Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка и внедрение в научно - образовательный процесс программного комплекса для построения оптимальных гарантированных стратегий управления

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.0194
Организация
МФТИ
Руководитель работ
Половинкин Евгений Сергеевич
Продолжительность работ
2009 - 2011, 25 мес.
Бюджетные средства
12 млн
Внебюджетные средства
3 млн

Информация отсутствует

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Иванов Григорий Евгеньевич

Этапы проекта

1
07.07.2009 - 15.12.2009
- Проведена разработка эффективных алгоритмов для построения оптимальных гарантированных стратегий управления динамическими системами, в том числе в условиях помех, неопределенности и конфликтов. Разработанные алгоритмы основаны на построении верхних и нижних аппроксимаций опорных функций альтернированных множеств. Наиболее трудоемкая процедура алгоритма – процедура вычисления выпуклых оболочек опорных функций, – реализована с использованием симплекс-метода.
- Разработана техническая документация для создания программного комплекса по оптимальному управлению динамическими системами. Описан графический интерфейс пользователя. Описана визуализация многомерных множеств. Приведен инструментарий для создания программного комплекса.
- Разработаны научно-методические материалы к курсу "Оптимальное управление и дифференциальные игры" для студентов МФТИ, включающие в себя методическое пособие по курсу "Оптимальное управление и дифференциальные игры", задания для самостоятельной работы студентов, экзаменационные вопросы.
- Проведен анализ современных моделей управляемых динамических систем, методов и алгоритмов оптимального управления динамическими системами в рамках теории дифференциальных игр. Рассмотрены минимаксные попятные конструкции, служащие для построения оптимальных стратегий управления.
- Проведено исследование эффективности алгоритмов, анализ погрешностей вычисления, скоростей сходимости, устойчивости и вычислительной сложности алгоритмов для построения оптимальных гарантированных стратегий управления динамическими системами. Получены оценки, показывающие, что погрешность вычисления альтернированного интеграла, связанная с дискретизацией по времени, обратно пропорциональна числу шагов алгоритма. Для дифференциальных игр, для которых множество, ограничивающее управление игрока-преследователя, сильно выпукло, показано, что погрешность алгоритма, связанная с дискретизацией по времени, обратно пропорциональна квадрату числа шагов. Исследована погрешность алгоритмов, связанная с введением пространственной сетки и общая погрешность алгоритмов.
Развернуть
2
15.01.2010 - 15.06.2010
- Разработана и отлажена алгоритмическая часть программного обеспечения для построения оптимальных стратегий управления в линейных управляемых системах в двумерном фазовом пространстве. Программно реализованы алгоритмы для двух типов задач конфликтного управления динамическими системами: во-первых, дифференциальных игр преследования и убегания, т.е. дифференциальных игр с целевым (терминальным) множеством и, во-вторых, дифференциальных игр с эллипсоидальными штрафами.
- Разработана и отлажена интерфейсная часть программного обеспечения для построения оптимальных стратегий управления в линейных управляемых системах в двумерном фазовом пространстве. Создан унифицированный механизм ввода параметров линейных дифференциальных игр и механизм отображения результатов расчетов.
- Разработаны научно-методические материалы к курсу «Современный выпуклый анализ и его приложения в оптимальном управлении» для студентов МФТИ, включающие в себя учебную программу курса, методическое пособие и экзаменационные вопросы.
- Разработаны эффективные численные методы и программное обеспечение для построения геометрических сумм, разностей и пересечений выпуклых множеств, а также для построения геометрической суммы невыпуклых двумерных множеств.
Развернуть
3
16.06.2010 - 15.12.2010
Построена математическая модель нестационарного процесса плавления и кристаллизации металла в литейном деле, учитывающая воздействие стенок плавильной печи и охладителя на литейную форму, заполненную жидким металлом.
Разработан эффективный алгоритм численного решения прямой задачи. Этот алгоритм был программно реализован, отлажен и использовался для исследования нестационарного процесса кристаллизации металла в литейной форме.
Разработаны и отлажены математическая модель и программное обеспечение для эффективной визуализации нестационарных процессов. Разработанное программное обеспечение может широко применяться при проведении научных исследований и в учебном процессе. В настоящей работе оно использовалось при исследовании задачи оптимального управления процессом кристаллизации металла.
Разработан и отлажен эффективный алгоритм численного решения задачи оптимального управления скоростью перемещения литейной формы в плавильной печи, основанный на современной методологии быстрого автоматического дифференцирования.
На основе результатов численного решения прямой задачи была сформулирована задача оптимального управления процессом кристаллизации металла, призванная определять такой сценарий протекания процесса, при котором обеспечивается требуемое качество отлитого изделия.
Развернуть
4
15.01.2011 - 31.08.2011
Разработка и отладка алгоритмической части программного комплекса для построения и анализа оптимального управления многомерными динамическими системами при наличии помех, неопределенности и конфликтов.
Разработка и отладка интерфейсной части программного комплекса для построения и анализа оптимального управления многомерными динамическими системами.
Разработка руководства пользователя программным комплексом по оптимальному управлению динамическими системами.
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Тема
Разработка программно-аппаратного многопроцессорного вычислительного комплекса (МВК) для построения высокопроизводительных вычислительных систем мультипетафлопсного диапазона.
Продолжительность работ
2011 - 2013, 26 мес.
Бюджетные средства
105 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка программного комплекса управления роботом с элементами эмоционального коммуникативного поведения.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 15 мес.
Бюджетные средства
18,1 млн
Количество заявок
4
Тема
Анализ принципов построения информационных систем для автоматического обнаружения логических ошибок и шаблонов неэффективного поведения в параллельных приложениях и их реализация в web-среде в виде программного комплекса.
Продолжительность работ
2013, 8 мес.
Бюджетные средства
24 млн
Количество заявок
12
Тема
Разработка программных интерфейсов и методического обеспечения для использования системы управления учебным процессом совместно с электронными образовательными ресурсами нового поколения
Продолжительность работ
2011, 1 мес.
Бюджетные средства
0,66 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка технологических решений, реализующих систему удалённого доступа к управлению в режиме реального времени процессами сбора и обработки данных в распределённых вычислительных системах, построенных на основе грид-технологий.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 16 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
3