Читать онлайн «Управление системами на прогнозирующих моделях»

С. А. КАБАНОВ УПРАВЛЕНИЕ СИСТЕМАМИ НА ПРОГНОЗИРУЮЩИХ МОДЕЛЯХ "Вы не в состоянии научить человека чему-либо. Вы можете лишь помочь ему обнаружить это внутри себя" Галилео Галилей ПРЕДИСЛОВИЕ Создание методов и алгоритмов синтеза управления в реальном времени сложными нелинейными динамическими системами высокого порядка является важной научно-технической проблемой. В качестве примера такой системы можно назвать процесс управления самолетом в реальном времени в процессе изменения полетной ситуации. Статистика показывает, что вероятность аварий самолетов еще велика. Поэтому в настоящее время развиваются новые методы управления полетом с помощью элементов искусственного интеллекта с автоматизацией ряда функций управления. Чтобы принять решение по управлению, на борту самолета в необходимо иметь несколько альтернативных решений (например, для помощи пилоту в выборе критерия качества) [67]. Проверка работоспособности алгоритмов в настоящее время проводится на стохастических моделях. Монография посвящена оптимизации управляемых динамических систем с использованием прогнозирующих моделей в различных постановках, в том числе в реальном времени на основе неклассического функционала обобщенной работы (ФОР). Высокая актуальность рассматриваемого направления определяется рядом факторов. Известно, что энтропия соответствует той части запаса энергии системы, которая превращается в теплоту и рассеивается, — она непосредственно связана с информацией [67]. При этом увеличение информации о системе ведет к уменьшению энтропии. Всякое управление уменьшает разнообразие и позволяет прогнозировать поведение системы ("Управлять — значит предвидеть", — Наполеон), т. е. повышает информацию о системе. Оптимальное управление, доставляющее минимум некоторому критерию, делает поведение системы однозначным, что минимизирует энтропию. Природа создает живые системы — маловероятные структуры с очень низкой энтропией. В таком смысле деятельность человека, направленная на оптимизацию управления различными процессами, является естественной и соответствующей основному вектору развития цивилизации. Можно утверждать, что оптимизация является одним из ключевых звеньев современного научно-технического развития. Это связано с борьбой за конкурентоспособность в производственной сфере, приближением многих технологий и способов применения изделий к предельным режимам, истощением ресурсов, обеспечением необходимого уровня безопасности, стремлением к минимизации экологических нарушений. Особенно важна оптимизация для процессов управления, так как научно- техническое развитие, несомненно, испытывает новый этап автоматизации и интеллектуализации управления как в автоматических, так и в человеко-машинных комплексах. В настоящей книге рассматриваются методы и алгоритмы синтеза управления в применении к математическим моделям. летательного аппарата различной степени сложности. При этом для лучшего восприятия предлагаемых алгоритмов управления приводятся решения простейших методических примеров.