Регистрация / Вход
Прислать материал

Управление распределенными системами

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.0199
Организация
ИСА РАН
Руководитель работ
Ильин Владимир Александрович
Продолжительность работ
2009 - 2011, 25 мес.
Бюджетные средства
13 млн
Внебюджетные средства
2,6 млн

Информация отсутствует

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Фомичев Василий Владимирович

Этапы проекта

1
07.07.2009 - 30.09.2009
1 .Исследование задач возбуждения и успокоения для уравнений колебания
струны с различными значениями коэффициента упругости с различными локальными и нелокальными краевыми условиями.
2. Исследование задач возбуждения и успокоения для уравнений колебания сферического слоя с различными локальными и нелокальными краевыми условиями.
1 . Разработка интерфейса для ввода данных для программы моделирования.
2. Оценка эффективности разработанных методов.
Развернуть
2
01.10.2009 - 15.12.2009
Получены новые методы граничного управления системами, описываемыми уравнениями в частных производных, синтез оптимального управления такими системами.
Решена задача оптимизации (получения оптимальных управлений) для задачи
колебаний струны с различными значениями коэффициента упругости с различными локальными и нелокальными краевыми условиями в одномерном случае.
Проведено исследование оптимальных управлений для задачи колебаний струны в многомерном случае.
Получены новые методы граничного управления такими системами.
Предложены новые алгоритмы стабилизации и наблюдатели, установлена их устойчивость к различным типам возмущений.
Реализован прототип управляющей системы для задачи колебаний струны с различными значениями коэффициента упругости, использующий явный аналитический вид решения.
Проведена оценка эффективности разработанных методов
Развернуть
3
01.01.2010 - 31.05.2010
1 .Исследование задачи возбуждения для процесса, описываемого
телеграфными уравнениями в случае локального управления краевыми
условиями первого и второго рода.
2.Исследование задачи успокоения для процесса, описываемого
телеграфными уравнениями в случае локального управления краевыми
условиями первого и второго рода.
3.Исследование задачи возбуждения для процесса, описываемого
телеграфными уравнениями в случае локального управления краевыми условиями третьего рода.
4.Исследование задачи успокоения для процесса, описываемого телеграфными уравнениями в случае локального управления краевым условием третьего рода.
1. Разработка прототипа управляющей системы для задач возбуждения и успокоения процесса, описываемого телеграфными уравнениями в случае локального граничного управления.
2. Оценка эффективности разработанных методов.
Развернуть
4
01.06.2010 - 15.12.2010
1. Исследование оптимизации процесса, описываемого телеграфными уравнениями в случае локального управления краевыми условиями первого и второго рода.
2. Исследование оптимизации процесса, описываемого телеграфными уравнениями в случае локального управления краевым условием третьего рода.
1. Реализация прототипа управляющей системы для задач оптимизации процесса, описываемого телеграфными
уравнениями.
2. Оценка эффективности разработанных методов.
Развернуть
5
01.01.2011 - 29.04.2011
АННОТАЦИЯ РАБОТ,
ВЫПОЛНЕННЫХ НА ОТЧЕТНОМ ЭТАПЕ № 5
«Задачи возбуждения и успокоения для систем, описываемых уравнениями в частных производных»
государственного контракта с Министерством образования и науки Российской Федерации от «07» июля 2009 г. № 02.740.11.0199.

Шифр заявки: «2009-1.1-111-048-019»
Период выполнения этапа: 01 января 2011 – 29 апреля 2011
Исполнитель: Учреждение Российской академии наук Институт системного анализа РАН
117312, г. Москва, проспект 60-летия Октября, д. 9
Цель работы: Исследование Задач возбуждения и успокоения для систем, описываемых уравнениями в частных производных.

1. Наименование разрабатываемой продукции
Новые методы управления распределенными системами на основе явных решений граничных задач уравнений газовой динамики, уравнений колебаний и телеграфных уравнений; новые методы управления распределенными системами на основе дискретизации распределенных систем и использования методов асимптотической стабилизации дискретных систем; алгоритмы стабилизации колебательных систем; алгоритмы гашения колебаний в трубопроводных системах.
2. Характеристика выполненных на этапе работ по созданию продукции
2.1. Результаты работы на 5 этапе, в том числе: разработанные виды продукции (веществ / устройств / программных продуктов / технологий / методов и результатов исследований) с указанием их характеристик, полученных, в том числе, по результатам испытаний, оценка соответствия этих характеристик требованиям задания.
В рамках проекта были исследованы задачи возбуждения и успокоения для некоторых классов систем, описываемых общими уравнениями в частных производных эллиптического типа.
Исследовались задачи возбуждения и успокоения для некоторых классов систем, описываемых общими уравнениями в частных производных гиперболического типа.
Изучались вопросы граничного произвольного управления, производимого смещением или упругой силой на одном конце, состоящего из двух разнородных участков стержня и переводящего при закрепленном втором конце этого стержня его колебания из произвольного наперед заданного начального состояния в произвольное наперед заданное финальное состояние. Частными случаями такой общей задачи являются следующие две задачи: задача о возбуждении колебаний, т.е. о приведении первоначально покоящегося стержня в заданное финальное состояние, и задача об успокоении колебаний, т.е. о приведении имеющегося в начальный момент произвольного состояния стержня в заданное финального состояние полного покоя.
Была установлена связь между оптимальными граничными управлениями общей задачи и указанных двух частных задач. Удалось свести отыскание оптимальных граничных управлений к ранее изученным задачам об оптимизации граничных управлений для однородного стержня. Все решения задач возбуждения и успокоения найдены в явном аналитическом виде.
Исследовались задачи возбуждения и успокоения для некоторых классов систем, описываемых общими уравнениями в частных производных параболического типа. Был изучен вопрос о поведении при больших значениях времени решений параболических уравнений.
Получены точные достаточные условия на младшие коэффициенты параболического уравнения с дивергентным оператором, которые гарантируют стабилизацию решения задачи Коши с любой ограниченной начальной функцией $u_0(x)$ и показано, что эти условия существенно зависят от числа пространственных переменных.
Установлены неулучшаемые условия на младшие коэффициенты параболического уравнения с дивергентным оператором, при выполнении которых решение задачи Коши стабилизируется к нулю, равномерно на каждом компакте K в R^N, для любой начальной функции, имеющей на бесконечности степенной рост m>0. Доказана неулучшаемость полученных достаточных условий стабилизации.
Получены точные достаточные условия на младшие коэффициенты параболтического уравнения с дивергентным оператором, при выполнении которых решение задачи Коши стабилизируется к нулю, равномерно по x на каждом компакте K в R^N для любой начальной функции имеющей не бесконечный экспоненциальный рост порядка a|x| на бесконечности.
Получены неулучшаемые достаточные условия на младшие коэффициенты параболического уравнения с недивергентным оператором, при выполнении которых решение задачи Коши стабилизируется к нулю, равномерно по x на каждом компакте K в R^N в каждом из следующих классов начальных функций:
1) функций степенного роста,
2)экспоненциального порядка роста

Так же были построены критерии наблюдаемости и идентифицируемости для линейных нестационарных систем и линейных стационарных регулируемых систем специального вида. Так же был описан алгоритм построения асимптотических наблюдателей для такого типа систем при наличии запаздывания.
Все полученные результаты соответствуют требованиям технического задания.

2.2. Новизна применяемых решений в сравнении с другими работами, родственными по тематике и целевому назначению и определяющими мировой уровень.
Все полученные результаты являются новыми и соответствуют мировому уровню. Полученные в рамках проекта явные аналитические формулы задач возбуждения и успокоения для гиперболических и параболических уравнений с разрывным коэффициентом не имеют аналогов в мире.
2.3. Особенности исследования, разработки, метода или методологии проведения работы на отчетном этапе.
Особенностью проводимых на отчетном этапе исследований был их фундаментальный характер. В результате была получена теоретическая база для проведения дальнейших работ, в том числе ОКР. Кроме того, на отчетном этапе рассматривались нетрадиционные задачи теории автоматического управления (приведены условия существования и алгоритмы синтеза функциональных наблюдателей для линейных стационарных полностью определенных систем для различных случаев: скалярный и векторный выход, скалярный и векторный функционал), которые сложны для анализа, однако имеют большое прикладное значение.

2.4. Объекты интеллектуальной собственности, созданные на отчетном этапе.
нет
3. Области и масштабы использования полученных результатов
3.1. Области применения полученных результатов (области науки и техники; отрасли промышленности и социальной сферы, в которых могут использоваться полученные результаты или созданная на их основе инновационная продукция).
Полученные в рамках проекта алгоритмы и методы синтеза наблюдателей, стабилизаторов, методы спектрального анализа и управления распределенными системами могут быть использованы предприятиями в энергетической сфере для минимизации потерь при транспорте нефти/газа по трубопроводу и уменьшения потерь при передаче электричества.

3.2. Ход практического внедрения полученных результатов. Полученные в рамках проекта теоретические результаты могут стать основой для проведения ОКР по созданию новых систем управления распределенными системами. Полученные в рамках проекта результаты использованы для модернизации спецкурсов по теории управления, читаемых на факультете ВМК МГУ, в МГТУ им. Н.Э. Баумана.
3.3. Оценка или прогноз влияния полученных результатов, товаров и услуг, созданных на основе полученных результатов, на подготовку и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, достижение или превышение заданных индикаторов и показателей.
На основе полученных в рамках проекта результатов могут быть разработаны новые магистерские программы. Предложенные в рамках работ по проекту новые научные направления стали основой для защиты молодыми специалистами кандидатских диссертаций.
4. Выводы
Поставленные в рамках проекта задачи были решены, полученные методы и алгоритмы решения задач соответствуют техническому заданию. Полученные теоретические результаты могут стать основой для дальнейшего проведения ОКР, для создания принципиально новых систем управления распределенными системами.

Директор ИСА РАН
член-корр. РАН _________________ Попков Ю.С.
___ апреля 2011 г.
М.П.
Развернуть
6
01.05.2011 - 19.08.2011
1 .Исследование оптимальных
управлений для некоторых классов
систем, описываемых общими
уравнениями в частных производных
2. Анализ и обобщение полученных
результатов исследования.
1 .Реализация прототипа управляющего комплекса для управления процессами,
описываемыми некоторыми классами гиперболических уравнений в частных производных.
2. Оценка эффективности разработанных методов.
3. Проведение патентных исследований.
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
Продолжительность работ
2010 - 2012, 30 мес.
Бюджетные средства
1,5 млн
профинансировано
Продолжительность работ
2010 - 2012, 24 мес.
Бюджетные средства
8 млн
Организация
МТУСИ
профинансировано
Тема
Разработка системы компонентов информационной инфраструктуры для формирования и интеграции распределенных баз данных и управления информационными потоками прикладных систем ННС.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 16 мес.
Бюджетные средства
70 млн
Количество заявок
3
Тема
Создание распределенной системы сбора, хранения, обработки и управления потоками научных и технологических данных для наноиндустрии
Продолжительность работ
2008 - 2009, 16 мес.
Бюджетные средства
70 млн
Количество заявок
3
Тема
Разработка и создание экспериментального образца высокоточного манипулятора с распределенной системой управления микроперемещением хирургического инструмента при внутрисосудистых операциях.
Продолжительность работ
2009 - 2010, 12 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка распределенной интеллектуальной системы согласованного управления производственными цехами корпораций машиностроительных предприятий, построенных по сетевому принципу.
Продолжительность работ
2012 - 2013, 17 мес.
Бюджетные средства
80 млн
Количество заявок
1
Тема
Проведение проблемно-ориентированных исследований для разработки платформы по управлению деятельностью распределенной редакционной коллегии электронного издания.
Продолжительность работ
2012 - 2013, 15 мес.
Бюджетные средства
36 млн
Количество заявок
17