможность использования одной современной маневрирующей космической платформы для облета всех объектов группы крупногабаритного космического мусора.

ВАВИЛОВ В.Е., ГАЙСИН Р.А., ГЕРАСИН А.А., ИСМАГИЛОВ Ф.Р., ХАЙРУЛЛИН И.Х. — 2015 г.

Представлен метод бессенсорного управления положением ротора в бесконтактных подшипниках по выходным параметрам электромеханического преобразователя энергии. Физическая сущность метода заключается в следующем: при смещении ротора электромеханического преобразователя энергии по осям x, y изменяется проводимость воздушного зазора и соответственно магнитного поля в воздушном зазоре, т.е. при смещении ротора возникают дополнительные гармонические составляющие магнитной индукции, которые создают дополнительные гармонические составляющие электродвижущей силы. Оценивая величину этих гармонических составляющих, можно определять смещение ротора без применения датчиков положения ротора. Для практической реализации представленного метода разработан математический аппарат, на основе которого создан бессенсорный алгоритм управления положением ротора.

АНДРИАНОВА О.Г., КУРДЮКОВ А.П., КУСТОВ А.Ю. — 2015 г.

Рассматриваются линейные стационарные дискретные дескрипторные системы, на вход которых поступает внешнее возмущение в виде последовательности гауссовских случайных векторов с ненулевыми математическими ожиданиями и ограниченной средней анизотропией. Для такого класса систем получены условия ограниченности анизотропийной нормы в терминах обобщенных алгебраических уравнений Риккати и линейных матричных неравенств. На базе этих результатов разработан алгоритм вычисления анизотропийной нормы с помощью метода выпуклой оптимизации. Рассмотрены численные примеры, иллюстрирующие методику вычисления анизотропийной нормы.

КОСТЕНКО В.А., ФРОЛОВ А.В. — 2015 г.

Рассматривается генетический алгоритм с самообучением, ориентированный на решение задач комбинаторной оптимизации. Самообучение заключается в изменении значений вероятностей скрещивания и мутации в зависимости от того, как изменилось значение функции выживаемости после применения операций на очередной итерации алгоритма. Приводятся результаты сравнения предложенного алгоритма с алгоритмом Холланда на задачах построения многопроцессорных расписаний и нахождения подмножества с требуемой суммой.

КУКИН В.Д. — 2015 г.

Для потоковой задачи Штейнера ландшафт “большой долины” представлен как объединение субструктур с общими свойствами. Приводится определение субструктуры и рассматривается ее реализация в эволюционном алгоритме для этой задачи.

ГУТНИК С.А., САНТУШ Л., САРЫЧЕВ В.А., СИЛВА А. — 2015 г.

Исследована динамика вращательного движения спутника-гиростата, движущегося в центральном ньютоновом силовом поле по круговой орбите. Предложен метод определения всех положений равновесия (равновесных ориентаций) спутника-гиростата в орбитальной системе координат при заданных значениях вектора гиростатического момента и главных центральных моментов инерции, получены условия их существования. Для каждой равновесной ориентации получены достаточные условия устойчивости с использованием в качестве функции Ляпунова обобщенного интеграла энергии. Проведен детальный численный анализ областей выполнения условий устойчивости положений равновесия в зависимости от четырех безразмерных параметров задачи. Показано, что число положений равновесия спутника-гиростата, для которых выполняются достаточные условия устойчивости, в общем случае изменяется от четырех до двух при возрастании величины модуля гиростатического момента. Полученные в статье результаты могут быть использованы при создании гравитационных систем управления ориентацией искусственных спутников Земли.

СЕЛЕЗНЕВ А.В. — 2015 г.

Рассмотрена динамическая задача выбора состава включенного генерирующего оборудования в режиме краткосрочного планирования. В условиях конкурентного рынка выбор оборудования осуществляется путем решения задачи минимизации общей стоимости производства электроэнергии на базе ценовых заявок участников. Приведено подробное описание модели, применяемой при регламентных рыночных расчетах в процедуре скользящего планирования состава включенного генерирующего оборудования. Построена модель резервов активной мощности, учитывающая пропускную способность контролируемых сечений, ограничивающих выдачу в сеть группы генерирующего оборудования. Особое внимание уделено моделированию технологических режимов работы электростанции, в том числе моделированию тепловых состояний, графиков набора нагрузки и режимов работы комбинированного генерирующего оборудования. Описаны подходы к решению получаемой нелинейной частично целочисленной задачи оптимизации. Приведены пример решенной задачи и результаты модельного расчета.

ДЖЕПЕ А., КОЗЛОВ А.В., НИКУЛИН А.А. — 2015 г.

Приводятся модели возникающей задачи оценивания в рамках схемы с тесной интеграцией данных СНС-ДУС. На примере модельного траекторного и углового движения спутника Университетский-Татьяна-2 приводятся некоторые оценки точности интегрированных навигационных решений.

АНТОНОВ Д.А., ВЕРЕМЕЕНКО К.К., ЖАРКОВ М.В., ЗИМИН Р.Ю., КУЗНЕЦОВ И.М., ПРОНЬКИН А.Н. — 2015 г.

Предлагается концепция построения усовершенствованной аэропортовой системы слежения за наземным транспортом и алгоритмическое обеспечение бортовой навигационной интегрированной системы. Основная цель разработки системы заключается в увеличении пропускной способности аэропорта и повышении безопасности движения транспортных средств и самолетов на его территории. Представлены структура системы, структура ее компонентов, математические модели и алгоритмы работы бортовой навигационной интегрированной системы. Приводятся результаты имитационного моделирования основных свойств системы.

ДЕНИСЕНКО B.C., СЛЫНЬКО В.И. — 2015 г.

На основе прямого метода Ляпунова получены достаточные условия интервальной устойчивости линейных систем дифференциальных уравнений с импульсным воздействием. При этом проблема интервальной устойчивости сведена к вопросу совместности некоторой системы линейных матричных неравенств и выполнению алгебраических неравенств.

БОЛДИНОВ В.А., БУХАЛЁВ В.А., ПРЯДКИН С.П., СКРЫННИКОВ А.А. — 2015 г.

Рассматривается задача построения информационно-управляющего алгоритма системы массового обслуживания. Система имеет конечное число состояний, динамика которых описывается условной марковской цепью, и наблюдается с помощью индикаторов, работающих с ошибками. Находятся оптимальное и приближенно-оптимальное решения, основанные на теории систем со случайной скачкообразной структурой. В качестве примера рассматривается задача синтеза приближенно-оптимального алгоритма распознавания состояния и управления авианалетами на военный объект, попеременно разрушаемый и восстанавливаемый в ходе боевых действий авиации.

ЕВДОКИМЕНКОВ В.Н., КИМ Р.В., КРАСИЛЬЩИКОВ М.Н., СЕБРЯКОВ Г.Г. — 2015 г.

Рассматривается индивидуально-адаптированная нейросетевая модель летчика, как формализованная основа контроля и поддержки его управляющих действий в процессе выполнения посадочных режимов. Подобная модель, постоянно уточняемая по результатам всех предшествующих полетов, отражает характерную для конкретного летчика манеру управления самолетом и позволяет осуществлять прогноз точности приведения самолета на взлетно-посадочную полосу. Приводятся результаты тестирования разработанной нейросетевой модели на основе данных, полученных в процессе имитационного моделирования процесса посадки на аппаратно-программном симуляторе самолета МиГ-АТ.