автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Синтез робастных автоматических систем управления с лазерными наблюдателями

Дсржавнийкомггетзв'язку та шформатизацп Национальна академ1я наук УкраГни Державний нуково-дослщний шститут шформацшноУ шфраструктури

СИНТЕЗ РОБАСТНИХ АВТОМАТИЧНИХ СИСТЕМ УПРАВЛШНЯ 3 ЛАЗЕРНИМИ СПОСТЕРХГАЧАМИ

05. 13.06 — Лвтоматизовши системы управлишя та прогресивти шформацШт технологи

Автореферат дисертащУ на здобуття наукового ступеня доктора техшчних наук

На правах рукоппсу

С1КОГА ЛЮБОМИР СТЕПАНОВИЧ Но Ой

1 3 СЕН 230)

УДК.681.51:621.375

Льв1в — 2000

Дисертащего е рукопис

Робота виконана в Державному науково-дослщному шститу: шформацшноУ ¡нфраструктури Державного комитету зв'язку т ¡нформатизаци i Нащонально'1 академп наук Украши, м. Льв1в.

Науковий консультант:

доктор ф1зико-математичних наук, професор ДРАГ АН Ярослав Петрович,

Ф1зико-мехашчний шститут ¡м.Г.В.Карпенка HAH Украши, M.JlbßiB, провщний науковий ствробггник Офщшт опоненти:

доктор ф1зико-математичних наук, професор ОМЕЛЬЧЕНКО Bimop Олександрович Харк1вський державний техшчний ушверситет р ад i о ел е ктр о и i к и, проф. кафсдри "Радюприймальш пристроТ"

доктор ф!зико-математичних наук, професор СОПРОНЮК фед'ф Олексйювич Чершвецький державний ушверситет ¡м.Ю.Федьковича, зав.кафедрою

доктор техшчних наук, старший науковий пращвник ЯЦИМ1РСЫСИЙ Мнхайло Миколайович Державний ушверситет "Лшвська полггехшка", доцент кафедрн електропиих обчислювальних машин Tlpoeidua установи:

1нститут кибернетики ¡м. В.М.Глушкова HAH УкраТни, вщдш керуючих машин i систем, м.Кшв.

Захист в'щбудеться ЧЛруЯЗ 2000р. о ¿с ГОДИН!

засщанш спещалг-юиаиоУ ичсноУ ради Д35.813.01 в Державно! науково-дослщному шетитуп шформацшноТ шфраструкту Державного комитету зв'язку та щформатизаци i Нащоналы Академп наук Украши 79031 (Лшв-53а/с 5446, вул.Тролейбусна, 11).

3 дисертащею можна ознайомитися у б1бл)Отещ Державно НД1 шформацшно1 ¡нфраструктури (79053 Льв1в, вул. Тролейбусна, 1 Автореферат розкланий «/¿у> mfßSiliS 2000р.

Вчений секретар спеграл'яоаашп вчеио?ради доктор техшчних паук:

Бунь P.A.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальшсть проблем». Потреби сучасшл промисловост1 в

зтоматизацп керування складними технолопчними процесами за мов дп сильних збурень 1 наявних обмежень на ресурси створили яд науково-техшчних проблем в област1 оптимального синтезу «ггем автоматичного керування, як! мають бути надшеш обастними властивостями. Для задач синтезу систем управлшня :хнолопчними процесами з високотемпературним I агресивним гредовищем характерними е неповнота, нечисть вихщних даних ро динамку об'екту управлшня, ¡снування обмежень на яергетичш I матер{альш ресурси, джерел збурень на {формацшш I технолопчш структури, шформацшна складшсть изначення взаемозв'язюв I взаемод1\' М1Ж елементами виробничоТ истеми. 1нформацшна розмитють образ!в динам1чних ситуацш риводить до некоректноТ IX класиф1каци I неадекватних ситуащям роцедур прийняття управляючих р1шень. Багато з цих проблем, экрема проблему завадостШкосп в каналах вщбору даних, можна озв'язати шляхом застосування лазерних спостер1гач1в нформацшно-вим1рювалы-шх систем) в структурах керування ехнолопчними процесами.

Але спотворений лазерний сигнал не може бути безпосередньо икористаний для управлшня в класичний споЫб (пропорщйно--гтегруюч! стратеги компенсащУ збурень). Цей сигнал вимагае алежного опрацювання для формування шформацп про стан ерованого об'екту, який функцюнуе в умовах ди збурень 1 завад. )тримаш в процеа лазерного зондування даш стають пщставою .ля прийняття робастних р1шень на керування технолопчним :роцесом автоматичною системою. Тобто виникае потреба юзроблення метод1в синтезу систем автоматичного управлшня, як1 икористовують для спостереження стану об'екту лазерне ондування, а для опрацювання лазерних сигнал1В — створення 1етод1в та концепцш, сформованих \ апробованих в сучасних яформацшних технолопях.

1снуюч1 методи анал!зу I синтезу шформацшно-керуючих истем внаслщок понятшно'1 та лопчноТ неповноти опису процеав [рийняття ршень е недостатшми для 1'х проектування. При шпрямих методах контролю 1 д1агностики стану технолопчного фоцесу неадекватш алгоритми вщбору та опрацювання сигналу фиводять до спотворень даних у процеа оцшюЕання траекторш тану, а отже, як наслщок, — прийняття некоректних ршень на

управлшня технолопчним процесом, що може привести до втратт функщональноТ \ структурноТ стшкосп технолопчного процесу, щс веде до створення аваршноГ ситуаци в технолопчнш систем (структур!).

Нов1 напрямки в теорп розв'язання задач аналгзу I синтез) систем управления складними технолопчними структурами розвинут1 в працях таких дослщниюв: Белман Р., Красовський А. Блехман Н., Кунцевич В., Мошеев Н, Красносельський М. Митропольський Ю., Мартииюк А., Кириченко М., Воронов А. Понтряпн М., Чаю Ф., Ципкш Я., Пугачов В., Солодовников В. Рей У., Гермейер Ю., Юдш Д.

Зросли вимоги до систем автоматичного керування в галуз кос\<пчних технолопй, ав1ацп, комушкацш, промисловосп дал! поштовх до розвитку систем проектування на основ шформацшних комп'ютерних технолопй, фундаментом розвитку яках стала теор1я алгоритм ¡в, лопчш основи процедур обчислень теор1я прийняття ршень, теор!я сигнал1в 1 систем, яю сформувалиа на осжш праць ряду автор1в: Шенон К., Галагер Р., Глушков В. 1вахненко О., ДраГан Я., Васшьев В., Грицик В., Попов Б.

Теор1я стохастичних сигнал1в, як основа синтезу алгоритм» опрацювання даних дчя прийняття ршень розвинуп в роботах Папутаса А., Харкевича О., Френкса Л., Яглома А., Драгана Я. Омельченка В., Пугачова В., Ван Трюа Г., Бокса Дж., Дженкшса Г Теор1я прийняття цшьових ршень розвинута в роботах Райфи Л. Суботша А., Ченцова А., Гладуна В., Петрова А., Слродяи 1. Ципчка В., Степашка В., Бойчука Л., яю створили фундамен сучасно! теор» синтезу ¡ерарх!чних штелектуальних систем. Основ! теорп вщбору \ робастного опрацювання даних, Тх фшьтрацГ] стосовно до розв'язання задач для управлшня, розвинуп : роботах:Гюбера П., Кендала М., Тихонова В., Бесекерського В Небилова А., Фомша А., Малахова О., Кунченка Ю., Яворського I

Теор1я лазер1в, як генератор1в когерентних оптични промешв, розроблена [ обгрунтована в працях Прохорова А Звелто О., Яр1ва А., Кшмонтовича Ю. Дослщження просторовс часових 1 спектральних характеристик лазерного випромшюванн проведено в роботах Ратнера А., Котюка А., Смокая О., Тарасов А., Байбородша Ю.

Теор1я виявлення лазерних сигнал!в на фош завад розвинута роботах Шестова Н., Орлова В., Зуева В., Росса М., Миценко I., Тх застосування в ав1ацшнш техшщ, нав1гацшних система) розглядалося у працях Дуфнера Р., Зуева В., Серьопна В., а лазернш локацп-г-Устшова В., Матвеева I., Захарова В., Межер1в

'., Воробйова В., Куржши А., Борисова Ю.

Teopin i HOBi ф1зичш принципи оптичних лазерних п.чпрювальних пристрош для розв'язання проблем контролю ехнолопчних nponeciß в aeia та машинобуд1вшй промисловосп озробили Бусурш В., Носов Ю., Ахманов С., Воронцов М., убанов Б., Белов €., Потикевич L, Митрофанов А., Застропн Ю., ванов В., Привалов В.

Для отримання даних про стан об'екту керування в npoueci ;азерного зондування недостатньо ¡снуючих метод1в i апаратних acoöie, бо об'ект i вщбитий лазерний сигнал характеризуються тохастичною просторово-часового i енергетичною структурою, що ^имагае розроблення нових пщход1в для робастного виявлення [азерних сигнал1в ix опрацювання з метою отримання в реальному iaci оцшки траекторп стану технолопчного процесу.

В побудов1 сучасноУ Teopi'i управлшня технолопчними :истемами, дослщники використовували концепщю компенсашУ ;бурень в процедурах синтезу стратега управлшня, але при дй" :ильних збурень i завад шформащя про стан системи :потворгоеться, що приводить до дезор'кнтацп процесора ощнення "раекторп руху i хибних piuieHb на управлшня, як1 виводять :истему з еталонноУ траекторп (стану ршноваги), що вказ\е на 1едол1ки такого пщходу. Тому, безперечно е актуальною для -туки, техшки i виробництва проблема пошуку процедур, методов i :тратегш розв'язання задач синтезу робастних систем автоматичного управлшня з лазерними спостер1гачамп. ■\ктуальшсть щеУ проблеми пщтверджуеться мпкнародною лрограмою МР [CASE&CALS].

Сформована науково-техшчна проблема дае змогу вшначптп эб'ект, мету i задач1 дослщження.

Зв'язок роботи з иауковими програмами, планами та темами. Робота виконувалась у рамках планових науково-дослиних pooiT га господарських договор1в: тема «Дослщження статистичнпх <арактеристик шформащйно слабких сигнал1в i розробка метол1в i iacooiß Yx вим1рювання», Ф1зико-мехашчний шститут АН УкраУни. 'РБ 31/233/ при участ1 КиТвського управлшня ВНПО «Союзазтоматстрой» в 1985-1991 р.; тема «Розробка проектно-конструкторськоУ документашУ лазерного pißHeMipa р1вня скла в скловаршй ne4i 3i збуреною поверхнею», Госп. догов1р 1199. .V 1850 в 1986-1992 р„ дослщний завод ФМ1 HAH УкраУни, КСМНУ ВНПО «Союзавтоматстрой»; тема «Лазерний стабинзатор р1вня базальтовоУ маси в печах для виробництва базальтового волокна»

/Госп. догов1р № 341, 1993-1996р. лаборатор1я Базальтовой волокна 1нституту матер1ал1в HAH Украши, Центр стратепчню дослшжень «ЕБТЕС»; тема «Розробка перспективних метода контролю зм1щення oci турбш енергоблоюв лазерними методами» /Пошуково-npoeKTHi роботи 1993-1998р, Центр стратепчни; дослщжень «ЕБТЕС», Тец-1 «Захщенерго»; тема «Модершзащ; лазерних pißHeMipiß для режиму неперервного в1брацшног< завантаження шихти». /Госп. floroBip № 3/10, 1997-1999р. AI «Гостомельський склозавод», Кшв, Дослщний завод ФМ1 НАЬ УкраТни, Центр стратепчних дослщжень «ЕБТЕС»; тема «Розробк, мeтoдiв синтезу прийнятгя piiueHb на управлшня в умовах д збурень i обмежень на потоки pecypciß». 1998-1999 р., Державин] науково-дослщний шститут шформацшо1 шфраструктури, Цент] стратепчних дослщжень «ЕБТЕС».

Мета i задач! дослщження. Розроблення i обгрунтуванн мето;пв синтезу структури керуючих систем з лазерним; спостер!гачами, формування шформащ1 про стан об'скту шляхо) опрацювання лазерного сигналу i синтез робастних стратеп управлшня технолопчними процесами в умовах дп сильни збурень, обмежень на шформацшш, матер1альш та енергетич^ ресурса.

Досягнення мети здшснюеться шляхом:

— розроблення метод1в синтезу моделей структури i анал13 динамки об'екту управлшня на ochobi шформацшно-ресурснс концепци:

— розроблення процедур i розв'язання проблемних цшьових зада автоматизацп, axi забезпечують робастшсть технолопчни систем управлшня з використанням лазерних cncxepiraqiß 'i стану;

— розроблення i обгрунтування структури робастних лазерни cnocTepira4iB траекторп стану технолопчних систем високотемпературним внутршшм середовищем;

— обгрунтування методик i процедур забезпечення робастнос стратепй автоматичного управлшня i вщповщних im алгоритм: опрацювання даних для прийняття керуючих рниень в умовг да сильних завад i збурень.

Наукова новизна роботи. В робот1 на основ! виконанг-теоретичних та експериментальних дослщжень структури динамжи технолопчпих процеив розв'язано нову науково-техн!чь проблему: створення концепцш, метод1в i засоб1в шформацшн ресурсного анализу i синтезу робастних автоматичних систе управлшня стохастичними технолопчними процесами, збуреш

:тан яких оцшюеться спостер1гача.ми, що використовують лазерне юндування для вщбору даних про Ух протжання.

При цьому отримано таю нов1 науков! результата:

. сформульовано концепшю та обгрунтовано методику шалппчно-шформацшного опису клаав моделей: моделей сигнал!в тро стан дослщжуваних систем, формувач1в образ1в динам!чних :итуацш, алгоритлив 1 засоб!в Ух розшзнавання, моделей цшьових збраз1в, моделей об'егпв управлшня р1зно1 ф!зико-х!м!чноУ 1рироди, моделей спостер1гач1в динам1чного стану, процесор1в фийняття ршень;

• розроблено методи синтезу робастшк систем керування на пдстав! введеного поняття цшьового простору 1 цшеспрямованоУ ггруктури, яким даш строп означення в рамках шформашйно-эесурсноУ концепщ! та показано, що запропонована методолопя эозвивае класичну теорш управлшня 1 прийняття р1шень. е эб'еднуюча для р1зних предметних областей класичноТ теор'и гвтоматичного регулювання;

• обгрунтовано математичну 1 лопчну структури моделей юведшки системи в простор! шлей 1 лопчш алгоритми процедури |юрмування цшьових задач як способу розв'язання проблемних физових ситуацш в технолопчшй систем! при ди завад;

. показано, на пщстав1 анал!зу розз'язк!в штегро-тиференщальних р!внянь балансу ресурс!в об'екту управл!ння, шо 1хн! траектор!! вщображають стан об'екту при збуреннях. а гюведшка Ух в шльовому простор! визначаеться робастнпми класамн стратег!!' управл!ння, як! забезпечують утримання системи в межах допустимих вщхилень, заданих в цшьовому простор! цшеспрямованоУ автоматично'! системи керування;

• розширено ! обгрунтовано з урахуванням результате проведених дослщжень поняття стратепУ управл!ння як засобу реал!защУ процедури розв'язання цшьовоУ задач!, обгрунтовано методику синтезу робастних клаав моделей стратепй прийняття р!шень, показано, що поняття модел1 цш, цшьового простору, стратег!'! досягнення цш! с базовими в процедурах синтезу процесор!в, як1 реал!зують стратег!'! прийняття цшьових р1шень;

• розроблено та обгрунтовано шформащйно-ресурсну модель структури ¡ерарх!чно1 системи управлшня, а також синтезовано класи стратепй прийняття рплень як зааб реал!зац!У процедури розв'язання проблемних цшьових задач, яю виникають в технолопчних системах при дп сильних збурень ! завад в умовах обмеження наявних ресурав;

• розроблено та обгрунтовано на основ! процедури

декомпозицп фазового простору системи, методи та алгоритм! синтезу структури i динамжи систем управлшня технолопчним! процесами, для спостереження за станом яких використовуют] лазершшформацшно-вим!рювальш пристроТ.

Практична значуипсть отриманих результате. Розроблеш ] poooTi методи та алгоритми синтезу структури i динамики систе,\ автоматичного управлшня технолопчними процесами, як характеризуются високотемпературним та' агресивнт середовищем, стан яких визначаеться за допомогою лазерни; щформацшно-вим1рювальних перетворювач!в, дали можливют створити засоби:

. для дистанцшного контролю змщення р1вня скломаси : скловарннш neni 31 стохастичною структурою поверхнг,

• для дистанцшного контролю змщення i в1браци oci турбш енергоблок-iB електростанцш;

. алгоритми опрацювання отриманих даних для управлшн технолопчним процесом в умовах ди збурень i завад;

. тдвищити точн1сть пщтримки заданих параметр1в режим! технолопчних процеав, що вщповщно привело до пщвищенн якост! продукцп, економи матер]'альних i енергетичних pecypcii росту продуктивность

Реал1защя i впровадження результате роботи. На ochoi розроблених метод)в створенк

. лазерш системи стабшзацй" р!вня з точшстю пщтриманн вщносно заданого ±(0,05+0,5) мм,

• лазерш контролери змщення i Biöpaui'i oci турбш енергобиоюв електростанцш з точшстю вщбору даних [0,005-0,01 мм,

• лазерш контролери мутносп технолопчного середовища прозорост1 скла з цифровим вщбором даних [0,01%],

• процесори обробки лазерних сигнал1в, координат! фотоприймач1 для прийому i видшення лазерних снгнал!в на фо! оптичних i електричних завад, аналогов! процесори ощнюванн параметр1в траекторй стану,

. лазерш (газов1 i нашвпровщниковО випром1нюва< пщвищено1' над!Йност1 як генератори зондуючих сигнал!] стохастичн! процесори прийняття pimeHb для автоматичног керування технолопчними процесами.

Теоретичш i практичш результати дисертацн використано да модершзаци систем керування процесом скловаршня у скловарнк печах AT "Гостомельський склозавод", "Бучанський склозавод

Житомирський експерементальний завод медичного шкла'"; в авчальному процеа УкраТнськоТ академп друкарства при ¡дготовщ MaricTpiB" за напрямком "Комп'тотерно-ттегроваш -гхнологп" для спещальносп 6.0910 "Електронш апарати.

Апробащя результатш дисертаин. Основш науков1 результата а положения дисертацшноТ роботи доповщалнсь i обговорювалнсь а м1Жнародних, всесоюзних, республжанських та галузевих ауково-техшчних конференциях та школах-семшарах. а саме: ¡сесоюзн. наук.-техн. конференцй «Лазерш засоби в наущ i техтцЬ> КиТв, 1985); ВНТ конференцн «Статистичш методи, теор!я i еретворення " шформацшних сишал1в» (Кит, 1985); Автоматизащя процеЫв виробництва буд1вельних MaTepianiB» КиТв, 1986); Всесоюз. шк.-семшар. «Системолопя. М1ждисцип-¡нарш дослщження i проектування складних систем» (Льв1в, 1988990); Республ. конф. «Пщвищення ефективносп i якосп процеав i парата xiMi4HHx виробництв» (Льв1в, 1988); наук, селннарах Стохастичш вим1'рювальш системи i сигнали» (Льв1в, 1985); Однорщш обчислювальш середовища i структури» (Льв1в; 1989); Автоматизащя в склоробнш промисловосп» ( Khib, 1990): Використання математичних метод1в i ЕОМ в задачах екологп» Льв!в, 1990); «Юбернетика i моделговання систем з\ з.\пнною труктурою, яю розвиваються» (Славськ, 1990); Всесоюз. наук. ;онф. «Методи зображення i опрашовання випадкових процеав i юл1в» (XapxiB, 199!); М1жнар. конф. «1нформашпш технологи в шал1з1 зображень i розшзнаванш образ1В 1TIAPR-90» (Льв1в. 1990): кеукраТиськш наук. конф. «Автоматика», (КиТв 199-1, 1998: Льв1в 995, Черкаси 1997); ВсеукраТнськш м1жнар. конф. "з оброблення игнал1в i зображень та розшзнавання образ1в «Укр ОБРА3-94» КиТв, 1994); "UKROBRAZ-96" (КиТв, 1996); Miacnap. конф. «Теор1я i ехшка передач!, прийому i опрацювання щформаш'Т» (Туапсе, 995-1999); М1жнар. конф. «Розшзнавання образ1в i анал1з юбражень. HoBi шформацшт технолоп'Т» (Ульяшвськ 1995): vli>KHap. конф. «Computer Technology-94» (Льв1в, 1994); Mi-жиар. сонф. «Застосування лазер1в в бюлогп i медицин!» (КиТв, 1995): уПжнар. наук.-тех. конф. «Розробка та застосування математичних летод1в в науково-техшчних дослщженнях» (Льв1в, 1995); .\Пжнар. 1аук.-тех. конф. «ОС-95» «Сучасш методи обробки сигнал1з у ;истемах вим1рювання, контролю, д1агностики управлшня (Мшськ. 1995); М1жнар. конф. «Комп'ютерш технологи в друкарствг шгоритми, сигнали, системи» (Льв1в, 1996); М1жнар. конф. <Розробка та застосування математичних метод1в у науково-

техшчних дослщженнях» (JIbbîb, 1996); М:жнар. конф. «Signa analysis and prediction» (Eurasip, Прага, 1997); 1УПжнар. kohîJ «Pattern recognition and information processing» (Мшськ, 1997, 1999^ / КПжнар. конф. «TCSTN'2000» (Славсько, 2000).

Пyблiкaцiï. Ochobhî результата дисертацп викладеш в 2 опублжованих наукових працях, в тому чиаш 5 монографш, 1 статей в наукових журналах та зб1рниках наукових праць, 1 патен Украши.

Структура та обсяг роботи. Дисертацшна робота складаеться вступу, семи роздшв, bhchobkîb та додатав. Робота викладена н 509 сторонках i мктить 248 cropiHOK основного тексту, 113 рисунки список л1тератури i3 411 найменувань.

ОСНОВНИЙ 3MICT РОБОТИ

У встуш обгрунтовано aктyaльнicть дисертащйно!' робот! сформульовано ïï мету i задачи яю необхщно розв'язати, подан KopoTKi анотацп роздшв дисертацп.

В першому роздии розглядаються технолопчш процеси стохастичною структурою, формулюеться i обгрунтовуетьс проблема анализу, синтезу i проектування робастних систе управлшня такими процесами з лазерними спостер1гачами, я1 функшонують в умовах сильних збурень. Схарактеризовано ста дослщжень в облает! анал1зу i синтезу робастних систем управлшн у високотехнолопчних галузях виробництва (ав1ащя, енергетика при цьому виявилось, що використовуваш методи не дають змог розв'язати проблему забезпечення стшкосп при сильних (груби; збуреннях шформацшно"1 та енергетично'1 структури об'ект yпpaвлiння. Показано, що класичш методи моделювання систе управлшня на ochobî використання диференщальних р1внянь да опису ïx динамжи, не е в функцюнальному та структурному сен повними, тому що не вщображають шформацшну i енергетичк структуру технолопчного об'екту. 3 точки зору методологи розв': зання задач синтезу необхщно доповнити ïï, bbîbluh моде: цшеспрямованих структур i спряжепих з ними цшьових npocTopi: модел! джерел збурень, MOfleni шформацшно-енергетичн! взаемоди при вщбор! шформацп, модел1 алгорш^в вщбор виявлення i опрацювання сигналт про стан об'екту, як! е базовим для формування процедур прийняття цшьових рииень. Процедур синтезу робастних систем автоматичного управлшня грунтуеты на пошуку вщповщносп м!ж проблемною цшьовою задачею класом еталонних систем управлшня, яю з певним ступене

щекватносп моделюють розв'язки р1внянь динамжи в простор! :ташв. Виходячи з цього розроблена шформацшно-ресурсна сонцепщя для реал1зацп процедур модешовання 1 синтезу штоматичних систем.

В процедур! синтезу робастних систем управл!ння ¡апропоновано використати системну ¡ерархда опису р!вн!в модел! гехнолопчно'! системи: л!нгв!стичний опис модел! об'екту; георетико-множинне в!дображення структури 1 динамжи алгебричн! ! тополопчш модел!) технологично! системи; лопко-латематичш модел! процеав управл!ння ! моделей вщображення ;итуащй, як\ стали основою створення методики дослщження з зикористанням шформацшно-ресурсноТ концепца].

В другому роздш на основ! дослщження ознак структурно'! ;тшкосп ! грубост! динам!чних диференщальних систем в сена Пяпунова, Андронова, Пуанкаре:- обгрунтовано положения про яедостатшсть апарату теори диференц!альних р!внянь ! критер!'!в Пяпунова для реалкащУ процедури синтезу робастних систем.

Показано, що перша теорема Ляпунова виконуеться при умов! [снування джерел енерг!'!, як! забезпечують управляюч! д!Т незалежно в!д потужност! збурень, що вимагае моментально'! оцшки ситуацп при вщхиленш трасктор!'! вщ стану р!вноваги.

Для системи управл!ння з лазер ними спостер!гачами умова миттево!" ощнки не виконуеться, оскшьки необхщний певний ¡нтервал часу для опращовання лазерного сигналу, який переносить вщомосп не тшьки про параметри стану, а також шформацпо про вплив збурюючих фактор!в на технолопчний процес, як! мають змшну динамжу в час! ! вдаосяться до клас!в процеав з обмеженою енерг!ею ! потужн!стю в сенс! енергетично'! теори сигнал!в Драгана Я.П. Тому пряме управлшня з використанням концепц!й динам1Чного програмування ! реального керування не можливе за рахунок похибок у визначенш моменпв часу переключения при формуванш команд процесором прийняття автоматичних рпцень (рис.1.).

Щоб одержати шформацпо про збурений стан системи. моделюються ситуацп з використанням випадкових проиес!в з обмеженою середньою потужшстю. що дае змогу дослцшти динам!ку об'екту управлшня для р!зних тигав можливих ситуашй в технолопчнш структур! на протяз! компани и функц!онування. На рис.2 показано змшу режиму управл!ння за рахунок дн збурень на протяз! доби. Вона мае стохастичну структуру з добовою ритмжою, що вщображае динам!чш зм!ни р!вня збурено"! поверхн! (як параметру стану технолог!чного об'екту) в реактор! скловарно!'

Рис.1. В шиш збуреиь

на процсс управлшия

1еч1, що е об'ектом керування технолопчноУ системи.

Траектор1я змши р1вня розплавлено'1 скломаси вщображае эозбаланс поток'шресурав в реактор1 при ди збурень як на канали тодач1 матер1альних 1 енергетичних ресурав, так 1 на його гермодинам1чний режим. Вщб1р даних про р1вень поверхш 31 ;тохастичною структурою, яка формуеться пщ впливом змши лараметр1В збуреного технолопчного середовища (тиск, температура, термодипамжа вихрових потоюв) вщбуваеться в зош контролю об'екту з використанням лазерного зондування. Зондуючий \ вщбитий лазерш промеш характеризуються певною часовою I просторово-енергетичною структурою, яка модулюеться при взаемоди з1 стохастичною поверхнею з1 змшним р1внем, що приводить до нестацюнарного характеру параметр1в вщбитого сигналу 1 розмитост! ощнок траектори р1вня в канал1 контролю системи керування технолопчним процесом.

Така ситуащя вимагае перегляду класичйо!" концепшТ управлшня 1 процедур синтезу систем автоматичного керування з вщ'емним зворотшм зв'язком, способов забезпечения IX спйкосп 1 робастность

Введения клаав випадкових процеае з обмеженою енерпею 1 потужшстю, виявило енергетичний характер проблеми забезпечения стшкост1 в ceнci Ляпунова, а отримат траектори розв'язання диференщальних р1внянь, в яких модел1 управляючих 1 збурюючих Д1Й описуються в рамках енергетичноТ теор1'1 ПКВП (перюдично корельованих випадковпх процеав) будуть тод1 ¡зоморфш структур! 1 стратеги поведшки системи у виглядк

де: ри — потужшсть управляючих дш, Л — потужшсть збурення, РБугО* — проблемна ситуащя в динамгчшй систему ; — пара.метри стану, и — управлшня, — оператор системи.

Клас диференщального р1вняння в такому вигляд! визначае стратепто компенсаци збурень 1 вщповщно структуру системи автоматичного управлшня з вщ'емним зворотшм зв'язком. стшюсть яко'1 визначаеться вщповщною функщею Ляпунова для вибрано1 параметричн01 модели а гранищ стшкосп при ди збурень задаються Е)-розбиттям. При змш! ситуащ1 в систем! за рахунок дп сильних збурень потоюв ресурав, канал!в спостереження, викид1в. система втрачае як ¡нформацшну, так \ енергетичну стшюсть — тобто об'ем ресурав недостатнш для утримання и в сташ

р!вноваги, а спотворення даних в каналах вим1рювання 1 контролк в результат! опрацювання Тх в систем! зворотнього зв'язк} приводить до дезшформаци системи.

3 першоУ теореми Ляпунова випливае, що для забезпеченн стшкосп системи при дГх збурень необхщна миттева щентифшаш траектори стану, що не вщповщае реальним умовам. Друга теорем Ляпунова про асимптотичну стшкють вимагае термшального час) за який система приходить до стану р!вноваги теля да сильни збурень 1 викид1в. Тод1 функщя Ляпунова визначае енергетичь затрати, необхщш для виведення системи з1 збуреного стану задану область нормального функщонування з певним ступене] ризику не попасти в не"! при сильних викидах.

Така точка зору е основою переходу вщ стратеги компенсаш шо реал13уеться в систем! з! зворотн!м вщемним зв'язком, д ситуашйнего управл!ння з набором клаав стратёг!й спостереженн динам!чного стану ! стратепй прийняття ршень для досягненн шлк шо грунтуеться на введених поняттях цшьовоУ облает цшьового простору ! ¡нформащйно-ресурсноУ концепц! Ситуацшне управл!ння об'ектом технолопчно'Т системи в умовах д обмежень на ресурси ! сильних збуреннях реал!зустьс цшеспрямованою системою, синтезованою на основ! шформацшне рес)'рсн01 концепц1У, яка вводить вщповщн! р!вш ¡ерарх!!' в структур!:

— ресурсний, де проходять ф"13ико-х!м1чш енергетич! перетворення при протжанш технолопчного пронесу;

— шформацшний, який вщображае процеси в!дбору, опрацюванн даних, формування образ!в ситуацш ! Ух класифжацш прийняття цшьових р!шень на основ! оцшок динам!чни ситуащй.

Стратег!я прийняття р!шень визначаеться структурою цшьов« задач! на основ! конусу допустимих траекторш руху до мети цшьовому простор! системи, який розбиваеться на облас нормального ! авар!йного режим!в. Процедура виконанк командних р!шень побудова на перев!рщ гшотез про положенн поточно'Т траектор!У робастноУ оцшки параметру стану вщносн мети в цшьовому простор!, згщно з яким приймаеться управляют д'1я, узгоджена з1 стратепями досягнення локально"! ! глобальн( мети функц!онування ! вибраними методами розв'язання зада1 управления.

Застосування енергетичноУ концепци з теорп сигнал!в дг обгрунтування адекватних розглядуван!й ситуашУ нових моделе

:нгнал1в у вигляд1 випадкових процеав з обмежиними гнергетичними характеристиками — енерпею (клас в) та середньою потужшстю (клас тг), зокрема пщклаав останнього: "псрюдично, полшерюдично та майже перюдично корельованих, а також введена шформацшно-ресурсна концептдя прийняття ршлень дае змогу видшити в фазовому простор! область максимально! точности пщтримання стану р1вноваги 1 область грубосп системи при наявних обмеженнях енергетичних ресурав (рис.3). Звпси випливае, що для того, щоб отримати максимальну точшсть слщкування, необхщно забезпечити максимальний конус змши швидкост! поток!в ресурав при ди збурень. При наявних обмеженнях на ресурси Тх об'ем недостатшй для компенсацп збурень, що приводить до розмитост! смуги стабшьност! об'екту \ системи керування.

В третьому роздШ обгрунтовано концепцпо спостернача динам!чного стану об'екту управлшня шляхом щтелектуал!заш"! системи зворотнього зв'язку, проанал!зоваш можлив1 класи стратепй, що пов'язаш з моделями просторово-часовоТ \ енсргстично! взаемодп лазерного промсня з зоною зондування. Описано процедуру реал'пацп запропонованих стратеги спостереження, виходячи з методу дистанцшного зондування, що реал1зуеть ся лазерного ¡нформащйною системою, основною задачею яко! е формування образу ситуаци в шльовому простор! системы в реальному поточному час!. Введения концепш! ¡нтелектуал1зацп зворотнього зв'язку ! застосування енергетично! теори розп!знавання образ!в, обгрунтовуе алгоритми'опрацювання лазерних снгнал!в з точки зору в!дбору шформацн про стан об'екту на основ! енергетично! м!ри при оцшюванш вщхилення траекторп системи вщносно еталонно! (цшьово!).

Для проектування шформацшно-вим^рювальних систем, як спостер!гач!в динам!чного стану, обгрунтовано процедуру синтезу у вигляд! посл!довност! виконання етап1в розв'язання задач! на основ! шформацшних перетворень вдабраних сигнал!в зпдно з цшьовою д!а1 рамою. Ц! перетворення полягають в иентифжаш! проблемно!' ситуаци ! формуванн! цщьово'! задач! спостереження в рамках стратеги розв'язання проблемно! задач! управлшня процесом компенсацп' збурень. Послщовно виконуеться: спряжения стратеп! спостереження з структурою фазового простору, шльово'! облает! системи керування з просторами сташв 1 цшьовим.

Для побудови (синтезу) структури ШВС проведено досл!дження 1 вериф!ковано модел! структури технолог!чного

процесу 1 модел1 просторово-енергетичних перетворень в зош локацй' стану об'екту, при цьому враховано стохастичний характер: поверхн! скломаси, оптичних сигнал1в, канал!в впливу завад. Обгрунтовано модель процедури синтезу алгоритму вщбору ¡нформаш! про стан технолопчного процесу, що являе собою послшовшсть шформацшних процедур в просторово-енергетичних перетвореннях згщно з алгоритмами, яю вщображають модулящю лазерного променя для забезпечення його шформацшно'! стшкостт Опрацьоваш сигнали в подальшому використовуються для формування образ1в динам1чних ситуацш в цшьовому простор! САУ-ТП.

Запропоноваш процедури \ алгоритми опрацювання визначають модель декомпозицй процесу спостереження при реал1зацй процедури синтезу структури лазерного спостер^гача стану т?хнолопчного процесу. Показано, що система спостереження, синтезована з використанням методу лазерного зондування, е штелектуальною структурою, яка виконуе функцй: зондуе стан технолопчно'! структури в реальному чаЫ, видае даш про поточну траекторда, спотворену завалами; ошнюе параметри траекторй стану вщносно стану р1вн0ваги на основ! робастних статистик, формуе образ поточно! ситуацй в цшьовому простор! системи керування.

Процедура класифжацЙ ситуацй задаеться у вигляд! процесу пор1вняння з ранговим репером параметр!в поточно!траекторй

1 гя )"1|}): Рг «/.{н,-: в(г) е ]= 1

де: 12г — ¡нтервал значень параметру еталонного стану для класу з /г,- рангом, який визначае код ситуацй в цшьовому простор! системи управлшня технолог!чним процесом. Образ динам!чно! ситуацй', щентифшований вщносно рангу класу, визначае щформацпо про енергетичне положения траекторй розбалансу ресурав ! вказуе напрям вибору керуючих дш, зг!дно з напрямком руху до цшьово! област1 в простор! стан'ш об'екту керування. Стохастичне р!вняння динамжи на ¡нтервал! спостереження при п-каналах передач! ресурс!в мае вигляд:

,+Г- ■ Г л ш

I 1'=1 1=1

Тод! ризик класифжацЙ ситуащй визначаеться:

Рг еь\н;, Ол,,\tmkkzit |Г„)]е К1.Яа„х[<?(дг,-)]] = (1 - е,); еК£)г атт;

{к1!КаЯ11}-+ и,-,(и; е КНт(и| С,-)), и; -» {/^„Д

; {л';} — наб[р команд для реал!зацн управления и,.

Лазерне зондування траекторп стану екв1валептие пронесу хскретизацп обвщноТ змщення траекторп р1вня вщносно базового 0 з частотою модуляцп е[45<нх500]Гц, яка перевищуе найвищу эмпоненту спектру флуктуаци рёвня. Для виявлення оптичних изерних 1мпульс1в, як! зондують р1вень стохастичноТ поверхш, зобхщне енёргетичне узгодження приймача сигналу з вибитим азерним. Процедури синтезу робастних алгоритмов селекип рийнятих лазерних сигналив; алгоритмов декомпозици функци пливу Г'юбера, яка визначае тип робастносп алгоритм ¡в иявлення 1 оцшення параметр!в стану; алгоритм1в формування браз1в ситуацш, узгоджуються з1 структурою цшьового простору \ гратепями досягнення мети, виходячи з процесу декомпозици газового простору системи керування.

Декомпозивдя фазового простору на зони точност!- [ грубост: аведена на рис.3. Процедура декомпозици фазового простору ого спряжения з цшьовим простором, функщею Ляпунова изику покладена в основу параметризашТ" стратегий пршшяття ¡шень на управлшня технолопчним об'ектом в умовах дп збурень.

В концептуальному план! задач! лазерного зондування :араметр1в стану об'екту управлшня в шформашйному сена е лфшими, н!ж локащйш, бо вимагають для свого розв'язання раховувати вплив збурень як на об'ект, так 1 на спостерпач. шо [риводить до необхщносп комплексування метод ¡в локашТ. ■раекторноТ фшьтраци, робастного оцшювання 1 енерггтичноТ •еор1Т' сигнал1в. Структурна схема процесу спостереження раектори р1вня наведена на рис.4.

Послщовност! взаемних шформацшних перетворень в нльовому простор! ! простор! стан!в технолопчно'! структур« с основою синтезу процедури формування стратегш управления I рафу дерева ршень, а наслщком !'х Д11 е ошнка затрат /правляючих ресурст для утримання системи в смуз! еталокноУ траекторп руху 1 ступеня ризику потрапити в авар!йну зону. Структура ¡зоморф!зм!в на розбитп цшьового простору, зпдно з лратег!ею управл!ння ! процедурою класифжацп ситуашк визначае модель формування функщ! ризику

If.

I

IP-!

7Э

■We

IRci

Am(t.B)

AMI

A,(ZJ

MM.)

XfFd

ГСП„ I J № fit) A,r(r,t)

ГСП, ,

>](t) Af(r.t)

1

я Z

anD

ГЭС 2t

59

Вхай

MdsltlTa)

Ff

Fi

2»

вав

и* ^ooclz-i) и„

— —

и» l-h и.

miO.) fid) Ш7 /£7<x ¿f«7

Ш folrf

Piic.4. Структурна схема пронесу спостереження дпнам1чного

стану

Рис.3. Декомиозицт фазового простору

4 ,

г V . /-! ' _ . ----- ------------

' KISK -'j_______ . . ------ 2

ie: Az,t(c,r) = z(r,-,g)-:0c — розбаланс траекторп стану вщносно лшп." лвноваги z0c> l~a>la — гранпщ аваршних областей, vL — Тяпуновська область стшкостк

Декомпозищя функцй ризику вщносно розбиття на класи i троцедури рангування штервал1в параметру, стану технологичного iponecy мае вигляд, поданий на рис.3 i задае розбиття фазового "¡ростору на область максимально'1 ТОЧНОСТ1 F„fa4 {max.r",max.v"} i максимально! грубосп при дй' сильних збурень

VL | max .г +, max л: ~ | Л < Г„), V«,x <= VL ,

ш власне визначають класи допустимих ситуашй прийняття дшьових piuieHb при наявних обмеженнях pecypciß i форми функшй лтрафу, ризику. Функцюнали якостл тод! задаються через функцП' гнергетичних витрат, що забезпечують мппмальний ризик виходу з юни керованосп або через мшмальну дисперсию вщхилень граекторп при дпзбурень на ¡нтервал1 термшального керування.

На основ! проведения промислових дослщжень i використання 2нергетично1 Teopii сигнал1в, як адекватного опису динамики эб'екту управлшня, розроблено методику синтезу робастних тазерни.х спостернач1в для вщбору i опрацювання даних про стан :кладних гехнолопчнпх об'еюпв. Зокрема, для забезпечення коректиого ощнювання параметр1в стану технолопчного npouecv :кловаршня з високотемпературним середовищем [1500-1800 С] эозроблено лазерну систему контролю р1вня поверхш скломаси в :кловарн1Й печ1. Обгрунтовано методику синтезу структури робастного лазерного спостершача i проведено анал}з динамки три дп сильних збурень як на технолопчний прочее, так \ на канал зим1рювання. На рис.5 наведено схему об'екту управлшня, де МОУ — модель об'екту управлшня структурна, IR — джерело pecypciß; [NF — джерело збурень технолопчного пронесу вщносно параметр1В температури, тиску, швидкосп термодинам!чних noTOKiß; TRD — термодинам1чний енергетичний реактор; ATs — модель опису технолопчного прочесу через функшональш перетворення; Фт, Фе, Фр, Фга — модел1 динам1чних потоюв pecypciß; ФФР, ФФ), — модел1 форм1вних фшьтр1в параметру стану об'екту; Z,„ ¿гК0, ZQ, Z„s — модел1 параметр!В стану технолопчно!

системи в робочш зош1 зоьп локаци.

В четвертому роздин формуються моделью типов! задач1 синтезу систем автоматичного управлшня технолопчними проиесами. Показано, що в класичних методах анал!зу 1 синтезу САУ-ТП, етап формшшацп проблемно!' ситуаци в технолопчнш структур! 1 формування цшьовоУ задач! виведений за рамки процесу управлшня, що зменшуе !'х ефективн!сть. Запропонована процедура синтезу виступае як методолопя розв'язания проблемно"! ситуаци, що склалась в технолопчнш структур! при ди збурень ! наявних обмеженнях на ресурси. Процедура синтезу САУ-ТП грунтуеться на пошуку !зоморф!зм!в м!ж елементами структури системи 1 !х функцюнально-щльовими властивостями, що е компонентами стратег!!' розв'язання цшьових задач з визначеними критер!ями якосп.

На верхньому р!вн1 штелектуально! ¡ерархн процедура синтезу САУ-ТП реал!зуеться через концептуальну базу знань, понятшний апарат я ко! дае пщстави сформувати однозначний коректний опис структури цшьовоТ задач! ! вщповщно знайти клас ¡зоморфно! структури, призначено! для розв'язання згадано! задач!. Наступним кроком розв'язання проблеми синтезу САУ-ТП е розроблення методологи забезпечення робастних властивостей стратепй управл!ння ! спостереження за станом технолопчного процесу, шо грунтуеться на енергетичному та ¡нформац!йному узгодженн! параметр!в САУ-ТП ! стратепй спостереження, управлшня в умовах дп снльних збурень ! завад. Стаб!льн!сть функц!онування технолопчно! системи ! забезпечення ст!йкост! протжання процес!в при Д11 збурень р!зно! ф!зично! природи грунтуеться на використанш робастних процедур прийняття р!шень ! розп!знавання образ!в динам!чних ситуац!й; робастних рангових та ¡нтервальних статистиках для синтезу алгоргпгив опрацювання даних про поточний стан технолопчного процесу. Коректне ошнювання даних, в!дображених з допомогою лазерного зондування середовища технолог!чного об'екту в зон! локацй при дп сильних завад оптично! 1 електромагштно! природи, грунтуеться на адекватних цшьовш задач! методах ! алгоритмах опрацювання траекторш стану. Ц! умови забезпечуються при енергетичному узгодженн! сигнал!в зондування ! параметр!в стану вщносно алгоритм!в в!дбору даних; оптим!зацй структури зондуючих сигнал1в ! '!х завадост!йкост1 вщносно клаав можливих технолог!чних збурень; використанш робастних алгоритм!в формування образ!в динам!чних ситуац1й в щльовому простор! системи управлшня ! процедурах !х ефективно! класиф!кацп.

vrr-f

■ i ) -öl.I. SJ.

Г

_м

Sircz •

U(V><) , и (Ф*,)

iï

rrnrajM"

i

Br(ÏDTS)

ET

£

EHÎ

a (¿H

It

a4

-ft. -

* 5з

Д) à

41

--0-

J7

f >

С > >

... с \

N •= Fi

П

Pi!c.5. Структурна схема оиЧкгу ynpan.iimin

Рмс.6. Модель of.Yicry yiipaïuiiiiiin з псрстпорснням виду снсргП

При рештацп процедури синтезу САУ-ТП маемо таю р!вн! ¡ерарх'п" розв'язання задач! при створенш моделей систем управления в умовах ди збурень: задач! побудови опису модел1 фёзико-х1м1Чних перетворень технолопчшй структур!; задач! верифшац'п та щентиф!кащ1 структури, динам!ки технолопчного процесу 1 джерел збурень, завад. Модель об'екту управлшня з генеращею ! комплексним перетворенням виду енергн наведена на рис.6. Основн! позначення на рисунку: 011^, 1ЛТ1 — глобальш ! локальн! джерела ресурЫв, А08т (КЕ,х11Е,)— автогенераторна термодинам!чна система з реагентами RE¡ ; Атпь Атт — функц!онали ф!зико-х!м!чних ! енергетичних технолог!чних перетворень при формуванш продукцп, <3Ч, Фч, Фк, QA, Ъ — параметри стану, 8У3 — зона лазерного зондування, ЫБи — модель спостер!гаючоТ лазерноТ' системи, ЪЪ М[ОУ05] — база знань моделей об'ект!в управл!ння технолог!чноТ системи.

Процедура синтезу системи керувания технолопчним проиесом (ТП) грунтуеться на моделях щльових задач ! кризових ситуашях та стратег!ях !'х розв'язання, а траектори руху до цш вшображаються проектантом в цшьовому еталонно"! системи керування.

При спряжен! фазового простору з простором сташв та шльовим простором, класу управляючих Д1Й, нацшених на досягнення мети, ставиться у вщповщшсть наб!р характерних параметр!в, що визначають динамку ТП ! стратегио прийняття р!шень, адекватних цшьовим задачам функц'юнування технолопчно"! структури.

Параметрами рангування в процедур! альтернативного вибору стратеги керування виступають впорядковаш штервали значень функцюналу якост! ! ризику вщносно допустимих вщхилень траектори стану в реальному час! вщ цшьовоё.

Результатом реал!зац!Т' стратег!'! управл!ння, в рамках створено"! процедури розв'язання проблемно"! задач!, с забезпечення гарантованого усшху при м!н!мум! затрат на виконання керуючих дш енергетичних та матер!альних ресурсёв. Лазерне зондування параметру стану виконуе проекцшне перетворення ¡нтервалу допустимих сташв, де кожному значению параметра вщповщае точкова оцшка з допуском (±Дг|£>о) при м!н!мальному р!вш шум!в в каналах спостер!гача, а при ди збурень змшюеться структура динамёчних процес!в, точков! оцшки розмиваються ! стають штервальними. Гнтервал значень параметру стану, при якому САУ-ТП перебувае в заданому режим!, визначаеться з умови мнимуму

ризику i мшмуму функпп Ляпунова:

Vce y„{Zr): /„ иг-{.Vrra/i." j7m), „roio j._______

Интервал значень границь оптимального та аваршного режиму визначае оцшку конусу допустимих швидкостей потаюв pecypciB:

г Гт, г maxi-„ min lz„ 1 maxA0„ = -=-;-- j,

IT mm max

яе: ( = —) —максимальна, rml„ dr ■ и

{ ,)->v;{u)-utoPv(vK))

T ■ fit <-

-,-,--сv*w мшшальна

швидкосп подач! поток!в pecypciB в термодинам!чний реактор технолопчного об'екту, в якому формуеться необхщна продукц!я.

Введения функци ризику i и декомпозищя в шльовому простор! системи управл!ння в!дносно робочоУ i аваршноТ зони с пщставою формування процедури рангування клаав САУ-ТП i стратепй керування, якщо вибрано клас стратег!!' досягнення шли що зумовлюе BHoip структури системи керування технолопчннм процесом.

Процедура прийняття р!шень на управл!ння зображена у вигляд! модели д^аграми лопко-шформацшних перетворень пронесу реал!зашУ шльових задач на цикл)" терм!нального часу: (.StrulxOy - 777) -> ( D Y.\:F{x,t,4,u) - = с„ tt ->

/ilgl М^ОДш

[,*№[&/>]-► А}£и,]"м]-> (Лпфи-ТП)),

де: К1\рсг\ — клас проблемних задач управлшня технолопчннм процесом; — стратепя управл!ння процесом досягнення

цш технолопчною структурою; | — алгоритмы оцшювання даних; А\%гой5у{\ — алгоритм формування образу динам!чно!

ситуацп в шльовому простор!; — алгоритм формування

управляючих д!й; /Н«а"4] — алгоритм класифжацп ситуашн: — алгоритм спостереження сташв, Би-ишзи — структура системи.

Просторово-часова структура ц'шьового простору системи управл!ння мае бульову структуру розбиття на множини клаав динам!чних ситуащй 1 визначае базис побудови граф!в дерева р!шень.

При дп завад проходить дезшформащя систсми управлжня I

тому необхщно прогнозувати можлив) ситуаци вщхилення траектори вщ цшьового напрямку руху.

В п'ятому роздМ сформовано 1 обгрунтовано шформацшно-ресурсну концепцпо анал1зу юнуючих 1 синтезу нових структур керування у вщповщносп до стратепй розв'язання проблемних цшьових 1 ситуацшних задач. Розвинено системний та шформащйно-ресурсний пщхщ, який е основою формулювання задач управлшня; вибору стратепй ров'язання проблемних 1 ситуацшних задач; синтезу структур процеав для реал1заци вибраних стратеги, опти\пзацн 1 адаптаци при дёУ збурень.

1нформацшно-ресурсний метод синтезу САУ-ТП використовуе стратегио утримання балансу матер1альних \ енергетичних ресурав при виконанш умови Т'х достатност! для компенсаци д1ючих збурень, виходячи з робастно'Т оцшки стану об'екту управлшня технолопчноУ системи.

1нформацшне оцшювання розбалансу потоюв ресурс"1В 1 процедура прийняття управлшських рёшень грунтуеться на пор1Внянн1 поточноУ збуреноУ та еталонноУ траекторш, рангуванш Т'х статистичних параметрш. Введения процедури розбиття на класи ¡нтервалу параметру стану 1 терминального циклу управлшня покладено в методику синтезу алгоритмёв перевёрки гшотез про поведшку параметрш траектори в шльовому простор! системи и класифжашУ \ прийняття ршень, виходячи з динамшних ситуацш, якч склались при дГТ збурень, з врахуванням достатносп ресурав для утримання системи в цшьовш обласп з допустимим ступенем ризнку виходу и в аваршну зону. Процедура декомпозишТ фазового 1 цшьового простор!в тод1 е основою синтезу стратепй керування, в1дпов1дних Тм структур процесор1в, якч реал1зують процес компенсаци вщхилень траектори, виниклих при дн збурень.

В роздш наведеш синтезоваш на основ1 шформацшно-ресурсно'Т концепшУ модел1 об'ек"пв технолопчноУ системи з шформацшною пщструктурою спостереження I виконавчими мехашзмами управлшня потоками ресурсов, визначено процедуру Т'х парам етризацн в простор-1 сташв, шльовому 1 фазовому просторах.

Для розв'язування задачё керування технолопчним процесом при використанш стратепй гарантованого досягення цхлг синтезоваш стохастичш процесори управлшня, а для формування алгоритмёв прийняття ршень викорустовуються рангов! ¡нтервальш статистики, обгрунтована процедура синтезу Ух структури I вибору параметр1в згщно з моделю цшьового простору, розроблена концептуальна модель системи управлшня

ехнолопчною системою з врахуванням особливостей вшбору 1формаип про стан технолопчного пронесу лазерною 1формацшно-вим!ртовальною системою.

В шостому роздш описаш методи \ розроблеш системно-есурсн! концепцн синтезу робастних стратегш ситуашйного ерування технолопчними процесами при дгУ завад в умовах шуючих обмежень на матер!ально-енергетичш ресурси. 'озв'язання проблеми копромюу м1ж забезпеченням стшкосп \ рубосп до завад, з одно'! сторони, 1 точшстю. робастшстю, :ад1Й!Пстю з гарантованим результатом цшьового функцюнування, абезпечення мiнiмyмy ризику аваршно! снтуаш! при дй завад, з ,ругоУ сторони, грунтуеться на робастних стратепях розв'язання [роблемних ситуашйних задач.

Розв'язок проблеми синтезу робастних стратегш управлшня ехнолопчними структурами реал!зуеться на основ! шформацшно-)есурсноУ конпепш'У, евристичного, ¡грового та аксюматпчного 1етод1в. При такому п!дход1 неявно задана стратепя компенсаш'У бурень для пщтримки стану р1вноваги за рахунок балансу >есурс1в, на основ! концепцп цшьового простору розширюсться до :тратепУ прийняття щльових р!шень згщно з результатами юзтзнавання образ1в динам1чних ситуашй в простор! сташв. Ух сласифжаш'У вщповщно до еталонних клаав альтернатнвних :итуацш ! прийняття керуючих д1й для досягнення мети.

Розв'язання задач! автоматизашУ технолог!чних процсав юредбачае створення структури АСУ-ТП, яка на основ! стратеги юсягнення и!л! автоматично знаходить та шдтримуе оптнмалып гехнолопчш режими при д!У зовн!шн!х збурень на енергетичш, латер!альш, шформацшш потоки та канали Ух передач!. Це ставить корстк! вимоги до стабшьност! параметр1в ви\нрювальних ! серуючих систем, алгоритм!в опрацювання з точки зору ¡абезпечення коректносп та !нформац!йноУ надшносп одержаних тоточних даних про динам!чну ситуац!ю, яка використовуеться для трийняття р!шень.

Синтез стратег!й управл!ння технолопчними • системами 'рунтуеться на процедурах иобудови стохастичноУ модел! об'скту регулювання в структур! технолопчного процесу,. розроблен! <ритерГУв ! метод!в оцшювання УУ параметр!в, використовуючи нов! зучасш засоби контролю на основ! лазерних технолог!й.

Введен! поняття цшьово'У облает! ! цшьового простору, процедури Ух спряжения з фазовим простором ! простором стану, цекомпозиш'! фазового простору на зону максимально'! точное™ ! зону робастност!, щентифжаци динамши ! структури джерел

збурень забезпечили розв'язання задач! синтезу стратегий прийняття цшьових pimeHb для автоматичного керування техиолопчним процесом. В такш постанови проблема управлшня виступае як гра джерел збурень з системою.

Реалёзащя алгоритмёв опрацювання даних грунтуеться на сучасних методах i процедурах точкового i ¡нтервального ошнювання i робастних методах формування статистик на термшальних ¡нтервалах часу спостереження, використанш енргетично'! теори сигнал1в, що дало змогу провести шформацшно-енергетичне узгодження елемешлв, вузл1в i блоюв каналёв спостереження i керування.

Результата спостереження використовуються для формування образ1в ситуацш, а теоретичною базою комплексного синтезу стратегш спостереження е енергетична теор'ш сигнал iB i енергетична теорёя розшзнавання o6pa3ÎB ситуацш в цшьовому npocTopi системи управлшня техиолопчним процесом. Для pea.""ii3auiï управлшня при ди збурення видшено класи стратег!й розв'язання конфлжтних ситуацш при компенсаци збурень в умовах неповно! шформаци про джерела збурень i наявш ресурсн. Методи синтезу стратегш i npouecopie прийняття piuienb грунтуються на шформацшно-ресурснш концепцн i процедур! розбиття фазового простору на зони точносп ! грубосп та щльового простору на робочу i авар!йну облает! з видшенням альтернативних клас!в стан!в нормального, передавар!йного функцюнування, зони конфлжту i аваршноТзони.

Стратепя управлшня StratU,: реал!зуеться при умов! перебування траектори в конус! допустимих напрямюв руху до цш!, а при дп збурень оцшюеться ризик виходу за границ! облает! i час перебування в нш, вщповщними при цьому статистичними характеристиками траектори на цикл! спостереження (поточне математичне спод!вання в!д змщення траектори стану вщносно стану piBHOBara, яке проходить з. сталою часу Тс) на основ! вёдпов^дно! лопчно"! структури процесора керування.

Процедура прийняття ршень мае вигляд: 3 Stru

>о4Ф> Pt.h лфзпЦ ): DSytimïU)}.

sytl : Ргоь|яо : [m., (г) е VR' )) л (Дг(*, ) < г0)л (f. (/|г. )< F:0] J > (l - а, ) => К,. syt2: Probjtf, :jm.(f)e çfa,^)) л(Дг(/)> г0)л^-Дг|г.)> |j >

- )=> к, ■

S (l - a," ) => Kj:(j( t,i)-JU jj,

дс: Лг//А/[56'ТП - is] — структура динам1чно1 системи в скла.ш управляючоУ i технолопчних пщсистем. pcz„ — проблемна шльова задача управления,Strm(u\C;) — клас сгратегш управления для досягнення цш {с,-}; м[с/]:у(с^)a ncils(z) — модель цш задана через область у() в цшьовому npocTopi динам1чноУ системи вщносно параметру стану г; {s.vif}'?=— можлив! ситуаци при дй' збурень, (¿¡,Р{)— збурення з потужшстго л, (//,-,я„)— управляюча Д1Я потужшстю я„, mz(/)— поточне значения матспод1вання параметру стану, ^(го-^)— область нормального функщонування в цшьовому простор! з межами + дг(/,-)— час

перебування за межами vR() траекторн стану ; л()— функщя ймовтрност! викид'ш при д'и збурень; (0,7,4,7) — порогов-! значения функцп ризику, л,-— команди, що реал!зуються виконавчим мехашзмом.

Стратегт управлшня StratU,: виконуеться. виходячи з результате ошнювання математичного спод1вання тенденшУ напрямку TpaeKTopii i часу перебування и за опорного лниею меж! робочоУ облает! >';(:,) = c'„,zu-£~u}, з врахуванням оптимуму функцш густини розпод!лу, правдоподбност! i мппмумуму ризику:

Sytl: Prob|//0 : fm.We Iarg ¿:(;0^Н|Г„)]]| > (l-«„)=> К{)

Syt2: Ргоь|я,:jm,_(/)> шахi^arg+ ¿¿¡Т„)jjл(дг(0> r„)j>

4-«:)=> к, ¡Йл^-^иг^))

Syt 3: Prob|яi: f m(/) < min Ц arg U (cft -i"|Г„)jj л (дг(tj)> Ч)| > (t - a; )=> Kj : ) >■ УЦ (zt)],

де: (и,(/,.)-> Л',) — вщповщае виключенню (або зменшенню) подач! потоку матер!альних pecypciB в реактор технолопчноУ системи; (к7) — включенння (збшьшення) подач! потоку ресурЫв; — збурення вих!дних потоюв, як! порушують баланс потоюв, тобто стан piBHOBarn, або р!вень в реактор!.

Стратепя управления StratUnw; екв1валентна пропорцшно-

штегродиференцшному алгоритму компенсацй дш збурення в кол1 зворотнього зв'язку, на виход1 якого формуеться управлшня, яке пропорцшне збуренню в протифазг.

3Б1гиШ&итп - Г$]зЛгаг(*// С,): :((}А^П1Д ): > 0,Э£/,- =

. г

»-г.,

+ А';и3[ >1,Тпг -г(г|Гл.)) -(/,£) е с УЦи0\Ми\

де:р.,кя — масштабш коеф1щенти узгодження параметр1в траекторп 1 управлшня; /* — допустимий штервал змши стану в робочш обласп цшьового простору ); ^ — параметр точки р1вноваги; <?() — нелшшна амплпудна характеристика штегратора. Виходячи з вказаних сшввщношень, бачимо, що ШД-стратепя найменш гайка, бо побудована на компенсацй збурень траекторп, а не на процедурах ошнення ситуашТ 1 прийнятп ршень. Для пщвищення робастносп I стшкосп можливе комплексне використання стратегш.

■ В залежносп вщ клаав щентифжованих джерел збурення (обмежено1 потужност1 кьх, обмеженоТ енергй" кьс) на основ! процедури розбиття фазового I цшьового простор1в проведено ощнку ризику можливих ситуацш з використанням енергетично1 теорп сигнал1в та розгпзнавання образ!в, вв1вши енергетичш м1ри вщхилення траекторп стану як функцп Ляпунова, визначено також Тх класи робастность .

Проведено синтез процедури формування моделей цшьового простору 1 робастних стратепй управлшня рухом в цшьову область системи, використавши проекцшш параметричш перетворення простор1в: фазового, сташв, цшьового, спряжених з штервалами допустимих сташв, аваршними межами, зонами можливих керувань при заданих об'емах ресурав 1 функцш штрафу.

Декомпозищя фазового простору, як процедура формування фазового портрету можливих динам1чних ситуацш при дп збурень. грунтуеться на сучасних моделях перюдично-корельованю випадкових процесах, описаних в рамках енергетично1 теорг сигнал!в, е основою видшення клаав ситуащй, як! е базовими I процедурах класифнсацй 1 прийняття рилень.

В сьомому роздш розглянуто проблему забезпеченш робастносп системи управлшня технолопчними процесами при д! збурень як на структуру технологичного процесу, так 1 на лазернш

постер1гач диналячного стану технолопчного середовища. Для юзв'язання-задач! синтезу САУ-ТП-розвинена 1 догтовнена-в сенсг нергетичноТ концепцп розтзнавання 1 виявлення сигнал1в теор1Я юбастних систем (грубих до збурень)

В роздш! обгрунтовано процедуру синтезу робастних тратегш управлшня технолопчними процесами, виходячи з апропонованоУ шформацшно-ресурсноУ модел1 об'екту управлшня ехнолопчноУ системи 1 клаав ПКВП-моделей (перюдично-:орельованих випадкових процеав) траекторш динам!чного стану \ х зображень в щльовому простор! системи керування.

Методика декомпозицн процесу синтезу робастних систем 1Втоматичного управлшня полягае у вибор! з впорядкованоУ бази нань: вщповщних щльовш задач! — робастних стратег ш >озв'язування проблемних ситуацш управлшня; процедури синтезу юбастних спостер1гач1в динам1чного стану об'екту управлшня з ¡щповщною шформацшно-ресурсною моделлю структури 1 шнамжи; процедури синтезу стратепй управлшських ршень для >озв'зування ситуащйних задач \ Ух вщображенш в шльовому фостор1 системи; процедури щентифисащУ характеристик джерел бурень 1 завад, ошнки ступеня Ух впливу на шльове Ьункцюнування технолопчного процесу.

На основ! знань, сформованих в процес! дослщження шнамжи технолопчних систем, видшено джерела 1 фактори бурень, шо характеризуются негаусовою 1 нестацюнарною труктурою ймов!ршсних характеристик.

В основу процедури синтезу робастноУ системи автоматичного герування покладено комплексне використання критер!Ув стшкосп Тяпунова (на основ! другоУ теореми про асимптотичну стшюсть) I ¡)ункцн ризику, яю спроектоваш в цшьовий прошр, спряжений з фостором статв 1 фазовим. В фазовому простор! введено розбиття 1а обласп стшкост!, аваргану ! робочу зону, як! !зоморфно пдображеш в прост!р станов ! цшьовий , 1 задають в них класи южливих ситуащй вщносно цщьовоУ облает!! поточног стану, що : основою процесу формування ршень.

Обгрунтовано концепшю робастност! як властивють береження локальноУ ! глобальноУ ст!йкост! при д!У сильних ¡бурень ! завад. Розроблено процедури синтезу робастних стратегш 'правлшня, як! покладено в основу процедури синтезу структури 1втоматичних систем керування технолопчними процесами ! :пещал!зованих пбридних процесор!в для опрацювання сигнал1в ! трийняття ршень.

Розроблеш в робот! на основ! шформацшно-ресурсноУ'

tm

1R t-

А

m

Ai £W а

А»

m

ы

=и

t

с

AR

¿к

А?

К

г

mnsjtf)

а

NS(UUC)

гзс

щ

Нп \ Hihi iß

Шй T Pí-S

j M

УООСШ

1FS)

ш

й/5 /¿Ы0 L om¡) nna> lu

¡uCi -V H-MJ iKiMH) m\

Be - ЛЬ» 1 IciiSIr = pzz Hof.Shal НУ t'.f

№i flpQCUMt)) í|5

m AcxlZ)

Мм j ítala

А

Рис.8. Концептуальна модель снсгеми управлшня

Рис.7. Добовий режим роботи ргвнем1ра

концепцп методи \ алгоритми синтезу стратегий керування 1 структур для IX реал1защУ у виподй систем автоматичного упрлгппшя техно/кн ¡чпими провесами з лазерпими спосмерп ачами забезпечили Ух робастшсть при дп як зовшшшх, так 1 внутршшх збурень р!зно1 ф1зичноУ природи на шформацшш та ресурсш капали. На рис.7, наведено д1аграму лобового ходу р!вня скломаси в режим! стабшзацн, який виконуеться стохастичним процесором управлшня лазерного р1внем1ра при дискретнш подач1 шихти у скловаренну шч.

На рис.8, наведено концептуальну модель системи керування, яка складаеться з 1К.т(. — джерел ресурив, МОУ — модел1 об'екту управлшня, N8— лазерного спостерпача, ПФОС — процесора формування образу ситуащУ, ППСР — процесора прийняття статистичних р1шень, ВМ — виконавчого мехашзму. Проведено ¡китацшне, лабораторне моделювання та виробниче випробування. На шдстав! розробленого методу синтезу створенк

— лаз ерш системи стабшзашУ р1вня розплавленоУ скломаси в скловарних печах, як\ забезпечують точшсть пщтримки р1вня в д1апазон1 [0,005-0,5]мм;

— лазерш контролери змщення \ Biopau.ii оа турбш енергоблошв в дiaпaзoнi [0,005-10]мм;

— лазерш контролери мутности (прозоростп) середовшц технолопчних об'скпв } скла;

— блоки захисту апаратури вщ грубих викщнв напруги мережл живлення.

В додатку наведено акти впровадження, котя патенту, рисунки й ¡люстрашУ та додатков)" пояснения до основного тексту дисерташУ, результати комплексного моделювання динамки робастноУ системи автоматичного управлшня при дп збурень.

ОСНОВН1 РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ

В дисерташУ роз'язана науково-техшчна проблема — створення метод1в та засоб^в синтезу робастних систем автоматичного управлшня з лазерними спостер^гачами стану технолопчних процеав, яю полягають в застосуванш шформацшно-ресурсноУ концепцп до синтезу робастних стратепй управлшня, що забезпечують Ух стшюсть при д1У збурень р1зноУ ф5зично1 природи в умовах наявних обмежень на ресурси. При цьому отримано так! науков! результати:

1. Обгрунтовано положения, що для розв'язання проблемноУ задач! забезпечення робастностп систем керування, необхщно

сформувати робастш стратеги розв'язання ситуацшних задач, як1 виникають при дп сильних збурень на технолопчну ! управляючу структуру, вв1вши нов1 поняття цшьового простору 1 цшьовоТ область

2. Показано, що поеднання класично'Г теорй' систем ¡з ¡нформацшно-ресурсною концепщею синтезу робастних структур на основ! штелектуал1зацп системи зворотнього зв'язку, реал1зованого у виглвд лазерних спостер!гач!в, достатне для розв'язання науково-техшчноТ проблеми автоматизацп керування об'ектами при ди сильних збурень 1 агресивност! технологичного середовища.

3. Введено 1 обгрунтовано поняття цшьового простору, цшеформуючо! 1 цшевиконуючих систем, на основ! яких сформульовано задачу синтезу робастних систем управлшня.

4. Показано, шо нов1 методи синтезу вимагають змши способу управлшня, тобто переходу вщ стратеги компенсацн до стратеп! прийняття шльових ршень на основ! ошнення образ1в динамшноТ ситу а цп, Ух класифпсацп 1 прийняття статистичних р!шень.

5. Розвинуто шдхщ до синтезу стшких робастних стратегш прийняття ршень, який грунтуеться на шформацшно-ресурснш концепщ1 I модифшацп другоТ теореми Ляпунова про асимптотичну стшюсть.

6. Обгрунтовано використання нових моделей сигнал!в у вигляд1 випадкових процеав з енергетичних клаав, зокрема, перюдично корельованих I спорщнених з ними пол1- 1 майже перюдично корельованих, для синтезу робастних алгоритм!в опрацювання сигнал1В лазерного зондування з метою отримання коректних даних про динамку дослщжуваних технолопчних об'ект1в I формування образ1в динам1чних ситуащй в цшьовому простор! системи керування, Тх робастноТ класифжацп.

7. Розроблено методику анал1зу ! синтезу шформацшно-вим1рювальних лазерних систем I структур управлшня з використанням теорп стохастичних сигнал1в 1 теорн систем 31 стохастичною структурою, яка забезпечила наукове обгрунтування процедур розв'язання задач проектування технолопчних керуючих систем з лазерними спостер1гачами.

СПИСОК ОПУБЛ1КОВАНИХ АВТОРОМ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ

ДИСЕРТАЦП

Л. Скора Л.С. Лазерш шформацшно-вим1рювальш'сйстеми для управлшня технолопчними процесамн. 4.1. - Льв1в.: Каменяр,

1998. —445 с.

2. Скора Л. Системолопя прийняття piineHb на управлшня в складних технолопчних структурах. 4.II. - Льв1в.: Каменяр, 1998. -453 с.

3. Драган Я., Скора Л., Яворський Б. Основи сучасно"! Teopi'i стохастичних сигнал1в: Енергетична концепция, магематичний апарат, ф1зичне тлумачення. - Льшв.: ЦСД «ЕБТЕС», 1999. - 160 с.

4. Скора Л.С. 1нформацшно-ресурсна концепция щентифкацп i синтезу робастних систем управлшня. - Льв1в.: ЦСД-ЦНТ1, 1999. -372с.

5. Гирнык Н.Л., Канивець Г.Е., Сикора Л.С., Садовский Ю.А., Сафаров P.M. Стохастическая динамика управляемых экотехнических систем. -М.: НПО «Информация», 1991. - 330 с.

6. Скора Л.С. Прогноз образ1в. граничних днтпнчиих ситуацш i сценарп lx розвитку в системах управлшня. /КомгГ готерш технологи друкарства. Зб1рник наук.праць. №3. — Льв1в.: УАД.

1999.

7. Драган Я., Скора Л.. Яворський Б. Шенонова Mipa шформацп та теор1я снгнал1в. //Вкник Держ. ун-ту "Льв1всъка пол1технка" "Радюелектронка та телекомункаш'Г.№387. Льрлв.

2000.—С.21-30.

8. Драган Я.П., Скора Л.С., Яворський Б.1. Снстемно-сигнальна концепщя i модел! квантовоТ теори. //Bichmk Держ. ун-ту.

«Льв!вська полггехнка», "Ф1зика" - Льв1в. 1999., наук.конф,- С. 5657.

9. Скора Л.С. IrpoBi i системш модел1 розв'язання конфлктних ситуашм в технолопчних структурах. // Вюник Держ. ун-ту «Льв1вська пол^техшка» "Прикладна математика". Льв!в,1998. - № 337. - С. 187-189.

10. Драган Я.П, Скора Л.С., Чорна Л.Б., Яворський Б. 1. Енергетична теор1я - лопчна пщстава виокремлення клане стохастичних сигнал1в та специфкаци алгоритмов ix опращовання. //BicHHK Тернотльського держ. техн. Ун-ту. - 1998. Т. 3. №1. - С. 71-79.

11. Драган Я. Скора Л. Яворський Б. Енергетична теор'!я як пщстава специфкаци, а и доповненя в cenci Невалши - реал1зашй алгоритм!в опращовання стохастичних сигнал!в //«Комп'ютерш

технологи друкарства», зб1рник наукових праць.— Львш, У АД. 1998.-С. 99-101.

12. Драган Я.П., Сикора Л.С. Яворский Б.И. Специфика информативности стохастических моделей ритмики периодически коррелированых и родственных им случайных npouecoi //Проблемы управления и информатики. - 1997. - № 6. - С. 96-109.

13. Dragan Ya.P., Sikora L.S. Formation and recognition oi patterns of dynamic situations in the goal speace of controlling anc monitoring systems. // Pattern Recognition and Image Analysis Advances in Mathematical Theory and Application. — Volume 6 Moskoov, Interperiodica publishing, M. - 1996. - P. 251-252.

14. CiKopa Л.С., Мартиненко O.I. Ыформацшно-вширювальн системп як формувач! образов дина\ичних ситуацш в структура? керування. // Управляющие системы и машины. - 1994. - №1/2. - С 75-80.

15. Прник М.Л., CiKopa Л.С., Степура O.I., Садовський Ю.А. 1льницький I.M., Hobîkob B.I. Методи анал!зу i прогнозуванш динaмiчниx ситуацш в реальних CAP. IIНауков! npaui Академ! на\'к технолопчно!' кибернетики.— Т.6. - Льв!в-Харк!в, 1993. - С 132-140.

16. CiKopa Л.С. Концептуальные модели структурообразо вания динамических систем //36ipHHK наукових праць «Imobîphîch модел1 та обробка випадкових сигнал5в i пол'т» Том II, Част. 2. вид XIPE. Львш-Харюв-Тернопшь. 1992.-С. 113-123.

17. Криницкий Г.Т., Сикора Л.С., Гнрнык Н.Л., Согор И.М. Мартыненко А.И. Информационно-ресурсная модель функционирования древесных растений с самоорганизующейся структурой // Изв. высш. уч. зав. Лесной журнал.— №2. — 1992. - С. 8-12.

18. Драган Я.П., Сжора J1.C., Мартиненко O.I. Формуванш траектори стану в цшьовому npocTopi динакично! системи /. Управляющие системы и машины. - 1991.-№8.-С. 106-111.

19. Сикора Л.С., Мартыненко А.И. Системный подход i проектированию структур управления агро и экосистемам* //В1сник аграрно'1 науки.— 1991. — №9 - С. 21-24.

20. CiKopa Л.С. Патент Украши № 14877 G01F23/00, С03В5/24 «Cnoci6 контролю р1вня розплавленого матер1алу в neni \ управлшня завантаженням шихти в ni4 та пристрш для йоге реал!заци». Заявлено 27.10.95. Ony6ni ковано 30.04.99. Бюл. №2. — С4.

21. Dragan Ya., Sikora L. Energetic concept in the theory of lasei groundig //MMET'96 «Mathematical Methods in Electromagnetii Theory»— Lviv, - 1996. -C 379-380.

22. Драган Я.П., Сикора JI.C., Яворский Б.И. Линейные случайные процессы конечной энергии и классификация стохасти-lecKnx сигналов //Intern, conf. «Pattern "Recognition"and Information Processing». - Minsk.: - 1997. - С. 192- Î 96.

23. Dragan Ya., Yavors'kyi В., Chorna L., Sikora L. Energy theory :>f stochastic signals, separation of classes and specification of statistical Drocessing algoritms II Proc. of Europ. Conf. of Signal Analysis and Prediction (ESCAP - 97). - Prague, - 1997. - P. 129-132.

24. Драган Я.,,Скора Л., Яворський Б. Векторш простори прикметних ознак в системах керування //Праги п'ятоТ наук. конф. ;'Автоматика-98'\ Khïb (НТУ "КПУ'\ 1998,- С.106-110.

25. Dragan Ya., Sikora L., Yavors'kyi В. Translations representations and bristlings of periodical coreliated random process VProc. of the Intern, conf. "Patern Recognition and Information Processing «PRIP'99».—Minsk. 1999. -C 372-376.

26. CiKopa Л.С., Драган Я.П. Конструктивна енергетично-шформацшна концепщя сигналу в САУ-ТП. IßoipHHK наук, праць 5-oï М1жнар. конф. «Teopifl i техника передач!, прийому i опрацювання шформацп» -Харюв, ХТТУ РЕ. 1999. — С. 103-106.

27. CiKopa Л.С., Драган Я.П. Принцппм лппиносп i обмежешеть pecypeiß в процедурах ¡дентпфжацн структур» породжуючих ВП систем. //Зб1рник наукових праць 5-ï М1жнар. конф. "Теор1я i техн1ка передач!, прийому i опрацювання ¡нформашГ ХТУРЕ, XapiciB. 1999. - С.100-102.

28. Dragan Y., Sikora L., Yavors'kyi В.. Shannon's communication theory ideas and extrema of stochastic signal representations //Матер. М1жнар. конф. "Сучасш проблеми засоб'т телекомунжацп. комп'готерноТ шжеиери та пщготовки кадр5в", 'TCSET". Льв1в-Славсько, Украша, 2000,—С. 138-139.

ОсобистиП внесок здобувача. В роботах написаних у

сшв автор ctbL авторов1 дпеертацп належать: [5,14,15,17,19] — сформована шформащйно-ресурсна концепция синтезу систем управления з лазерними спостерйгачами; [18,19] — концепщя цшьового простору системн управлшня i процедура синтезу лазерних систем як формувач1в o6pa3iß динам!чних ситуац1Й в цшьовому npocTopi; [7,10,14,15] — ствавторство енергетичноУ концепцн розтзиавання образ1в дннам1чно'1 ситуацп; [7,8,10-13] — розробка моделей i процедур класифжаци в складних системах управлшня технолопчними процесами: [21-26] — концепцп вщображення структури систем породжуючих вппадков! процесп:

[27] — синтез моделей образ1в ситуацш i процедур класифкаци;

[28] — модел1 структурних особливостей сигнал1в в системах керування.

CiKopa JI.C. Синтез робастних автоматичных систем управлшня з лазерными споаперггачами. - Рукопис.

Дисерташя на здобутгя наукового ступеня доктора техшчних наук за спешальшстю 05.13.06 — автоматизоваш системи управлшня i прогресивн1 шформащши технологи. — Державний науково-дослщний шститут шформацшно! шфраструктури HAH УкраУни i Державного ком1тету зв'язку i шформатизаци, Льв1в, 1999.

Дисертацио присвячено питаниям синтезу робастних автоматичних систем управлшня технолопчними процесами з лазерними спостер1гачами, що функшонують в умовах сильних збурень i наявних обмежень на шформацшш, енергетичш, матер1альш ресурси. В дисертацн розв'язана нова науково-техшчна проблема — створення метод1в та засоб1в синтезу i метод1в проектування робастних стшких систем управлшня з лазерними спостерначами стану об'еюлв в технолопчних структурах. Запропоноваш нов1 методи i засоби синтезу структури, робастш алгоритми опрацювання i вщбору даних розшзнавання ситуацш про стан технолопчних об'еюлв на ochobi шформацшно-ресурсно! KOHuenuii, ефективш'сть яких обгрунтована теоретично i пщтверджена на практиш. Основш результати npaui знайшли практичне застосування в комплексних системах управлшня технолопчними процесами скловарно!" промисловость

Ключов1 слова: робастш системи управлшня, лазерш cnocTepira4i, цшьовий npocrip, шформацшш ресурси. розшзнавання сигналов, фшьтращя, синтез систем, розшзнавання образ1в.

Сикора Л.С. Синтез робастпых автоматических систем управления с лазерными наблюдателями. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени докторг технических наук по специальности 05.13.06 — автоматизированные системы управления и прогресивные информационные технологии. — Государственный научно-исследовательский институт информационной инфраструктурь HAH Украины и Государственного комитета связи v информатизации, Львов, 1999.

Диссертация посвящено вопросам синтеза робастных стоматических систем управления технологическими процессами : лазерными наблюдателями, которые функционируют в условиях :ильных возмущений и существовании ограничений на щформационные, энергетические, материальные ресурсы. В диссертации решена новая научно-техническая проблема — :оздание методов и средств синтеза и методов проектирования юбастных устойчивых систем управления с лазерными {аблюдателями состояния объектов в технологических структурах. 1редложенны новые методы и средства синтеза структуры и юбастные алгоритмы отбора обработки данных о состоянии технологических объектов на основе информационно-ресурсной сонцепции, еффективность которых обоснована теоретически и юдгверждена на практике. Основные результаты работы нашли фактическое применение в комплексных системах управления технологическими процессами в стекловаренной промышленности.

Ключевые слова: робастные системы управления, лазерные «блюдатели, целевое пространство, информационные ресурсы, распознавание сигналов, фильтрация, синтез систем, распознавание збразов.

Sikora L.S. Syntesis of robust automatic control systems with laser ibservers. Manuscript.

Thesis for the Degree of Doctor of Technical Sciences in speciality 35.13.06 - automatic control system and progressive information ;echnologies. - State Institute of Informational Infrastructure of the State Committee of Communication and Informatization and National Academy of Science of Ukraine, Lviv, 2000.

The dissertation is devoted to synthesis of robust automatic control system with the laser observers. Such systems are used for management of technological- processes. The characteristics of technological processes, which proceed in conditions of strong disturbances, power resources and presence of restrictions on material and information resources, have complex, stochastic character. In the dissertation a scientific technical problem of synthesis of automatic robust control sj'stem with the laser observers of objects states in technological structures is solved. The synthesis of structure of automatic robust control system is substantiated on the base of the information-resourse concept. The method of laser sounding of a dynamic condition of technological process is used for synthesis robust of the observers. The synthesis of robust algorithms of data processing of laser sounding is based on the power theory of signals.

The situations about a state of technological system are

distinguished and classified with use of methods of the power theory of images recognition. Algorithms of an estimation and recognition of images of dynamic situations are approved in practice. The strategy of control are realized by stochastic processors. Processors of control are synthesized by means of procedures of decomposition of target space, phase space and state space.

Robust control is guaranteed by complex use in a procedure of synthesis of the concept of Lyapunov, Bellman, Krasovsky in connection with the information-resours concept. The results of the dissertation for designing of the complex monitoring and control system of technological processes in glass-making industry are used.

For the solution of a problem of the control systems robustness it is necessary to generate robust strategies of the solution of situation problems. These problem problems arise in technical systems under action on them of strong noise and disturbances. Solution of these problems is based on introduction of target space of a control system. In target space of system the trajectory of a condition of an object displays a current dynamic situation. "

The combination of the classic theory of systems with the information-resource concept of robust structures synthesis is sufficient for the solution of the automation problem of management of technological processes in objects of technological structures under strong disturbances action. The intelligent feedback systems which are realized as laser information and measuring converters form images of dynamic situations. The robust classification of situations allows to make the correct decisions on management.

The new methods of synthesis of automatic control are constructed on strategy of acceptance of the target decisions instead of strategy oí disturbances compensation. The strategy of acceptance of the targel decisions use the algorithms of an estimation of images of dynamic situations and their classification according to a procedure of th£ solution of problem problems.

The synthesis of steady robust strategy of the decisions making i; based on the information concept and modification of the seconc Lyapunov theorem regarding asymototical stability.

The new models of signals in the form of random processes o energy classes (finite mean power and finite energy) for the synthesis o robust signals processing algorithms at laser sounding of technologica objects is grounded.

Key words: robust control systems, laser observers, goal spase information resourses, signal recognition, filtration, systems synthesis pattern recognition.