Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
№ 6 (2025)
СВЕТЛОЙ ПАМЯТИ УЧЕНОГО
ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ ФЕДОСОВ (14.05.1929 – 08.09.2025)
Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2025;(6):3-3
3-3
ТЕОРИЯ СИСТЕМ И ОБЩАЯ ТЕОРИЯ УПРАВЛЕНИЯ
ДЕКОМПОЗИЦИЯ В ЗАДАЧЕ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ЛИНЕЙНОЙ СИСТЕМЫ С ДИСКРЕТНЫМ ВРЕМЕНЕМ И ОГРАНИЧЕННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
Аннотация
Рассматривается решение задачи быстродействия для линейной системы с дискретным временем и геометрическими ограничениями на управление. Разработан метод декомпозиции многомерной системы на двумерные подсистемы для снижения временной сложности и алгоритм вычисления множеств вершин суммы двух многограничков на плоскости в явном виде. Приведен пример использования метода и алгоритма для решения задачи оптимального по быстродействию демпфирования высотного сооружения, расположенного в зоне сейсмической активности.
Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2025;(6):4-27
4-27
ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНОГО БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ОБРАТНОГО ЛИНЕЙНОГО МАЯТНИКА НА ТЕЛЕЖКЕ
Аннотация
Рассматривается механическая система, представляющая собой перевернутый маятник, установленный на тележке. Тележка перемещается вдоль горизонтальной прямой под действием ограниченной управляющей силы. Маятник может отклоняться в вертикальной плоскости, проходящей через эту прямую. Динамика системы изучается в линейном приближении. На основе принципа максимума Понтрягина решена задача синтеза оптимального по быстродействию перемещения тележки в заданную точку прямой с остановкой маятника в верхнем положении. Дано описание множеств в фазовом пространстве, на которых управляющая функция меняет знак, изучено поведение оптимальных траекторий. Примененный подход состоит в последовательном решении задач оптимального быстродействия для подсистем меньшей размерности.
Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2025;(6):28–37
28–37
ОПТИМИЗАЦИЯ УПРАВЛЯЕМЫХ ДВИЖЕНИЙ ЛИНЕЙНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
Аннотация
Исследуются движения линейных механических систем определенного вида. Ставится задача построения управления, которое приводит такую систему в заданное состояние за фиксированное время и минимизирует функционал, квадратичный по фазовым переменным и управляющим функциям. Решение ищется в рамках обобщенной формулировки задачи с интегральным представлением законов состояния системы. Предложен алгоритм численной оптимизации, основанный на последовательной минимизации функционалов состояния и цены. Аппроксимация фазовой траектории и управляющих сигналов строится в классе кусочно-полиномиальных функций.
Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2025;(6):38–51
38–51
ОПТИМАЛЬНОЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ПЛАТФОРМЫ С ПЕРЕВЕРНУТЫМ МАЯТНИКОМ
Аннотация
Рассматривается задача оптимального горизонтального перемещения платформы с маятником на наибольшее расстояние за отведенное время посредством ограниченной силы, приложенной к платформе. В начальный и конечный моменты времени система покоится, причем в обоих состояниях маятник находится в верхнем (неустойчивом) положении равновесия. В процессе движения он может проходить через нижнее положение. Трение отсутствует, кинематические ограничения на систему не наложены (исключены конструктивно). Численно построены траектории, удовлетворяющие необходимым условиям оптимальности. Эволюция функций оптимального управления с изменением назначаемого времени движения показана на специальной диаграмме.
Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2025;(6):52–67
52–67
УПРАВЛЕНИЕ СИСТЕМАМИ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ
ОПТИМИЗАЦИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛОПАСТЯМИ ПРИ РАСКРУТКЕ НЕСУЩЕГО ВИНТА ВЕРТОЛЕТА В УСЛОВИЯХ ВЕТРА
Аннотация
Рассматривается задача формирования оптимального индивидуального управления лопастью при раскрутке несущего винта вертолета в условиях ветра. Процесс раскрутки может быть смоделирован при помощи системы дифференциальных уравнений, описывающей совместные изгибно-крутильные колебания лопасти, но выполнение расчетов для такой подробной модели требует значительных затрат вычислительных ресурсов и времени, что затрудняет практическое решение оптимизационной задачи. Поэтому математическая модель совместных изгибно-крутильных колебаний лопасти аппроксимируется искусственной нейронной сетью, а затем на основе этого приближения проводится поиск оптимального управления с помощью метода нелинейного программирования. Приведены результаты математического моделирования, подтверждающие работоспособность выбранного подхода к решению задачи.
Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2025;(6):68-79
68-79
КОМПЬЮТЕРНЫЕ МЕТОДЫ
КОНФИГУРАЦИОННО-АДАПТИВНЫЙ ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ РЕШАТЕЛЬ ДЛЯ ЗАДАЧ ЦЕЛОЧИСЛЕННОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Аннотация
Рассматривается пакет параллельного прикладного программного обеспечения для решения задач целочисленного линейного программирования. Программное обеспечение разработано с использованием архитектуры Мастер–Работник и предназначено для вычислительных систем с распределенной памятью. Ключевой особенностью разработанного пакета является конфигурационноориентированный подход к методу ветвей и отсечений. Каждому процессу-работнику, решающему часть одного дерева ветвлений, выдается конфигурация, определяющая набор параметров: метод генерации отсечений, стратегия выбора переменных ветвления, порядок обхода дерева ветвлений, наличие или отсутствие редукции. Часть работников отведена для исследования эффективности существующих конфигураций и составления их рейтинга. Результаты тестирования показывают масштабируемость решения. Проведен сравнительный анализ с аналогичными решениями, имеющими открытый исходный код.
Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2025;(6):80-87
80-87
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА МНОЖЕСТВА ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ОБРАТНЫХ МНОГОКРИТЕРИАЛЬНЫХ ЗАДАЧ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМ СО МНОГИМИ ПАРАМЕТРАМИ
Аннотация
Описано применение метода множества эквивалентности для решения обратных многокритериальных задач для распределенных систем со многими входными параметрами. Рассмотренная в качестве примера прямая задача описывается четырехмерной системой дифференциальных уравнений в частных производных второго порядка. Данная гидродинамическая модель имеет несколько независимых настраиваемых параметров, значения которых не всегда определяются из теории или данных наблюдений при исследовании соответствующих процессов. Поэтому возникает необходимость решения обратной задачи по определению оптимальных наборов значений параметров модели по нескольким критериям. Для решения этой задачи используется метод множества эквивалентности, разработанный для решения многокритериальных задач дискретной оптимизации и обратных задач математической физики и других наук. Описан алгоритм его применения на примере данной задачи, приведены результаты компьютерных расчетов.
Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2025;(6):88-97
88-97
РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ СОВМЕСТНОГО ПОВЕДЕНИЯ ГРУППЫ АВТОНОМНЫХ НЕОБИТАЕМЫХ АППАРАТОВ ПРИ ОБСЛЕДОВАНИИ ЗАДАННОЙ АКВАТОРИИ
Аннотация
Рассматривается задача формирования совместного поведения группы автономных необитаемых аппаратов при обследовании заданной акватории. Маршруты аппаратов предполагаются известными. Предлагается математическая модель и алгоритм планирования процесса обследования.
Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2025;(6):98–107
98–107
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ
ДИНАМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫМИ РЕСУРСАМИ
Аннотация
В современных условиях приобретают особую актуальность методы организации перевозок, позволяющие наиболее рационально использовать имеющиеся транспортные ресурсы. С учетом этого предлагаются модели управления городским пассажирским транспортом при ограничении на существующие транспортные мощности и интенсивности пассажиропотоков. Одна из таких моделей заключается в том, чтобы распределить ограниченный парк автобусов по конечному числу маршрутов, минимизируя при этом общие потери времени на ожидание транспортного обслуживания или количество пассажиров, время на транспортное обслуживание которых превышает критическое. Приведены математические постановки этих задач и методы их решения.
Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2025;(6):108-129
108-129
ЗАДАЧА УПРАВЛЕНИЯ СТРЕЛЬБОЙ ПРИ НАЛИЧИИ МОБИЛЬНЫХ БАТАРЕЙ
Аннотация
Метод последовательной модификации коэффициентов целевой функции для задач транспортного типа распространяется на модифицированную задачу об эффективной стрельбе с дополнительными средствами поражения и наградой за использование не всех снарядов. Подробно рассматривается декомпозиционный алгоритм, который на каждом шаге находит так называемое псевдорешение и последовательно изменяет коэффициенты целевой функции задачи таким образом, чтобы очередное псевдорешение стало совпадать с допустимым оптимальным решением задачи. Отдельное внимание уделяется решению задачи в вырожденном случае. Экспериментально устанавливается зависимость времени работы алгоритма от размерности задачи.
Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2025;(6):130-134
130-134
МЕТОД ИДЕНТИФИКАЦИИ ДЕФЕКТОВ В ДАТЧИКАХ ЛИНЕЙНЫХ И НЕЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ
Аннотация
Рассматривается задача идентификации дефектов в датчиках непрерывных и дискретных нелинейных систем при наличии внешних возмущений. Решение базируется на редуцированной (имеющей пониженную размерность) модели исходной системы. Приводятся соотношения, на базе которых строится наблюдатель минимальной размерности, позволяющий получить точную или приближенную оценку величины дефекта в датчике. Теоретические результаты иллюстрируются примером.
Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2025;(6):135–145
135–145
РАСПОЗНАВАНИЕ ОБРАЗОВ И ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЙ
ТЕОРЕТИКО-ИНФОРМАЦИОННЫЕ ГРАНИЦЫ ТОЧНОСТИ БИОМЕТРИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ В МЕТРИЧЕСКИХ ПРОСТРАНСТВАХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ДАННЫХ
Аннотация
Исследуются нижние границы вероятности ошибки идентификации персон при заданном количестве анализируемой информации на множествах биометрических объектов, заданных изображениями, и на ансамбле множеств различной модальности. Границы вероятности ошибки строятся в рамках вероятностной модели классификации объектов в метрических пространствах их представлений. Полученные границы не зависят от решающих алгоритмов и являются обращениями функций “скорость–погрешность” (rate–distortion functions) для модели кодирования дискретных источников с погрешностью по мере Хемминга по сообщениям на выходе канала с искажениями. Отклонение нижней границы вероятности ошибки от единицы дает верхнюю границу точности идентификации как функцию количества анализируемой информации на заданном множестве объектов. Построенные границы полезны для анализа эффективности алгоритмов принятия решений в терминах отклонения вероятности ошибки или точности алгоритма относительно граничных значений при заданных значениях количества анализируемой информации.
Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2025;(6):146–154
146–154
РОБОТОТЕХНИКА
ДИНАМИКА ТЕЛЕСКОПИЧЕСКОГО ЗВЕНА С АКТИВНЫМ ДЕМПФИРОВАНИЕМ ЗА СЧЕТ МАГНИТНО-РЕОЛОГИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ
Аннотация
Предлагается решение задачи моделирования динамики телескопического звена с демпфированием. Жесткость звена является переменной и управляется посредством магнитно-реологической жидкости. Предлагается уточнение ранее созданных моделей: учитываются геометрические размеры верхнего и нижнего стержней, цилиндра, крышек цилиндра, поршня, движущегося внутри цилиндра с магнитно-реологической жидкостью, а также их массы и осевые моменты инерции. Нагрузка на конце звена вследствие взаимодействия с другими звеньями механизма приближенно моделируется однородным шаром. Учтено также изменение массы и момента инерции звена при перемещении магнитно-реологической жидкости в цилиндре между двумя частями, разделенными поршнем с каналами для ее перемещения. Предлагаемые уточнения позволяют повысить степень соответствия модели к реальному техническому устройству. Описана модель функционирования и управления предложенного телескопического звена с демпфированием для использования в экзоскелетах нового поколения повышенной комфортности. Приводятся решения прямой задачи динамики и обратной задачи динамики.
Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2025;(6):155-172
155-172