Павлова Світлана Вадимівна. Інтегроване розподілене керування нелінійною динамічною системою : Дис... д-ра наук: 05.13.03 - 2008.
Анотація до роботи:
Павлова С.В. Інтегроване розподілене керування нелінійною динамічною системою. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.03 – системи та процеси керування. – Національний авіаційний університет, Київ, 2008.
Дисертаційна робота присвячена принципово новій актуальній проблемі аналізу та синтезу інтегрованого керування складними розподіленими динамічними мережецентричними системами (I2C4S) з високою компресією прикладних процесів, що є новим класом розподілених комп'ютерно-комунікаційних керуючих систем I2C4S, що функціонують в умовах конфліктів і невизначеності.
Розроблено методи багатостратного вирішення задачі керування для нового класу систем I2C4S, що інтегруються методологією теорії абсолютної нелінійної інтегральної інваріантності та автономності, і теорією істотно нелінійних багатовимірних динамічних систем, описуваних рівнянням А.Ф. Філіппова, що принципово дозволило не тільки единообразно об'єднати представлення процесів в задачах прямого, розподіленого і мережецентричного керування, але і створити єдину аналітико-комп'ютерну методологію їх аналізу та синтезу.
Вперше розроблено системну концепцію та регулярні методи інтегрально-топологічного аналізу та синтезу нового класу систем I2C4S з різним рівнем інтегрованості та розподіленості для високоякісного керування в реальному жорсткому масштабі часу нелінійними прикладними процесами високої розмірності у «великому» та у «цілому», як поблизу, так і оддалік простих, особливих і критичних станів системи, поблизу, вдалині та між положеннями рівноваги, в умовах невизначеності, відкритості та наявності конфліктів.
Вперше розроблено концепцію і методи віртуального управління складними динамічними системами широкого класу, що включають як процеси прямого безпосереднього, так і інтегрального розподіленого керування з використанням в динаміці віддалених обчислювальних і інформаційних ресурсів, що забезпечують вирішення задач високоякісного гарантованого керування у «великому» та у цілому».
В дисертаційній роботі розв'язано принципово нову актуальну проблему аналізу та синтезу інтегрованого керування складними розподіленими динамічними мережецентричними системами (I2C4S) з високою компресією прикладних процесів, що є новим класом розподілених комп'ютерно-комунікаційних керуючих систем I2C4S, що функціонують в умовах конфліктів і невизначеності.
Для даного класу систем I2C4S, для якого відсутня єдина методологія аналізу та синтезу, визначена необхідність вирішення задачі синтезу високоякісного керування в реальному жорсткому масштабі часу нелінійними процесами високої розмірності у «великому» та у «цілому», як поблизу, так і оддалік простих, особливих і критичних станів системи, поблизу, вдалині і між положеннями рівноваги, в умовах невизначеності, відкритості та наявності конфліктів.
Запропоновано розглядати системи I2C4S з різним рівнем інтегрованості та розподіленості як динамічні керовані процеси балансового типу, що дозволило розробити для них єдине математичне модельне уявлення у формі істотно нелінійних систем диференціальних рівнянь А.Ф. Філіппова. Дане модельне уявлення дозволило об'єднати дослідження процесів в даних системах і синтез керувань у «великому» та у «цілому» на концептуальних стратах систем автоматичного керування (ACS-страта), комп'ютерних і телекомунікаційних систем (CS&T-страта) і ергатичних систем (ЕСS-страта).
Розроблено системну концепцію та регулярні методи інтегрально-топологічного аналізу та синтезу нового класу систем I2C4S для високоякісного керування в реальному жорсткому масштабі часу нелінійними прикладними процесами високої розмірності у «великому» та у «цілому», в умовах невизначеності, відкритості та наявності конфліктів.
Розроблено регулярні інтегрально-топологічні методи дослідження структур векторних полів динамічних систем балансового типу, описуваних складними нелінійними багатовимірними системами диференціальних рівнянь, заданими на неопуклих, багатозв'язних областях станів і керувань.
Розроблено регулярні інтегрально-топологічні методи синтезу гарантованого багаторівневого керування у «великому» складним об'єктом в класі віртуальних стратегій в системах прямого та розподіленого керувань, що включають рівні синтезу:
керування структурою області керованого стану;
стратегій керування з використанням конденсованих представлень області керованого стану;
тактичного керування всередині компонент графа досяжності;
операційного керування;
комп'ютерної реалізації керуючих функцій.
Розроблено регулярні аналітико-комп'ютерні методи побудови області повністю керованого стану складної динамічної системи з урахуванням істотних складних обмежень та структуризації її на топологічні компоненти типу «циклів», «шунтів», «лакун» й інтеграції їх в конденсований граф повної досяжності.
Розроблено концепцію віртуальних функціональних динамічних систем для аналізу та синтезу ефективних високоякісних цілісних інтегрованих віртуальних систем I2C3S і I2C4S керування технологічними процесами в умовах конфліктів та невизначеності, що гарантує забезпечення наперед заданої якості їх функціонування в реальному масштабі часу.
Розроблено концепцію інтегрованого математичного моделювання цілісною динамічною системою АМА (динамічний абонент – динамічна мережа – динамічний абонент) класу I2C4S та її архітектуру; систему принципів інтегрованого керування системою АМА; модель АМА як динамічної системи; модель комп'ютерної мережі для АМА на ACS-страті; метод інтегрованого багаторівневого керування АМА та алгоритм синтезу її раціональних структур.
Теоретичні положення та методи, розроблені в дисертаційній роботі, покладені в основу прикладних досліджень по вирішенню задач комп'ютерного керування сучасною авіаційною технікою, що максимально використовує весь потенціал засобів керування, для принципово нових режимів польоту повітряних судів:
вільного польоту;
польоту на критичних та закритичних режимах;
динамічного керування надзвуковими ПС;
керування інтенсивним маневруванням ПС з максимальним використанням всього аеродинамічного ресурсу;
керування ПС в розширеному діапазоні станів;
запобігання зіткнень із землею та повітряними перешкодами;
забезпечення системної цілісності та надійності оперативного керування станом авіаційної техніки в реальному масштабі часу при виникненні позаштатної ситуації;
керування ПС з використанням в динаміці розподіленого ресурсу в системах класу I2C4S.
На основі розроблених методів аналізу та синтезу керування складними розподіленими динамічними системами в класі віртуальних стратегій розроблено логіко-динамічні стратегії керування кінематикою ПС як складного нелінійного об'єкту в широкому спектрі режимів керування динамічними режимами маневрування в розширеній області станів, працездатність і достовірність, яких підтверджена обширним моделюванням вирішених задач керування ПС у «великому».
Для підтвердження достовірності та працездатності розроблених в дисертаційній роботі методів аналізу та синтезу керування складними системами у «великому» проведено синтез інваріантної розподіленої системи класу I2C4S керування ПС, що вирішує задачу запобігання зіткнень з іншим судном, і проведено її широке моделювання (з різними типами початкових умов та в усіх ситуаціях, визначених функціонуванням TCAS) з урахуванням сумісного руху двох конфліктуючих ПС, керованих видаленими з борту на землю (в наземний центр керування) автопілотами ПС по командах також видаленої в наземний центр системи TCAS.
Промислова застосовність розроблених теоретичних положень дисертаційної роботи підтверджена низкою вирішених практичних задач мережецентричного керування повітряними судами; обширним моделюванням даних практичних задач; впровадженням теоретичних результатів в Управлінні головного інженера авіації Командування Повітряних Сил Збройних Сил України Міністерства оборони України при розробці «Концепції створення інформаційної системи супроводу експлуатації авіаційної техніки ПС України»; впровадженням теоретичних результатів в ЗАТ «Новокраматорській машинобудівний завод» для планування модернізації програмного забезпечення систем АСК ТП; Патентом України на винахід «Спосіб та пристрій для комп’ютерних мереж керування швидкісними циклами прикладних процесів»; Міжнародною експертизою Всесвітньої Організації Інтелектуальної власності на дану патентну пропозицію.
Публікації автора:
Павлова С.В. Структурный синтез алгоритма управления компьютерной сетью системы «динамический абонент – динамическая сеть – динамический абонент» / С.В. Павлова // Проблемы управления и информатики. – 2006. – №5. – С. 120–130.
Павлова С.В. Распределенные системы управления технологическим процессом в концепции виртуальных функциональных систем / С.В. Павлова // Кибернетика и вычисл. техника. – 2007. –Вып.155. – С.35–47.
Павлова С.В. Концептуальна математична модель складного конфлікту динамічної керованої системи, фрагментарно імерсированої у глобальну комунікаційну систему / С.В. Павлова, В.В. Павлов // Збірник наукових праць ДНДІА. – К.: ДНДІА, 2005. – Вып.8. – С.121–130.
Павлова С.В. Понятие «фаза дифференциального конуса включения» нелинейных динамических процессов / С.В. Павлова, В.В. Павлов // Кибернетика и вычисл. техника. – 2003. – Вып.140. – С. 3–11.
Павлова С.В. Фазовый анализ векторных полей динамических систем балансового типа / С.В. Павлова, В.В. Павлов // Кибернетика и вычисл. техника. – 2003. – Вып.141. – С. 58–69.
Павлова С.В. Геометрическая оценка «развитости» структур динамических систем балансового вида / С.В. Павлова // Кибернетика и вычисл. техника. – 2004. – Вып.145 – С. 88–94.
Павлова С.В. Общая структура агрегатно-упорядоченной модели компьютерной сети / С.В. Павлова // Кибернетика и вычисл. техника. – 2005. –Вып.148. – С.89–101.
Павлова С.В. Функциональная оптимизация структурно-оптимального цикла компьютерной сети системы АСА / С.В. Павлова // Кибернетика и вычисл. техника. – 2006. – Вып.149. – С.74–82.
Павлова С.В. Динамико-системный страт в синтезе виртуальной авионики воздушного судна, реализуемой в среде CNS/ATM / С.В. Павлова // Актуальні проблеми інформатизації та інформаційних технологій. – 2005. – Т.9. – С.152–165.
Павлова С.В. Єдине математичне модельне уявлення систем I2C3S з різним рівнем інтегрованості та розподіленості / С.В. Павлова // Вісник НАУ. –2008. – №1. – С. 16–22.
Павлова С.В. Интеллектуальный метод компьютерного построения границы оболочки конуса включения нелинейной динамической системы управления / С.В. Павлова // Проблемы управления и информатики. – 2007. – №2. – С. 30–39.
Павлова С.В. Топологічна оцінка функціональності якості керованої аеродинамічної системи літака / С.В. Павлова // Вісник НАУ. –2005. – № 1. – С. 48–54.
Павлова С.В. Модель конусів руху літального апарату / С.В. Павлова // Вісник НАУ. –2003. – №3-4. – С. 89–92.
Павлова С.В. Решение критических задач управления на основе закона функционального гомеостазиса / С.В. Павлова, В.В. Павлов // Кибернетика и вычисл. техника. – 2000. – Вып.128. – С. 3–15.
Павлова С.В. Віртуальні технології оперативного керування відмовобезпекою літальних апаратів / С.В. Павлова, В.І. Чепіженко // Збірник наукових праць. – К.: НЦ ПС ЗС України. – 2004. – Вып.7. – С.164–172.
Павлова С.В. Залежність аеродинамічних характеристик крила від геометрії його несучих і керуючих площин / С.В. Павлова, С.Г. Оснач // Актуальні проблеми інформатизації та інформаційних технологій. – 2006. – т. 10. – С. 104–118.
Павлова С.В. Аналіз збурень, що вливають на ергатичну систему „пілот-літак” / С.В. Павлова, А.В. Скрипець, В.І. Чепіженко // Вісник НАУ. – 2001. – №2. – С. 224–227.
Павлова С.В. Аналіз сучасного рівня розвитку систем керування літальних апаратів / С.В. Павлова, А.В. Скрипець, В.І. Чепіженко // Автошляховик України. – 2001. – №4. – С. 58–60.
Павлова С.В. Метод вычисления центральных моментов случайных величин параметров эргатических систем / С.В. Павлова, Н.А. Михалочкин, В.П. Харченко // Кибернетика и вычисл. техника. – 2005. –Вып.147. – С.14–21.
Пат. 83118 Україна, МПК H 04 L 12/66, G 05 B 15/02, G 05 B 17/00. Спосіб та пристрій для комп’ютерних мереж керування швидкісними циклами прикладних процесів / Павлов В.В., Павлова С.В., Богачук Ю.П.; заявник та власник патенту Міжнародний Науково-Навчальний центр Інформаційних Технологій та Систем. – № а200609648; заявл. 08.09.2006; опубл. 10.06.2008, Бюл. №11. – 10 с.
Международная заявка № WO 2008/030206 А1, G 06 F 19/00 (2006/1). Способ и устройство для компьютерных сетей управления скоростными циклами прикладных процессов / Павлов В.В., Павлова С.В., Богачук Ю.П.; заявитель Международный Научно-Учебный Центр Информационных Технологий и Систем; пат поверенный Жук В.А. № PCT/UA2007/000052; заявл. 07.09.2007; опубл. 13.03.2008, Всемирная Организация Интеллектуальной собственности Международное бюро; приоритет 08.09.2006 № а 2006 09648. – 19 с.
Павлова С.В. Топология векторного поля динамических эргатических систем как прообраз их функциональных свойств / С.В. Павлова // Матеріали 12-ї Міжнародної конференції з автоматичного управління, м.Харків, 30 травня – 3 червня 2005 р.: в 3-х т. – Харків: Вид-во НТУ „ХПІ”, 2005. – Т.3. – С. 38–39.
Павлова С.В. Топологические образы летательных аппаратов как объект конструирования систем и синтеза обобщенных законов управления их движением / С.В. Павлова, В.В. Павлов // Материалы ІV международной научно-технической конференции «Гиротехнологии, навигация, управление движением и конструирование авиационно-космической техники». – К.: Национальный технический университет Украины «КПИ», 2003. – С. 10–18.
Павлова С.В. Топологическая концепция в проблеме синтеза эргатических систем управления ЛА в расширенном диапазоне его состояний / С.В. Павлова // Матеріали VI міжн. науково-техн. конференції «Авіа-2004». – К.: НАУ, 2004. – Том.2. – С.26.44–26.47.
Павлова С.В. Влияние интеллектуальной развитости бортовых систем на уровень эффективности решения конфликтных задач / С.В. Павлова, В.В. Павлов, В.В. Павлова // Материалы ІІІ международной научно-технической конференции гиротехнологии, навигации, управления движением и конструирования подвижных объектов. – К.: Национальный технический университет Украины «КПИ», 2001. – С. 254–258.
Павлова С.В. Компьютерные технологии исследования в «большом» качества управляемости летательного аппарата / С.В. Павлова // Матеріали Міжнародної науково-технічної конференції «Інтегровані комп’ютерні технології в машинобудуванні» ІКТМ’2004. – Харків: Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського «ХАІ», 2004. – С. 152.
Павлова С.В. Гомеостатична стратегія керування рухом літака на критичнихта близьких к критичним станам / С.В. Павлова, В.В. Павлов // Матеріали ІV міжнародної науково-технічної конференції «АВІА-2002», 2002. – Том 2. – С. 23.43–23.46.
Павлова С.В. Метод аналітико-геометричного моделювання аеродинамічних характеристик літака / С.В. Павлова, С.Г. Оснач // Третя міжнародна науково-практична конференція «Математичне та програмне забезпечення інтелектуальних систем». – Дніпропетровськ: ДНУ, 2005. – С. 134–135.
Павлова С.В. Розробка гомеостатичної системи керування літаком у подовжній площині / С.В. Павлова, С.Г. Оснач // Матеріали V міжнародної науково-технічної конференції «АВІА-2003», 2003. – Том 2. – С. 229–232.
Павлова С.В. Свойство бифуркации функций управления летательным аппаратом / С.В. Павлова // Матеріали VІII міжнародної науково-технічної конференції «АВІА-2007», 2007. – Том 1. – С. 21.52–21.54.
Павлова С.В. Интеллектуальная стратегия автоматического исследования конуса включений нелинейной динамической управляемой системы в задачах компьютерной геометрии / С.В. Павлова // Труды шестой международной научно-практической конференции «Современные информационные и электронные технологи». – Одесса: ОНПУ, 2005. – С. 98.
Павлова С.В. Віртуальна модель руху ЛА в просторі / С.В. Павлова, В.В. Павлов // Тези доповідей V міжнародної науково-технічної конференції «Аіоніка-2004». – К.: Вид-во НАУ, 2004. – С. 40.
Павлова С.В. Ергатична система керування ЛА в розширеному діапазоні станів / С.В. Павлова, В.В. Павлов // Тези доповідей V міжнародної науково-технічної конференції «Аіоніка-2004». – К.: Вид-во НАУ, 2004. – С. 39–40.
