Реферат: «Основы синергетической теории управления»

Московский Институт Радиотехники, Электроники и Автоматики

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
РЕФЕРАТ
Тема: «Основы синергетической теории управления». Дисциплина: «Синергетические системы».


Студент: Абросимов Д.В.

Группа: ИИ-1-97

Преподаватель: Шемакин Ю.И.

Москва 2002

На основе синергетического подхода осуществлен прорыв в трудной проблеме синтеза систем управления широким классом нелинейных многомерных объектов, что позволило впервые разработать общую теорию и методы аналитического конструирования систем скалярного, векторного, разрывного, селективно-инвариантного, многокритериального и терминального управлений нелинейными динамическими объектами различной физической природы, в том числе и с учетом ограничений на координаты и управления.

Теория и методы синтеза синергетических систем были использованы для решения крупных прикладных задач управления, в том числе:

- впервые в мировой энергетике решена известная своей сложностью проблема синтеза многосвязных систем согласованного управления электромеханическими процессами в турбогенераторах, которые принципиально превосходят существующие системы и обладают предельными свойствами;

- разработан новый метод синтеза систем векторного управления общим классом манипуляционных роботов по их полным нелинейным моделям движения.

Аналогичные результаты получены также в задачах управления нелинейными электроприводами, движущимися объектами и др.

С начала 80-х годов научные работы сотрудников кафедры САУ были направлены на создание основ теории управления. Эти работы, имеющие важное значение для развития современной теории управления и ее приложений, связаны с базовыми концепциями как классической науки, так и синергетики - новой интегральной науки, изучающей коллективные поведение и самоорганизацию систем любой природы. Синергетика охватывает практически все современные отрасли знаний о живой и неживой природе, технические, экономические и социальные науки. Буквально на глазах, в течение короткого времени она превращается во всеобщую теорию развития, имеющую весьма широкие мировоззренческие, научные, экономические и социальные последствия. Выдающиеся научные достижения научной школы кафедры САУ, возглавляемой профессором А.А Колесниковым, связаны с решением фундаментальной проблемы создания нового синергетического направления в теории управления нелинейными многомерными и многосвязными динамическими объектами различной физической (химической, биологической и др.) природы.

В основу указанного научного направления положена базовая концепция введения в пространстве состояний синтезируемых систем притягивающих (инвариантных) многообразии - аттракторов, на которых наилучшим образом согласуются естественные свойства (физические, химические, биологические и др.) объекта и требования технологической задачи управления. Такие инвариантные многообразия формируют внутрисистемные динамические связи, в результате чего в фазовом пространстве синтезируемой системы возникает когерентное коллективное движение. Это позволяет аналитически синтезировать объективные законы управления, которые формируют внутренние кооперативные (когерентные) взаимодействия между процессами и явлениями в динамических объектах соответствующей физической (химической, биологической) природы.

На основе развитого научной школы кафедры САУ синергетического подхода осуществлен своего рода прорыв в трудной проблеме синтеза систем управления широким классом нелинейных, многомерных и многосвязных объектов, что позволило на базе концепции инвариантных многообразии впервые разработать общую теорию и аналитические методы синтеза систем скалярного, векторного, разрывного, дискретного, селективно-инвариантного, многокритериального, терминального и адаптивного управлений нелинейными динамическими объектами различной физической природы.

Теория и методы синтеза синергетических нелинейных систем управления на основе концепции инвариантных многообразии (аттракторов) опубликованы в монографиях.

Впервые опубликованная в научной литературе монография " Синергетическая теория управления" является единственной в мире и России, полностью посвященной развитию новой цельной концепции самоуправления в теории синтеза самоорганизующихся систем. Эта монография получила одобрение со стороны основоположника синергетики профессора Г. Хакена, академика РАН А. А. Красовского и других видных ученых.

Новые научные результаты, полученные научной школой кафедры САУ в работах по синергетической теории управления, являются крупным вкладом в теорию процессов управления нелинейными системами и имеют мировой уровень. Признанием новизны и важности этих результатов явилось приглашение профессора А.А. Колесникова на специальную научную сессию РАН "Новые концепции общей теории управления" (г.Москва, ИЛУ, ноябрь, 1994 г.), в которой приняли участие многие выдающиеся ученые России в области теории управления. На сессии он выступил с концептуальным докладом " Синергетический подход в современной теории управления:

инварианты, самоорганизация, синтез". Сессия РАН весьма высоко оценила научные результаты, изложенные в этом докладе и в монографии " Синергетическая теория управления". Руководитель сессии академик РАН А.А. Красовский охарактеризовал развиваемое кафедрой САУ новое синергетическое направление в кибернетике "... выдающимся как по общности базовых концепций, так и по практической значимости" (см. Предисловие А.А. Красовского к сб. РАН "Новые концепци общей теории управления". Москва-Таганрог, 1995). Состоявшаяся затем в ноябре 1995 г. в г.Таганроге Первая Всероссийская научная конференция РАН и ГКРФВШ с международным участием "Синергетика и проблемы управления", в которой приняло участие более 100 известных ученых, была посвящена научным достижениям школы кафедры САУ. Развиваемое, ею направление в области синергетических систем было оценено как крупнейшее и принципиально новое в современной теории управления.

Труды кафедры САУ по развитию синергетической теории управления имеют важнейшее значение для науки и практики. В частности, на основе синергетического подхода в теории управления кафедрой САУ сделан крупный вклад в решение следующих сложных научно-технических проблем:

• предложен новый подход к эффективному использованию энергии и энергосбережению, базирующийся на развитой синергетической концепции управляемого динамического взаимодействия энергии, вещества и информации. Это позволило разработать новые прикладные методы синтеза общих объективных законов энергосберегающего управления современными и перспективными энергоемкими объектами и технологическими процессами различной природы;

• на основе теории инвариантных многообразии впервые в мировой энергетике решена известная своей сложностью прикладная проблема синергетического синтеза многосвязных систем согласованного управления электромеханическими процессами в электроприводах и турбогенераторах и их группах с использованием полных нелинейных моделей движения. Эти системы управления обладают предельными свойствами в отношении максимально возможной области динамической устойчивости, быстродействия переходных процессов и демпферных свойств энергосистем. Работы кафедры САУ по теории энергосберегающего управления и методам синтеза многосвязных систем согласованного управления электроприводами и турбогенераторами пятикратно становились победителями конкурсов научных грантов России по фундаментальным исследованиям. Эти работы получили признание, в частности, в рамках международного проекта по созданию новых методов управления современными мощными энергосистемами, заключенным между университетами США (университет штата Южная Каролина и др.) и России (ТРТУ). Профессор А.А. Колесников является в этом проекте руководителем работ по разделу "Новые стратегии управления сложными энергосистемами";

• впервые разработаны аналитические методы синергетического синтеза систем векторного управления общим классом манипуляционных роботов по их полным нелинейным моделям движения, основанные на введении в пространстве состояний рабочих и обобщенных координат инвариантных многообразии, непосредственно связанных с решаемыми роботами технологическими задачами - движением вдоль желаемой траектории и перевода в терминальное состояние.

Аналогичные крупные результаты были получены также в прикладных задачах управления движущимися объектами, технологическими агрегатами, экологическими и биотехническими системами. В целом кафедрой САУ в течение 1992-2000 г.г. за работы в области создания основ синергетической теории управления и ее применению было получено более 20 грантов Минобразования, Миннауки, РФФИ в области фундаментальных исследований.

^ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Синергетическая теория управления". М.: Энергоатомиздат, 1994г. (43 п.л.).

2. "Последовательная оптимизация нелинейных агрегированных систем управления". М.: Энергоатомиздат, 1987г. (12 п.л.).

3. "Современная прикладная теория управления, часть II. Синергетический подход в теории управления." (под ред. А. А. Колесникова), М.: ФЦ "Интеграция", 2000г. (32 п.л.).

4. "Современная прикладная теория управления, часть III. Прикладные модели синтеза современных нелинейных систем управления." (под ред. А.А. Колесникова), М.: ФЦ "Интеграция", 2000г. (32 п.л.).

5. Синергетическая теория управления нелинейными взаимосвязанными электромеханическими системами ", изд-во ТРТУ, 2000г. (10 п. л.).

6. "Основы теории управления", М.: изд-во "Испо-Сервис", 2000г. (16 п.л.);

управление нелинейными электромеханическими ", М.: изд-во "Испо-Сервис", 2000г. (15 п.л.).