«ИЗВЕСТИЯ ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА». СЕРИЯ «МАТЕМАТИКА»
«IZVESTIYA IRKUTSKOGO GOSUDARSTVENNOGO UNIVERSITETA». SERIYA «MATEMATIKA»
«THE BULLETIN OF IRKUTSK STATE UNIVERSITY». SERIES «MATHEMATICS»
ISSN 1997-7670 (Print)
ISSN 2541-8785 (Online)

Список выпусков > Серия «Математика». 2014. Том 8

Метод улучшения управления для иерархических моделей систем сетевой структуры

Автор(ы)
В. И. Гурман, И. В. Расина, О. В. Фесько, О. В. Усенко
Аннотация

Системы неоднородной структуры широко распространены на практике и в настоящее время являются предметом активного изучения представителями различных научных школ и направлений. К ним традиционно относят системы с переменной структурой, дискретно-непрерывные, логико-динамические, гибридные и гетерогенные динамические системы. В данной работе рассматриваются системы неоднородной сетевой структуры. Для их моделирования и исследования применяется иерархический подход: строится двухуровневая модель, нижний уровень которой представлен различными управляемыми дифференциальными системами однородной структуры, а верхний — сетью операторов, обеспечивающей целенаправленное взаимодействие непрерывных подсистем. Эту модель можно рассматривать как дальнейшее развитие дискретно-непрерывной модели, предложенной и исследованной в ряде работ авторов. Ставится задача оптимального управления, и приводятся достаточные условия оптимальности управления — аналоги известных достаточных условий оптимальности Кротова, в которых фигурируют разрешающие функции типа Кротова для каждого уровня.

На основе этих условий и принципа локализации строится метод монотонного итерационного улучшения с линейными по состоянию функциями типа Кротова. Привлечение вторых производных по переменным управления в его структуре позволяет учесть овражистую структуру функционала. Построенный метод также как и модель имеет двухуровневую структуру. На нижнем уровне фигурирует традиционная сопряженная система дифференциальных уравнений относительно коэффициентов разрешающих функций, тогда как на верхнем уровне сопряженные переменные определяются из линейной алгебраической системы уравнений.
В качестве примера рассматривается оптимизация водоохранных мероприятий в бассейне реки на упрощенной модели типа дерева операторов. Прототипом служит нижнее течение реки Селенги. Для этой задачи строится двухуровневая сетевая модель и применяется предложенный алгоритм. Приводятся результаты расчетов.
Ключевые слова
улучшение управления иерархическая модель сеть операторов
УДК
518.517
Литература

1. Математические модели и методы управления крупномасштабным водным объектом / Ю. А. Анохин [и др.]. – Новосибирск: Наука, 1987.

2. Бортаковский А. С. Достаточные условия оптимальности управления детерминированными логико-динамическими системами / А. С. Бортаковский // Информатика. Сер. Автоматизация проектирования. – 1992. – Вып. 2–3. – С. 72–79.

3. Васильев С. Н. Теория и применение логико-управляемых систем / С. Н. Васильев // Тр. 2-й Междунар. конф. «Идентификация систем и задачи управления» (SICPRO’03). – 2003. – С. 23–52.

4. Гурман В. И. Оптимизация дискретных систем : учеб. пособие / В. И. Гурман. – Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1976. – 121 с.

5. Гурман В. И. Достаточные условия оптимальности в иерархических моделях неоднородных систем / В. И. Гурман, И. В. Расина // Автоматика и телемеханика. – 2013. – №12. – С. 15–30.

6. Гурман В. И. К теории оптимальных дискретных процессов / В. И. Гурман // Автоматика и телемеханика. – 1973. – №6. – С. 53–58.

7. Гурман В. И. О практических приложениях достаточных условий сильного относительного минимума / В. И. Гурман, И. В. Расина // Автоматика и телемеханика. – 1979. – №10. – С. 12–18.

8. Гурман В. И. Дискретно-непрерывные представления импульсных решений управляемых систем / В. И. Гурман, И. В. Расина // Автоматика и телемеханика. – 2012. – №8. – С. 16–29.

9. Гурман В. И. Моделирование водоохранных мероприятий в бассейне реки / В. И. Гурман, О. В. Фесько, И. В. Расина // Вестн. БГУ. Математика, информатика. – 2013. – №3. – С. 4–15.

10. Теория систем с переменной структурой / под ред. С. В. Емельянова. – М.: Наука, 1970.

11. Кротов В.Ф. Методы и задачи оптимального управления / В. Ф. Кротов, В. И. Гурман. – М. : Наука, 1973.

12. Миллер Б. М. Оптимизация динамических систем с импульсными управлениями: монография / Б. М. Миллер, Е. Я. Рубинович. – М. : Наука, 2005. – 429 с.

13. Расина И. В. Итерационные алгоритмы оптимизации дискретно-непрерывных процессов / И. В. Расина // Автоматика и телемеханика. – 2012. – №10. – С. 3–17.

14. Lygeros J. Lecture Notes on Hybrid Systems / J. Lygeros. – University of Cambridge : Cambridge, 2003.

15. Van der Shaft A. J. An Introduction to Hybrid Dynamical Systems / A. J. Van der Shaft, Schumacher H. – Springer-Verlag : London Ltd, 2000.


Полная версия (русская)