И.И. Столяров1, А.Г. Сайбель2

1, 2 АО «Северо-Западный региональный центр Концерна ВКО «Алмаз-Антей» – Обуховский завод» (Санкт-Петербург, Россия)

1 i.stolyarov@goz.ru; 2 a.saybel@goz.ru

Постановка проблемы. Для управления нелинейными нестационарными объектами в настоящее время широко применяются экстремальные системы автоматического управления (САУ), обеспечивающие высокие точность и быстродействие. Тем не менее этим системам присуще такие недостатки, как наличие потери на поиск и снижение надежности при управлении несколькими параметрами за счет усложнения структуры системы и постоянных переключений сигналов управления. Следовательно, для управления объектами с медленными нестационарными изменениями экстремальной характеристики требуется САУ, применение которой позволило бы обеспечивать требуемые показатели качества управления при выполнении меньшего числа переключений.

Цель. Разработать метод автоматического экстремально-стабилизирующего управления, обладающего сравнимыми с экстремальными САУ показателями качества при увеличении надежности за счет отсутствия постоянных переключений управляющего сигнала и потери на поиск.

Результаты. Представлен метод, обеспечивающий стабилизацию управляемого сигнала на периодически определяемом оптимальном уровне. На основе известного метода шаговых экстремальных систем разработан алгоритм поиска оптимального значения управляющего сигнала. Установлено, что разработанный алгоритм поиска обеспечивает периодическое определение экстремального уровня, а режим стабилизации поддерживает управляющий сигнал на этом уровне, тем самым синтезированный метод без потери на поиск обеспечивает компенсацию медленных изменений параметров, негативно сказывающихся на выходных характеристиках объекта и уменьшающих потенциальные сроки использования. Выполнено моделирование управления нелинейным нестационарным стохастическим объектом с медленными изменениями характеристики и приведены его результаты, показавшие высокие показатели качества управления по сравнению с экстремальной САУ шагового типа.

Практическая значимость. Представленный метод предназначен для решения задач автоматического управления нелинейными стохастическими объектами в условиях воздействия внешних возмущений, приводящих к медленным нестационарным изменениям параметров объекта.

Столяров И.И., Сайбель А.Г. Метод автоматического экстремально-стабилизирующего управления нелинейным нестационарным стохастическим объектом // Радиотехника. 2025. Т. 89. № 4. С. 78–88. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202504-07

1. Стратонович Р.Л. Избранные вопросы теории флюктуаций в радиотехнике. М.: Советское радио. 1961. 558 с.
2. Волошина М.К., Терешкова А.С., Шнейдеров Е.Н., Боровиков С.М. Анализ результатов испытаний стабилизаторов напряжения на длительную наработку // Материалы 13-й междунар. молодежной науч.-технич. конф. «Современные проб-лемы радиоэлектроники и телекоммуникаций (РТ-2017)». Севастополь. 2017. С. 242.
3. Столяров И.И. Динамическая модель изменений функциональных параметров радиоэлектронной аппаратуры с двумя нестационарными случайными составляющими, соответствующими двум видам шума // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 6.
   С. 89−99. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202406-12.
4. Якимов В.Л. Планирование операций информационно-телеметрического обеспечения управления космическими ап-паратами с высоким уровнем автономности на основе нелинейных моделей изменения параметров бортовой аппаратуры // Труды Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского. 2019. № 667. С. 141–151.
5. Воробьев А.В., Кац Б.М., Корчагин А.И., Купцов А.Ю., Саяпин К.А. Численное моделирование и экспериментальное исследование температурного дрейфа параметров волноводного полосно-пропускающего фильтра // Радиотехника. 2019.
   Т. 83. № 7(10). С. 13–19. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-201907(10)-03.
6. Грибков А.Н., Артемова С.В. Анализ и синтез оптимального управления объектом первого порядка при наличии слу-чайных возмущений // Радиотехника. 2010. № 5. С. 23–27.
7. Воронов А.А., Ким Д.П., Лохин В.М. Теория автоматического управления. Ч. II. Теория нелинейных и специальных систем автоматического управления. М.: Высшая школа. 1986. 504 с.
8. Либерзон Л.М., Родов А.Б. Системы экстремального регулирования. М.: Энергия. 1965. 160 с.
9. Андрущак С.В., Беседин П.В., Алексеев С.В. Разработка экстремальной системы управления подачей шлама в цементную печь // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2016. № 6. С. 122–129.
10. Рябчиков М.Ю., Парсункин Б.Н., Андреев С.М., Логунова О.С., Рябчикова Е.С., Головко Н.А., Полько П.Г. Достижение максимальной производительности оптимизируемого процесса измельчения руды при использовании принципов нечеткого экстремального управления // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2011. № 2(34). С. 5–9.
11. Бурков В.В., Коновалова И.И., Селезнева С.В., Казанцева Д.Б. Алгоритм ускоренного поиска экстремума статической характеристики инерционного объекта // Сборники конференций НИЦ Социосфера. 2014. № 38. С. 87–90.
12. Басевич А.Б., Лисицын Л.А., Лисицына Ю.Г., Чурин Ф.С., Сидоренков Д.С. К вопросу о выборе параметров частотной модуляции СВЧ-сигнала возбуждения атомного перехода в перспективном цезиевом атомно-лучевом стандарте частоты // Радионавигация и время: труды СЗРЦ Концерна ВКО «Алмаз-Антей». 2021. № 8(16). С. 37–47.
13. Наумов В.В., Белозеров А.В., Гребенщиков О.А. Система автоматического поиска и слежения за глобальным максимумом пика масс-спектра // Научное приборостроение. 2001. Т. 11. № 1. С. 60–64.
14. Авдеева О.В., Артамонов Д.В., Никулин С.В., Семенов А.Д. Экстремальное управление инерционным объектом с запаздыванием в условиях сильных помех // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Сер. Технические науки. 2014. № 3(31). С. 70–80.
15. Острем К.Ю. Введение в стохастическую теорию управления. М.: Мир. 1973. 322 с.
16. Сидорова А.А. Определение наиболее эффективного метода настройки ПИД-регулятора // Проблемы информатики. 2012. № S3(17). С. 143–150.
17. Давыдов И.А., Шельпяков А.Н. Повышение энергетической эффективности газовых горелок за счет применения системы экстремального регулирования // Интеллектуальные системы в производстве. 2013. № 1(21). С. 178–181.
18. Кулинич Ю.М., Шухарев С.А. Применение системы экстремального регулирования для управления компенсатором реактивной мощности электровоза // Электротехника. 2016. № 2. С. 28–30.
19. Михальченко С.Г., Русскин В.А., Семенов С.М., Орлянский И.П., Halasz S. Подход к построению адаптивного алгоритма экстремального регулирования мощности в системе солнечной энергетики // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2018. Т. 329. № 3. С. 102–112.
20. Balan D.-V., Torous C.-L., Popescu D., Balan D.-B. Search algorithms for the maximum power point on photovoltaic panels // 2015 19th International Conference on System Theory, Control and Computing (ICSTCC). Sinaia. Romania. 2015. P. 641–645. DOI: 10.1109/ICSTCC.2015.7321365.
21. Torous C.-L., Popescu D., Olteanu S.-C., Lourdais C. Extremal control for photovoltaic panels // 2016 20th International Conference on System Theory, Control and Computing (ICSTCC). Sinaia. Romania. 2016. P. 755–760. DOI: 10.1109/ICSTCC.2016.7790758.
22. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях, Т. 1. М.: Мир. 1983. 312 с.
23. Болдырев Д.В., Кундеренко А.А., Мироненко М.В., Самедова Е.А., Щербинина А.И. Оптимизация параметров систем экстремального регулирования при наличии случайных помех // Сб. науч. статей региональной науч.-практич. конф. «Перспективные разработки – резидентам территории опережающего социально-экономического развития». Невин-номысск. 2022. С. 128–133.
24. Семенов А.Д., Авдеева О.В., Никиткин А.С. Алгоритм экстремального регулирования на основе рекуррентной процедуры метода наименьших квадратов // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Сер. Технические науки. 2012. № 1(21). С. 3–11.
25. Болдырев Д.В., Колдаев А.И., Евдокимов А.А., Кочеров Ю.Н. Совершенствование методов построения экстремальных систем управления // Инженерный вестник Дона. 2023. № 10(106). С. 271–282.