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

ФЕДУНОВ Б. Е. — 2012 г.

При проектировании алгоритмов деятельности оператора антропоцентрического объекта возникает задача оценки его загрузки алгоритмами слежения. Математическая формулировка этой задачи: для заданной положительной числовой последовательности с конечным числом членов и заданной кусочно-линейной функции, оценивающей эту последовательность через сумму оценок ее членов, найти оптимальную последовательность среди множества последовательностей (порожденные последовательности), получаемых путем сложения в любом одном месте или в нескольких местах заданной последовательности любого числа ее рядом стоящих членов. Для произвольной последовательности (из определенного класса) при априори известной кусочно-линейной функции найдена компьютерно ориентированная технология вложенных скользящих сечений, позволяющая строить полное множество порожденных последовательностей. Предложен алгоритм выделения на этом множестве оптимальных порожденных последовательностей, напоминающий алгоритм процедуры динамического программирования Р. Беллмана.

ЖЕЛНИН Ю. Н., УТЁМОВ А. Е., ШМАТКОВ А. М. — 2012 г.

Рассмотрена задача о наискорейшем переводе центра масс маневренного самолета из одной заданной точки трехмерного пространства в другую при фиксированных векторах соответствующих скоростей. Найдены численные решения при совпадающих начальных и конечных условиях для траекторий, целиком лежащих в вертикальной плоскости. Показано, что в общем случае решение неединственно, причем наилучшая траектория может менять знак кривизны. Найдены локально оптимальные решения. Также рассмотрена задача с учетом ограничения на знак кривизны траектории и получены соответствующие оптимальные управления как при фиксированной, так и при свободной конечной точке. Приведены примеры для случаев, когда вектор скорости в конце движения равен начальному.

АНИСИМОВ А. А., ТАРАРЫКИН С. В. — 2012 г.

Разработана методика построения областей параметрической грубости систем модального управления с наблюдателями состояния в зависимости от темпа управления объектом и темпа подстройки наблюдателя, основанная на анализе передаточной функции комплексного регулятора. Даны рекомендации по выбору оптимальной структуры и темпа подстройки наблюдателя, позволяющие исключить появление положительных обратных связей, что обеспечивает робастные свойства системы в условиях вариации как параметров объекта управления, так и собственных параметров регулятора.

МОЛОДЕНКОВ А. В., САПУНКОВ Я. Г. — 2012 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 интегральную величину модуля вектора управления, затраченные на разворот космического аппарата. Приводится исследование особого режима управления космического аппарата. Даются примеры расчетов.

МАКАРОВ Н. Н., СЕМАШКИН В. Е. — 2012 г.

Решена игровая задача синтеза оптимальных по предельным отклонениям динамических систем, подверженных внешним воздействиям. Мерой отклонения является максимум по времени от модуля функции, характеризующей качество движения системы. Разработан способ описания множества возможных внешних воздействий как множества выходных сигналов дополнительного динамического звена – задающего устройства. Основная область применения результатов – синтез следящих систем с минимальным предельным отклонением ошибки слежения. Рассмотрен пример синтеза следящего гидравлического привода.

ЛЕБЕДЕВ Д. В., ТКАЧЕНКО А. И. — 2012 г.

Решается задача уточнения параметров взаимной ориентации съемочной камеры и звездного датчика, установленных на низкоорбитальном космическом аппарате. Такое уточнение (параметрическая юстировка) выполняется по наблюдениям топографически привязанных наземных ориентиров.

КОЛЕСОВ Н. В., ТОЛМАЧЕВА М. В., ЮХТА П. В. — 2012 г.

Рассматривается подход к планированию вычислительного процесса в распределенных системах реального времени. Предполагается, что продолжительность решения задач известна неточно и определяется временным интервалом. Проблема формулируется как планирование заданий, каждое из которых характеризуется своим приоритетом и состоит из ряда задач (по числу процессоров), исполняемых на разных процессорах и связанных иерархическим отношением предшествования. В основе подхода лежат алгоритмы с низкой вычислительной сложностью для субоптимального планирования равноприоритетных заданий.

АНДРЕЕВ М. А., МИЛЛЕР А. Б., МИЛЛЕР Б. М., СТЕПАНЯН К. В. — 2012 г.

В данной работе рассматривается полет беспилотного летательного аппарата в сложных условиях при наличии угроз. Угрозы задаются в терминах 2D-рельефа. Оптимальная 2D-траектория, минимизирующая риск при ограничениях на время перелета и скорость, находится с помощью преобразования задачи с незаданным граничным условием к задаче с фиксированным временем перелета и численного решения краевой задачи. Найденная 2D-траектория используется для построения полиномиальной аппроксимации 3D-траектории с учетом рельефа местности.

МАТВЕЕВ И. A. — 2012 г.

Представлен алгоритм поиска приближенного положения центра радужки на изображении, использующий преобразование Хафа для окружности. Постановка задачи поиска только центра окружности (без определения радиуса) позволяет уменьшить размерность пространства параметров по сравнению с методами, определяющими и центр, и радиус. Кроме того, отказ от определения радиуса дает возможность одновременно задействовать в преобразовании Хафа точки и границы зрачка, и границы радужки, что повышает устойчивость метода, особенно на изображениях с зашумленным зрачком. Алгоритм был протестирован на более чем 95000 изображениях радужек из баз, находящихся в открытом доступе.

ЗУБОВ Н. Е., МИКРИН Е. А., РЯБЧЕНКО В. Н., ТИМАКОВ С. Н. — 2012 г.

В условиях параметрической неопределенности модели Международной космической станции разработан алгоритм с настраиваемой моделью, на базе которого построен самонастраивающийся полосовой дискретный фильтр. Асимптотическая устойчивость алгоритма обеспечивается с использованием предложенного авторами способа решения задачи матричного пополнения с устойчивостью. Применение символьного метода решения задачи матричного пополнения с устойчивостью позволило получить универсальное решение задачи построения самонастраивающегося полосового фильтра.

БУРМИСТРОВ А. О., ЖМАКИН М. А., ПАНКОВ А.Р., СЕМЕНИХИН К. В. — 2012 г.

Разработаны алгоритмы робастной идентификации параметрической модели движения летательного аппарата по результатам комплексных траекторных измерений на основе методов минимаксного и доверительного оценивания. Приведены результаты компьютерного моделирования.

ГОРОДЕЦКИЙ В. И. — 2012 г.

В настоящее время возникает много задач, сложность которых значительно превосходит возможности современных информационных технологий. Такие задачи встречаются в экономике и экологии, в управлении инфраструктурами государственного масштаба и глобальными компьютерными и телекоммуникационными системами, в сфере обеспечения безопасности общества и во многих других областях. Несмотря на внешнее разнообразие, эти задачи обладают множеством общих свойств, которые обусловливают и общие проблемы их практической реализации. К ним относятся крупномасштабность, открытость, непредсказуемая динамика, сложность структуры, мобильность компонент и ряд других. Управление в таких задачах представляет собой серьезный вызов, который требует пересмотра современных взглядов, моделей, архитектур, а также технологий их разработки. Одним из современных ответов на этот вызов является активизация работ в области принципов и механизмов самоорганизации, а также программных инструментов для их разработки. Хотя парадигма самоорганизующихся систем управления не нова, в настоящее время она переживает новый этап развития, который характеризуется, в частности, ее интеграцией с парадигмой многоагентных систем. Данная работа имеет целью анализ современного состояния разработок в области многоагентных самоорганизующихся систем, критический обзор разработанных приложений, анализ методов разработки и обобщение результатов в этой области.

ГОРОДЕЦКИЙ В. И. — 2012 г.

Основные тенденции развития современных информационных технологий во многом определяются наиболее актуальными практически важными задачами, которые возникают в экономике, экологии, обеспечении безопасности общества и отдельного человека, а также в других прикладных областях. Несмотря на большое содержательное разнообразие перечисленных задач, а также требований к их программной реализации, они обладают множеством общих особенностей, которые главным образом и определяют наиболее жесткие требования к современным информационным технологиям. Эти особенности приложений были проанализированы в первой части данной статьи. Приведенный там анализ показал, что в настоящее время новым требованиям к модели и программной реализации задач упомянутого выше типа в наилучшей мере отвечает модель многоагентной самоорганизующейся системы. В данной статье приводятся конкретные примеры ее использования в различных приложениях, описываются их архитектуры и программные реализации, в частности, описываются модели многоагентной самоорганизации в системах предсказания наводнений, планирования и оперативного управления производством. Новые возможности многоагентных самоорганизующихся систем демонстрируются на примере самообучающейся системы распределенного обнаружения вторжений в компьютерные сети, в которой фактически решается задача самоконфигурирования оверлейной сети. Возможности самоорганизующейся многоагентной системы для решения крупномасштабных задач управления в реальном времени демонстрируются на примере задачи адаптивного управления дорожным движением в мегаполисах.

РЕШМИН С. А. — 2012 г.

Рассматривается задача быстродействия для нелинейной механической системы с одной степенью свободы. Система описывает динамику инерционного объекта под действием ограниченной по модулю управляющей силы, которая входит линейно, и известной возмущающей силы, периодической по координате. Терминальное множество представляет собой точки на оси абсцисс фазовой плоскости, причем расстояние между двумя соседними точками равно периоду возмущающей силы по координате. Исследованы свойства рассеивающей кривой на фазовом цилиндре в случае, когда модуль управляющей силы может быть достаточно велик.

ЗУБОВ Н. Е., МИКРИН Е. А., МИСРИХАНОВ М. Ш., РЯБЧЕНКО В. Н. — 2012 г.

Для линейной стационарной модели движения космического аппарата разработан метод, обеспечивающий решение задачи оптимального размещения полюсов замкнутой обратной связью передаточной матрицы модели космического аппарата. В основу метода положена установленная в работе взаимосвязь модального и оптимизационного подходов к синтезу обратной связи в целях обеспечения заданных требований качества, определяемых функционалом Летова–Калмана задачи стабилизации положения и устойчивости переходных процессов управления космического аппарата. Приведен пример применения предложенного метода к управлению движением центра масс и вокруг центра масс при стабилизации программной траектории сближения космического аппарата в орбитальной системе координат.

ЗУБОВ Н. Е., МИКРИН Е. А., МИСРИХАНОВ М. Ш., РЯБЧЕНКО В. Н. — 2012 г.

Рассматривается задача орбитальной стабилизации космического аппарата. Предложен метод, обеспечивающий решения задачи точного размещения полюсов замкнутой системы (pole placement). С помощью предложенного метода осуществлен синтез развязывающих законов (decoupling control laws) для орбитальной стабилизации космического аппарата.

МЕТЕЛЬСКИЙ А. В. — 2012 г.

Для поточечно управляемых линейных автономных дифференциальных систем с соизмеримыми запаздываниями построен динамический регулятор, приводящий исходную систему к дифференциально-разностной системе с конечным спектром. Результаты проиллюстрированы примером.

СМИРНОВ Н. В., СМИРНОВА Т. Е., ШАХОВ Я. А. — 2012 г.

Рассматривается задача многопрограммной стабилизации заданного набора положений равновесия в классе нелинейных стационарных систем. Предложен метод синтеза многопрограммного управления, в основе которого лежит идея интерполяции. Интерполяционный полином Эрмита позволяет сконструировать регулятор, обеспечивающий замкнутой системе заданные стационарные режимы и гарантирующий их асимптотическую устойчивость. Доказана теорема о достаточных условиях существования многопрограммного управления. Результаты иллюстрируются содержательным примером.

ВАСИН А. А., ГУСЕВ А. Г. — 2012 г.

Рассматриваются модели, описывающие взаимосвязанные оптовые рынки электроэнергии и мощности. Анализируются некоторые варианты управления рынком мощности. Для каждого варианта равновесное состояние модели при рациональном поведении производителей сопоставляется с решением задачи об оптимальном составе генерирующего оборудования. Исходя из результатов исследования, формулируются предложения относительно оптимальной организации рынка мощности.

ЕВДОКИМОВ С. Н., КЛИМАНОВ С. И., КОРЧАГИН А. Н., МИКРИН Е. А., СИХАРУЛИДЗЕ Ю. Г. — 2012 г.

Представлены результаты разработки терминального алгоритма наведения при движении в атмосфере Земли спускаемого аппарата. Алгоритм обеспечивает одновременное устранение прогнозируемых промахов в продольном и боковом направлениях. При этом учитывается ограничение по допустимой перегрузке n 3. Движение спускаемого аппарата рассматривается в возмущенной атмосфере Земли с использованием двух моделей глобальной атмосферы: модели ЦНИИМаш, созданной в свое время для программы “Энергия”–“Буран”, и модели CMEDA (Computational Model of the Earth Disturbed Atmosphere), созданной в ИПМ РАН. Показано, что при угле входа в атмосферу –1.5° алгоритм обеспечивает зону продольного маневра спускаемого аппарата размером 1500 км с точностью приведения лучше 1 км при трех переворотах по крену. Алгоритм автоматически настраивает параметры командной функции угла крена в зависимости от заданной дальности точки приведения в зоне маневра. При малых дальностях реализуется режим изоперегрузки. При больших дальностях сохраняется достаточный запас энергии спускаемого аппарата для исключения возможности сингулярного управления. Для средних дальностей используется так называемый режим k для выравнивания максимумов перегрузки на первой и второй половинах траектории спуска.