Синтез интеллектуальных алгоритмов управления на основе построения гиперповерхности переключения с учетом динамических свойств управляемых объектов

Актуальность исследования обоснована тем, что дальнейшее увеличение качества управления требует учета нелинейности динамических систем, инерционность средств управления и наличие неизмеряемых возмущений, а также априорную неопределенность этих факторов, что связано с современными требованиями универсальности автоматических систем. С позиций системного подхода синтез нелинейных систем требует решения комплекса задач, которые связанны с интеллектуальной обработкой информации и объединяются общей проблемой синтеза оптимального управления нелинейной динамической системой как решения обратной некорректной экстремальной задачи. Для нелинейных динамических систем проблема синтеза в общем случае по настоящее время не разрешена, вследствие чего на практике получили распространение эвристические решения, которые не являются оптимальными. Для решения задач исследования предлагается использовать метод синтеза алгоритмов управления на основе объединенного принципа максимума, который сводится к поиску условий неотрицательности вариации расширенного функционала - результата свертки критерия качества и интеграла действия. На основе разработанного аппарата получено необходимое условие минимума целевого функционала в виде максимума функции обобщенной мощности. Доведение полученных фундаментальных решений до практической реализуемой формы связано с построением базы правил управления и системы нечеткого вывода, которая отдает предпочтение тому или иному решению из множества синтезированных типовых структур. Новизна подхода связана с получением новых конструктивных результатов в области теории синтеза оптимальных информационных и управляющих систем, которые отличаются универсальностью, устойчивостью решений, небольшим объемом вычислительных затрат. Такой эффект достигается путем проведения оригинальной процедуры анализа вариации целевого функционала в сочетании с вариационным принципом Гамильтона – Остроградского, Гаусса и др. В отличие от известных подходов метод синтеза управлений на основе объединенного принципа максимума реализуется с использованием инвариантов и позволяет унифицировать процесс поиска близкого к оптимальному решения в форме синтеза. Применение предлагаемого метода синтеза позволит построить совокупность новых типовых решений оптимизационных задач с учетом режима функционирования и положения динамической системы на фазовой плоскости. Построение интеллектуальных законов управления на основе построения зависимости лингвистических переменных, связанных с режимом функционирования, и типовых структур обратных связей обеспечит адаптацию к неизвестным воздействиям и неточности описания управляемой системы.