Методы и алгоритмы синтеза энергосберегающего управления технологическими объектами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, доктор технических наук Муромцев, Дмитрий Юрьевич

• Муромцев, Дмитрий Юрьевич
• доктор технических наук
• 2005

Оглавление диссертации доктор технических наук Муромцев, Дмитрий Юрьевич

v ВВЕДЕНИЕ.

1. ЭНЕРГОЕМКИЕ ОБЪЕКТЫ И ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ.

1.1 Тепловые аппараты.

1.2 Машины с электроприводами и транспортные средства.

1.3 Задачи энергосберегающего управления.

1.4 Системы оптимального управления.

1.5 Цель и постановка задачи исследования.

2. ЗАДАЧИ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ НА МНОЖЕСТВЕ СОСТОЯНИЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ.

2.1 Расширенное множество состояний функционирования.

2.2 Стратегии и структурные схемы систем оптимального управления.

2.3 Модели задач оптимального управления.

2.4 Прямые и обратные задачи.

Выводы по второй главе.

3 ИДЕНТИФИКАЦИЯ МОДЕЛЕЙ ДИНАМИКИ.

3.1 Постановки задач идентификации.

3.2 Особенности идентификации моделей динамики на множестве состояний функционирования.

3.3 Идентификация моделей при оперативном синтезе оптимального управления.

3.4 Информационные технологии для идентификации моделей.

Выводы по третьей главе.

4 АНАЛИЗ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ.

4.1 Метод синтезирующих переменных и существование решения задачи оптимального управления.

4.2 Программная стратегия.

4.2.1 Виды функций оптимального управления.

4.2.2 Расчет параметров оптимального управления.

4.2.3 Границы областей видов функций оптимального управления.

4.2.4 Оптимальные траектории фазовых координат

9 и значения функционалов.

4.2.5 Решение обратных задач.

4. 3 Позиционная стратегия.

4.3.1 Определение видов синтезирующих функций.

4.3.2 Границы областей видов синтезирующих функций.

4.3.3 Устойчивость системы оптимального регулирования.

4.4 Оптимальное управление нелинейными объектами.

4.5 Управление объектами с распределенными параметрами.

4.6 Оптимальное управление при воздействии возмущений и помех.

Выводы по четвертой главе.

5 СИНТЕЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ

УПРАВЛЯЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ. ч 5.1 Синтез оптимального управления.

5.2 Синтез квазиоптимального управления.

5.3 Синтез энергосберегающего управления многостадийными процессами.

5.4 Синтез многофункциональных управляющих устройств.

Выводы по пятой главе.

6 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ.

6.1 Задачи проектирования СЭУ.

6.2 Принятие проектных решений с использованием байесовского подхода.

6.3 Метод динамической вариантности.

6.4 Два подхода к проектированию СЭУ в условиях неопределенности.

Выводы по шестой главе.

7 ПРИМЕРЫ СИНТЕЗА СИСТЕМ

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ. 7.1 Тепловые аппараты.

7.1.1 Электрический водонагреватель.

7.1.2 Плиты вулканизационного пресса.

7.1.3 Электропечь для термообработки магнитопроводов.

7.2 Машины с электроприводами.

7.3 Гибридная экспертная система «Энергосберегающее управление динамическими объектами».

7.3.1 База знаний на основе моделей.

7.3.2 Постановка ЗОУ на МСФ в общем виде.

7.3.3 База данных на основе опыта.

Выводы по седьмой главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы и алгоритмы синтеза энергосберегающего управления технологическими объектами»

Одной из важнейших проблем человечества является экономия энергоресурсов. В связи с ростом цен на электроэнергию и топливо, усилением конкурентной борьбы между фирмами, производящими энергоемкое оборудование, транспортные средства и другие машины, а также учитывая сложность социально-экономической обстановки актуальность задач экономии и рационального использования энергоресурсов с каждым годом возрастает [1-3]. Проблема экономии топливно-энергетических ресурсов занимает важное место в тематике работ научно-исследовательских организаций, проектных и промышленных фирм всех стран мира. Заметных успехов на практике в этом направлении достигли США, Канада, Япония и страны Западной Европы, в теоретических вопросах энергосбережения одно из ведущих мест занимает российская наука.

Количество потребляемой населением Земли энергоресурсов постоянно возрастает, однако эффективность использования их остается достаточно низкой. По данным Европейской комиссии ООН уровень полезного использования энергоресурсов составляет лишь 40%, для полезного конечного использования топлива - менее 20% [4]. Вместе с тем обостряется проблема загрязнения окружающей среды, быстро уменьшаются запасы высокоэнергетического сырья и растет стоимость получения энергии.

В течение последних десятилетий как в классической теории автоматического и особенно оптимального управления, так и в современной заметно возрос интерес к задачам анализа и синтеза энергосберегающего управления. При этом особое внимание уделяется вопросам робастности, отказоустойчивости и функционирования систем в условиях неопределенности. Основы теории в этом направлении заложены научными школами JI.C. Понтрягина, С.В. Емельянова, А.А. Красовского, A.M. Летова, Б.Н. Петрова, Я.З. Цыпкина, В.В. Кафа-рова, В.И. Бодрова, Ю.С. Попкова, Е.П. Попова и др.

В общем случае выделяют технологические и управленческие методы энергосбережения. Технологические методы предполагают переход на новые прогрессивные технологии. Управленческие методы охватывают широкий круг решения задач организационного характера, автоматизированного и автоматического управления производственными процессами. Важным резервом в решении проблемы энерго- и ресурсосбережения является оптимальное по минимуму затрат энергии или топлива управление динамическими объектами, проектирование машин и аппаратов, которые при своем функционировании требуют меньших энергозатрат по сравнению с существующими аналогами.

В последние годы наблюдается явное противоречие между потенциальными возможностями современных информационных технологий и характеристиками современных систем управления и контроля. Наглядными проявлениями этих противоречий являются:

- отсутствие бортовых (на транспорте и производственном оборудовании) микропроцессорных систем управления, решающих в реальном времени задачи синтеза оптимальных управляющих воздействий, например, минимизирующих затраты энергии в динамических режимах, в то время как существующий математический аппарат и технические параметры вычислительных средств позволяют это сделать; практическое сохранение сроков разработок новых устройств управления и контроля, в то время как существующие мощные системы автоматизированного проектирования технических средств, алгоритмического и программного обеспечения позволяют это сделать.

Теоретические исследования и практические результаты показывают, что при оптимальном управлении уменьшение затрат энергии (расхода топлива) может достигать от 10 % до 40 % по сравнению с традиционно используемыми управляющими воздействиями. Кроме того, в динамических режимах, характеризуемых меньшими энергетическими затратами, снижаются механические и тепловые нагрузки, что ведет к повышению долговечности и безопасности эксплуатации объектов.

Серьезным сдерживающим фактором в реализации оптимального энергосберегающего управления динамическими процессами является отсутствие алгоритмов синтеза управляющих воздействий в реальном времени, которые могут быть использованы простыми и дешевыми микропроцессорными устройствами. В каталогах алгоритмического и программного обеспечения отечественных и зарубежных фирм, поставляющих программные и технические средства для промышленной автоматизации (ИКОС, ПРОСОФТ, ПЛКСистемы, МЗТА, КРУГ, Текон, ОВЕН, Техноконт, Трейс Моуд, MatLab, Siemens, Schneider Electrik, Omron, National Instruments и др.), отсутствуют сведения об алгоритмах, минимизирующих затраты энергии или расход топлива.

В существующих SCADA системах и других программных средствах, используемых для проектирования систем автоматического управления и регулирования, предполагается стандартный набор алгоритмов - ПИ и ПИД - регулирование, линейный квадратичный оптимальный регулятор, оптимальное быстродействие, нечеткий регулятор и некоторые другие, в которых не учитываются характерные для энергосберегающего управления ограничения, например, на лимит энергии или запас топлива. Ряд фирм в проспектах о своей продукции упоминают об энергосбережении и «мягком» пуске электродвигателей, однако используемые для этого алгоритмы не раскрываются и считаются НОУ -ХАУ фирмы.

Необходимо отметить, что разработка нового алгоритмического обеспечения для систем управления является наиболее интеллектуальным этапом проектирования. Для выполнения этого этапа привлекаются специалисты высокого класса. Только крупные фирмы могут позволить себе иметь подразделение по разработке и исследованию систем оптимального управления. Для получения алгоритмов энергосберегающего управления требуется проведение трудоемких исследований применительно к каждому новому объекту или новым режимам работы.

К наиболее энергоемким объектам относятся тепловые аппараты (печи, котлы, электронагреватели и т.п.), машины с электроприводами (станки, смесители, измельчители, насосы), большинство видов технологических установок в машиностроительной, химической, металлургической, строительной и др. отраслях промышленности, перемещающиеся объекты и транспортные средства (подъемное оборудование, автомобили, локомотивы и т.д.). Затраты на электроэнергию и различные виды топлива при эксплуатации этих объектов для большинства промышленных и сельскохозяйственных предприятий относятся к числу основных и становятся сопоставимыми с затратами на сырье. Миллионы разнообразных энергоемких объектов значительную долю времени работают в динамических режимах, это позволяет снижать их энергопотребление за счет оптимального управления в различных состояниях функционирования.

Эффект энергосбережения при использовании оптимального управления достигается за счет следующих факторов:

- реализация оптимальных траекторий изменения фазовых координат на всем временном интервале управления, например, для тепловых объектов оптимальная траектория изменения температуры обеспечивает сокращение временного участка с наибольшими потерями тепла в окружающую среду;

- оптимальное ведение динамических режимов при всех состояниях функционирования, т.е. в случае изменения модели динамики объекта или условий (исходных данных) задачи управления оперативно (в реальном времени) находится новое решение, и реализуются энергосберегающие управляющие воздействия для существующей ситуации;

- достижения задаваемого конечного значения вектора фазовых координат точно в требуемый момент времени, которое, в свою очередь, выбирается оптимальным;

- использование оптимальной стратегии реализации энергосберегающего управления (программной, позиционной или другой) для каждого состояния функционирования;

- замена обычных автоматических регуляторов энергосберегающими, которые устраняют значительные отклонения регулируемой величины от заданного значения с минимумом затрат энергии (расхода топлива);

- создание локальных и бортовых систем энергосберегающего управления на базе простых и дешевых микропроцессорных устройств;

- использование накопленного опыта в создании алгоритмов и программных средств для сокращения на порядок временных затрат, связанных проектированием энергосберегающих систем управления и внесением в них изменений при сопровождении в процессе эксплуатации;

- использование сетевых программных средств для выполнения работ по проектированию энергосберегающих систем управления в режимах удаленного доступа и группового ведения проекта, а также энергосберегающего управления для группы объектов;

- принятие оптимальных проектных решений на всех этапах разработки и сопровождения при эксплуатации энергосберегающих систем управления;

- использование решений обратных задач энергосберегающего управления для создания робастных алгоритмов и комплексного проектирования энергоемких объектов с системами управления.

Для создания систем энергосберегающего управления требуется решить комплекс теоретических задач, основными из них являются:

- полный анализ задач оптимального управления для типовых моделей динамики энергоемких объектов, различных видов минимизируемых функционалов и стратегий реализации управляющих воздействий, ограничений на управления и фазовые координаты, встречающиеся в реальных условиях;

- оперативный (в реальном масштабе времени) синтез энергосберегающих управляющих воздействий;

- идентификация моделей динамических режимов, в т.ч. нелинейных и с временным запаздыванием по каналам управления, пригодных для использования в системах энергосберегающего управления;

- принятие обоснованных решений при проектировании систем энергосберегающего управления, в т.ч. выбор вида модели динамики объекта, стратегии реализации управляющих воздействий, программно-технических средств и ДР

Поэтому развитие теории анализа и синтеза энергосберегающего управления на множестве состояний функционирования, создание методов оперативного синтеза управляющих воздействий динамическими режимами энергоемких объектов является актуальной задачей.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с координационным планом НИР АН СССР по направлению 2.27 «ТОХТ», планом 2.27.7.15 «Робототехника и микропроцессорные системы управления в химической промышленности», планами НИР Минобразования РФ и Тамбовского государственного технического университета на 1996-2005 г.г. (темы «Теория, методы,, алгоритмы, управления динамическими системами, формализованными на нечетких множествах», «Разработка ресурсосберегающей технологии, оборудования, систем управления»), а также в соответствии с научно-технической программой «Ресурсосберегающие технологии машиностроения» и приоритетными направлениями развития науки, технологий и техники РФ - энергосберегающие технологии, производственные технологии.

Целью работы являются разработка теоретических положений, методологии, специального математического и алгоритмического обеспечения решения прямых и обратных задач оптимального управления энергоемкими объектами при изменяющихся условиях функционирования и применение полученных результатов для проектирования систем энергосберегающего управления (СЭУ) тепловыми аппаратами и машинами с электроприводами.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

- сформулировать концепцию расширенного множества состояния функционирования СЭУ, которое комплексно учитывает состояния работоспособности частей системы, возможные производственные ситуации и состояния внешнего окружения, характеризуемые нечеткими множествами;

- разработать метод оперативного решения задач энергосберегающего оптимального управления многостадийными объектами и объектами с распределенными параметрами;

- разработать методологию исследования устойчивости систем энергосберегающего регулирования на множестве состояний функционирования;

- разработать методы идентификации моделей динамики энергоемких объектов, удовлетворяющих требуемой точности и пригодных для решения задач энергосберегающего управления;

- сформулировать концепцию решения обратных задач энергосберегающего управления, разработать методы принятия решений для управления проектами по созданию энергосберегающих систем управления;

- разработать принципы наследования для наполнения базы знаний экспертной системы и проектирования алгоритмического обеспечения СЭУ;

- теоретически обосновать применение стратегий энергосберегающего управления в различных состояниях функционирования, исследовать эффективность работы СЭУ в условиях воздействия помех, разработать алгоритмическое обеспечение многофункциональных управляющих устройств;

- применить теоретически обоснованные методы и алгоритмы для энергосберегающего управления конкретными технологическими объектами.

Методы исследования. При выполнении диссертационной работы научные исследования основывались на современной теории оптимального управления и принятия решений, методах математического моделирования, принципах анализа и синтеза систем на множестве состояний функционирования.

Достоверность полученных результатов подтверждается доказательствами сформулированных утверждений, экспериментальной проверкой на основе имитационных и лабораторных исследований, а также промышленных испытаний.

Научная новизна состоит в разработанном комбинированном методе оперативного решения задач энергосберегающего оптимального управления объектами, динамика которых описывается дифференциальными уравнениями с разрывной правой частью; предложенной концепции расширенного множества состояния функционирования (РМСФ) технических систем, которая комплексно учитывает состояния работоспособности частей системы, производственные ситуации и состояния внешнего окружения, характеризуемые нечеткими множествами; созданной методологии исследования практической устойчивости четырех классов систем энергосберегающего регулирования на МСФ, использующей преимущества пространства синтезирующих переменных; методе идентификации моделей динамики широкого класса энергоемких объектов в виде дифференциальных уравнений с разрывной правой частью, удовлетворяющих требуемой точности и пригодных для решения задач энергосберегающего управления; методологии решения обратных задач; предложенных принципов наследования для автоматизированной разработки баз знаний; предложенных алгоритмов синтеза ОУ для объектов с запаздыванием; разработанном методе динамической вариантности и методе, сочетающем байесовский подход с методом экспертных оценок.

Практическая ценность работы определяется разработанной методологией решения задач полного анализа и оперативного синтеза энергосберегающего управления с учетом возможных состояний функционирования в процессе реальной эксплуатации; методикой идентификации моделей динамики энергоемких объектов, построенным алгоритмическим обеспечением для систем энергосберегающего управления.

Разработаны и внедрены на кафедрах «Информационные процессы и управление» и «Конструирование радиоэлектронных и микропроцессорных систем» Тамбовского государственного технического университета программные модули базы знаний экспертной системы «Энергосберегающее управление динамическими объектами».

Реализация научно-технических результатов. Результаты работы использованы при выполнении научно-исследовательских работ, в виде систем управления и технической документации переданы для использования предприятиям: ОАО НИИРТМАШ, ОАО «АРТИ-завод», ОАО «Технооборудова-ние», ОАО «Тамбовский завод «Октябрь», АО «ЭЛТРА», ООО «ЭЛАСТ». Материалы диссертации используются в учебных курсах ТГТУ при обучении студентов специальностей 220301, 210201.

По результатам проведенных работ автору в 2002 году присуждена Государственная премия РФ для молодых ученых в области науки и техники за работу «Алгоритмическое и программное обеспечение автоматизированных систем энергосберегающего управления».

На защиту выносятся:

1) Метод решения задач энергосберегающего управления, отличающийся от существующих комбинированным использованием трех методов - принципа максимума, динамического программирования и синтезирующих переменных, использование метода позволило повысить оперативность синтеза оптимального управления многостадийными объектами, динамика которых описывается системами обыкновенных дифференциальных уравнений с разрывной правой частью, и учитывать ограничения на управление и траектории изменения фазовых координат.

2) Концепция и метод построения расширенного множества состояний функционирования системы энергосберегающего управления, которое комплексно учитывает состояния работоспособности технических средств, производственные ситуации и состояния внешнего окружения. Элементы множества характеризуются единым показателем, удовлетворяющим условию нормировки, что позволяет ввести обобщенный критерий эффективности, учитывающий все состояния функционирования системы. Использование данного критерия при решении задач анализа и синтеза повышает обоснованность принимаемых решений.

3) Методология исследования устойчивости четырех классов систем энергосберегающего регулирования на множестве состояний функционирования, в которой условия устойчивости сформулированы применительно к пространству синтезирующих переменных и задаваемым исходным данным задачи управления. Предложенный подход позволяет в автоматизированном режиме проверять выполнение условий устойчивости, обеспечивать необходимый запас устойчивости, визуализировать результаты исследований.

4) Концепция решения обратных задач энергосберегающего управления в автоматизированном режиме с использованием возможностей метода синтезирующих переменных для визуализации процесса и результатов анализа. Это позволяет целенаправленно изменять компоненты массива исходных данных или модель задачи управления для обеспечения требуемого запаса устойчивости системы, выполнения ограничений на лимит энергии, траектории изменения управления и фазовых координат.

5) Принципы наследования для эффективного использования результатов выполненного анализа задач энергосберегающего управления на множестве состояний функционирования при разработке алгоритмического обеспечения систем управления и решении новых задач для расширения базы знаний. Применение принципов сокращает сроки проектирования систем управления за счет создания алгоритмов в автоматизированном режиме и полного использования полученной ранее информации.

6) Метод идентификации моделей динамики нелинейных объектов, параметры которых существенно различаются для разных диапазонов значений фазовых координат. Метод позволяет получать модели в виде дифференциальных уравнений с разрывной правой частью, удовлетворяющих требуемой точности, и пригодные для оперативного решения задач энергосберегающего управления.

7) Метод идентификации моделей динамики, представляемых линейными дифференциальными уравнениями не выше второго порядка, при решении задач совмещенного синтеза энергосберегающего управления. Метод позволяет в реальном времени рассчитать параметры модели по конечным формулам используя минимальное число замеров значений управления и фазовых координат.

8) Постановки и алгоритмы решения задач энергосберегающего управления объектами с распределенными параметрами, на примере многозонной электрической печи. В задачах учитывается взаимное влияние зон друг на друга, нелинейность моделей динамики каждой зоны, ограничение на скорость изменения температуры по длине печи, различные режимы печи и возможные изменения состояний функционирования.

9) Стратегии реализации энергосберегающего управления применительно к задачам, в которых значение переменной состояния функционирования постоянно или может изменяться, но неизвестно, а известны подмножество возможных состояний и модель изменения состояний. Получены условия, при выполнении которых достигается основная цель управления.

10) Концепция многофункционального управляющего устройства, которое в зависимости от состояния функционирования может изменять стратегию управления, синтезировать управление с другим видом минимизируемого функционала, учитывать различные ограничения на управление и фазовые координаты.

11) Метод динамической альтернативности для проектирования систем энергосберегающего управления и алгоритм принятия проектных решений, в котором байесовский подход сочетается с методом экспертных оценок. Метод предусматривает обеспечение требуемого уровня риска в достижении планируемой эффективности системы за счет управления числом исследуемых альтернативных вариантов проекта на различных стадиях жизненного цикла. Алгоритм позволяет выделить предпочтительный вариант, когда обработка результатов экспертизы показала несогласованность мнений экспертов, и количественно оценить риск принимаемого решения.

12) Результаты полного анализа энергосберегающего управления на множестве состояний функционирования для объектов, динамика которых описывается дифференциальным уравнением третьего порядка (моделью тройного интегратора).

Апробация работы. Основные теоретические и прикладные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на IV Всероссийской конференции «Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического моделирования» (г. Тамбов, 1995); VII Международной НТК «Оптические, радиоволновые, тепловые методы и средства контроля природной среды, материалов и промышленных изделий» (г. Череповец, 1997); V Всероссийской НТК «Повышение эффективности методов и средств обработки информации» (г. Тамбов, 1997); Международной НТК и науч. шк. «Системные проблемы надежности, математического моделирования и информационных технологий» (1998); II Международной конференции - выставке «Актуальные проблемы информатики и информационных технологий» (г. Тамбов, 1998); IV Международной конференции «Информационные технологии в образовании» (г. Москва, 1998); Третьей международной теплофизической школе «Новое в теплофизических свойствах» (г. Тамбов, 1998); III Всероссийской НТК «Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем» (г. Чебоксары, 1999); Международной НТК "Информационные технологии в проектировании микропроцессорных систем" ИТ ПМПС-2000 (г. Тамбов, 2000); II Всероссийской (VII Тамбовской межвузовской) НПК «Актуальные проблемы информатики и информационных технологий» (г. Тамбов, 2003 г.); VII-й Международной НПК «Системный анализ в проектировании и управлении» (С-Пб, 2003); IV международного конгресса «Машиностроительные технологии 04» (г. Варна, 2004); Международной конференции «Наука на рубеже тысячелетий» (г. Тамбов, 2004); Международной НПК «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии (г. Белгород, 2005).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в монографии, двух препринтах и более чем в 70 статьях, докладах, авторских свидетельствах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Основная часть диссертации изложена на 341 страницах машинописного текста, содержит 54 рисунка и 24 таблицы. Список литературы включает 212 наименований. Приложения содержат 28 страниц, включая 2 рисунка и 2 таблицы.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Муромцев, Дмитрий Юрьевич

Выводы по седьмой главе

Приведенные конкретные примеры разработанных систем энергосберегающего управления показывают: созданный математический аппарат идентификации моделей динамических режимов, анализа и синтеза оптимального управления на множестве состояний функционирования позволяют оперативно разрабатывать алгоритмическое обеспечение для устройств энергосберегающего управления;

- создаваемое алгоритмическое обеспечение может быть реализовано простыми и дешевыми микропроцессорными устройствами;

- затраты энергии при оптимальном управлении динамическими режимами тепловыми аппаратами и машинами с электроприводами снижаются на 8-20%.

Разработанные методы и алгоритмы использованы в экспертной системе «Энергосберегающее управление динамическими объектами». Экспертная система обеспечивает автоматизированное проектирование алгоритмического и программного обеспечений устройств энергосберегающего управления, в т.ч. в режиме удаленного доступа.

315

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом выполненных исследований являются разработанные теоретические положения, включающие методологию, концепцию, принципы и методы для решения широкого класса задач анализа и синтеза энергосберегающего управления технологическими установками, и применение полученных научных результатов для проектирования систем управления теп-% ловыми аппаратами и машинами с электроприводами. Широкое использование в системах оптимального управления алгоритмического обеспечения, получаемого на базе созданного математического аппарата, позволяет сделать важный вклад в решение актуальной проблемы экономии энергоресурсов и повышении конкурентоспособности отечественных систем промышленной автоматизации.

В качестве выводов по работе в целом можно выделить следующие наиболее важные положения, содержащие новые научные результаты.

1. Разработан метод оперативного решения задач оптимального управления многостадийными объектами, динамика которых описывается дифференциальными уравнениями с разрывной правой частью. В методе комплексно используются возможности принципа максимума, динамического программирования и метода синтезирующих переменных. Расчет параметров переключения стадий (временных интервалов управления, отдельных компонент вектора фазовых координат) производится методом динамического программирования, многократное решение частных задач оптимального управления применительно к каждой стадии - методом синтезирующих переменных, а для определения возможных видов функций ОУ при полном анализе задачи управления - принцип максимума. Данный комбинированный метод позволяет в реальном времени определять энергосберегающие управляющие воздействия применительно к нелинейным объектам с учетом различных ограничений на управление, траек-) тории фазовых координат и значение минимизируемого функционала. Возможности комбинированного метода продемонстрированы на примере для ряда тепловых аппаратов.

2. Предложена концепция расширенного множества состояний функционирования (РМСФ), которое комплексно учитывает состояния работоспособности технических средств системы энергосберегающего управления и объекта, производственные ситуации, связанные с планированием и обеспечением ресурсами, и состояния внешнего окружения, обусловленные ситуациями на рынке, взаимоотношениями с заказчиками и партнерами. Разработана структура РМСФ, в которой множества состояний работоспособности и производственных ситуаций имеют дискретную природу, а состояния внешнего окружения характеризуются нечеткими множествами. Дана методика построения РМСФ с дискретными состояниями, которые характеризуются показателем вероятностной природы, удовлетворяющим условию нормировки. Рассмотрены различные стратегии реализации оптимального управления и структурные схемы систем управления, учитывающие специфику РМСФ (возможности изменения состояний функционирования на временном интервале управления, идентификации этих состояний и др.). Формализованы постановки и модели задач оптимального управления на РМСФ.

3. Разработана методология «быстрого» проектирования алгоритмического обеспечения СЭУ, в основе которой лежат принципы «наследования»: независимой иерархии при построении структурной модели ЗОУ, достаточности результатов полного анализа ЗОУ для автоматизированного проектирования алгоритмического обеспечения СЭУ, взаимосвязей моделей ЗОУ, согласования программных модулей для решения задач управления объектами с многостадийными моделями и др. Используя принципы наследования, оперативно разработаны новые фреймы базы знаний экспертной системы «Энергосберегающее управление динамическими объектами».

4. Предложена концепция решения в автоматизированном режиме обратных задач оптимального управления с использованием возможности визуализации результатов полного анализа ЗОУ, выполненного методом синтезирующих переменных. Наиболее часто приходится решать обратные задачи, связанные с определением исходных данных, при которых решение ЗОУ существует, обеспечением требуемого запаса устойчивости СОУ, выполнением ограничения на лимит энергии и др.

5. Предложена методология исследования устойчивости четырех классов систем энергосберегающего регулирования на МСФ. Условия устойчивости сформулированы применительно к пространству синтезирующих переменных и задаваемым исходным данным для численного решения ЗОУ. Предложенный подход, использующий преимущества метода синтезирующих переменных, позволяет в автоматизированном режиме проверять выполнение условий устойчивости, обеспечивать необходимый запас устойчивости, визуализировать результаты исследований.

6. Разработан метод идентификации моделей динамики нелинейных объектов на МСФ, позволяющий получать модели в форме, пригодной для оперативного решения ЗОУ, и удовлетворяющие требованиям адекватности. Исследованы задачи идентификации моделей динамики в виде одной системы дифференциальных уравнений и в виде дифференциальных уравнений с разрывной правой частью. Получены алгоритмы текущей оценки параметров моделей динамики по конечным формулам для использования в задачах совмещенного синтеза оптимального управления в случае изменения состояния функционирования на временном интервале управления.

7. Сформулированы и решены задачи энергосберегающего управления сложными объектами с распределенными параметрами и группой динамических объектов в виде нескольких электрокамерных печей. В качестве объекта с распределенными параметрами рассмотрена многозонная электрическая печь, особенностями которой как объекта управления являются: взаимное влияние температурных режимов в соседних зонах друг на друга, нелинейность модели динамики для каждой отдельной зоны, различные постановки задач оптимального управления для разных режимов работы (разогрев печи, стабилизация температурного режима и др.), необходимость выполнения ограничения на скорость изменения температуры по длине печи. Разработано алгоритмическое обеспечение систем управления шестизонной печью, учитывающие данные ограничения.

8. Выполнен полный анализ ЗОУ для ряда объектов с запаздыванием и объекта, динамика которого описывается дифференциальным уравнением третьего порядка (тройной интегратор). Полный анализ или анализ ЗОУ на МСФ включает определение возможных видов функций оптимального управления, получение условий существования решения задачи, определение соотношений для границ области разных видов функций оптимального управления в пространстве синтезирующих переменных, алгоритмы для оперативного расчета параметров управляющих воздействий, значений минимизируемого функционала и траекторий изменения фазовых координат. Результаты анализа использованы в базе знаний экспертной системы «Энергосберегающее управление динамическими объектами».

9. Предложена концепция многофункционального энергосберегающего регулятора, учитывающего ряд дополнительных ограничений на управление и фазовые координаты. Одно многофункциональное управляющее устройство в зависимости от ситуации может решать задачу синтеза оптимального управления при различном виде минимизируемого функционала (затраты энергии, квадратичный, быстродействие и др.), использовать разные стратегии (позиционная, программная), ослаблять частные ограничения для достижения общей цели управления.

10. Предложен метод динамической альтернативности для выполнения этапов жизненного цикла проекта по разработке СЭУ. Метод учитывает два аспекта динамики выполнения проекта: на каждой стадии может изменяться число и состав альтернативных вариантов, на протяжении времени проектирования могут изменяться различного рода параметры, относящиеся к постановке задачи и формулировке целей в связи с поступлением информации из внешней среды. В методе используются модели изменения затрат и риска в зависимости от числа вариантов проектируемой системы управления. Метод расширяет возможности управления высокотехнологичными проектами за счет перераспределения состава альтернатив на стадиях жизненного цикла, более полного использования поступающей информации и эволюции методов принятия решений по мере уменьшения неопределенности при проектировании.

11. Разработан алгоритм принятия проектных решений, использующий сочетание байесовского подхода и метода экспертных оценок. Алгоритм позволяет выделить предпочтительный вариант, когда предварительная экспертиза показала несогласованность мнений экспертов.

12. Разработана структура гибридной экспертной системы в виде интеграции двух экспертных систем: ЭС, базирующейся на теоретических моделях, и ЭС, использующей опыт проектирования и эксплуатации СЭУ. Гибридная система обладает следующими достоинствами: обеспечивается внесение удачных примеров и исключений в БД, которые могут быть использованы для управления выводом на основе модели и записи результатов вывода с помощью моделей для будущего применения; повышается производительность решения задач за счет проверки аналогичных случаев до начала более экстенсивного поиска посредством рассуждений на основе моделей; увеличиваются возможности объяснения ситуаций пользователям.

Наряду с отмеченными основными положениями общего характера в ходе исследований систем энергосберегающего управления получен ряд частных результатов:

- решены задачи синтеза квазиоптимального и эффективного квазиоптимального управления, в последнем случае ухудшение функционала за счет отклонения управления от оптимального не превышает допустимой величины;

- исследованы задачи аналитического конструирования энергосберегающих оптимальных регуляторов, которые в отличие от существующих обладают дополнительными функциональными возможностями (в режиме стабилизации устраняют рассогласования с экономией энергозатрат 10-20% по сравнению с регуляторами, использующими квадратичный функционал, обеспечивают выполнение ряда важных для практики ограничений на управляющие воздействия и др.);

- получены оценки эффекта оптимальной фильтрации на показатели работу ЭСУ при наличии помех в каналах управления и измерения;

- выполнен критический анализ двух подходов, используемых при проектировании алгоритмического обеспечения СЭУ, один базируется на полном анализе ЗОУ, другой - на применении методов искусственного интеллекта; показано, что сочетание обоих подходов значительно расширяет возможности систем управления и контроля;

- разработанные методы и алгоритмы использованы в экспертной системе «Энергосберегающее управление динамическими объектами», экспертная система обеспечивает автоматизированное проектирование алгоритмического обеспечения устройств энергосберегающего управления, в т.ч. в режиме удаленного доступа;

- разработаны методические указания по использованию полученных теоретических положений энергосберегающего управления и экспертной системы в учебном процессе.

Результаты разработки конкретных систем энергосберегающего управления технологическими объектами показывают:

- созданный математический аппарат анализа и синтеза оптимального управления на множестве состояний функционирования, идентификации моделей динамических режимов позволяют оперативно разрабатывать алгоритмическое обеспечение для устройств энергосберегающего управления;

- разрабатываемое алгоритмическое обеспечение может быть реализовано простыми и дешевыми микропроцессорными устройствами;

- затраты энергии при оптимальном управлении динамическими режимами тепловыми аппаратами и машинами с электроприводами снижаются на 820%, что с учетом роста цен на энергоносители позволяет получить значительный экономический эффект.

321

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Муромцев, Дмитрий Юрьевич, 2005 год

1. Кириллкин В.А. Энергетика. Главные проблемы. М.; Энергетика, 1985.87 с.

2. Рзй Д. Экономия энергии в промышленности. / Пер. с англ. М., 1985.212 с.

3. Пяткин A.M., Шадрухин И.А. Экономия энергоресурсов: резервы и факторы эффективности. М.; Знаки, 1982. 64 с.

4. Степанов B.C. Анализ энергетического совершенства технологических процессов. Новосибирск; Наука, 1984. 85 с.

5. Сажин Б.С, Булеков А.П. Эксергетический метод в химической технологии. М.: Химия, 1992. 208 с.

6. Резников А.Н., Резников Л.А, Тепловые процессы в технологических системах. М.: Машиностроение, 1990. 288 с.

7. Михайлов ВВ. и др. Рациональное использование топлива и энергии в промышленности. М., 1978. 224 с.

8. Аджиев М.Э. Энергосберегающие технологии. М., 1990. 64 с.

9. Аракелов В.Е., Кремер А.И. Методические вопросы экономии энергоресурсов. М.; Энергоатомиздат, 1990. 188 с.

10. Ятров С.Н. Энергосберегающие технологии в СССР и за рубежом. Аналитический альбом. М., 1991. 288 с.

11. Коновалов В.И., Коваль A.M. Пропиточно-сушильное и клеепрома-зочное оборудование. М.: Химия, 1989. 224 с.

12. Кафаров В.В., Мешалкин В.П., Гурьева Л.В. Оптимизация теплооб-менных процессов и систем. М.; Энергоатомиздат, 1988. 192 с.

13. Центер Ф.Г. Проектирование тепловой изоляции электростанций и тепловых сетей. JL: Энергия, 1972. 198 с.

14. Данилов О.Л., Леончик Б.И. Экономия энергии при тепловой сушке. М. Энергоатомиздат, 1986. 156 с.

15. Александров А.Г. Оптимальные и адаптивные системы. М.: Высш. шк., 1989. 263 с.

16. Олейников В.А., Зотов Н.С., Пришвин A.M. Основы оптимального и экстремального управления: Учеб. Пособие для студентов вузов. М.: Высш. шк., 1969. 296 с.

17. Атанс М., Фалб П. Оптимальное управление. М.: Машиностроение, 1968. 764 с.

18. Лейтман Дж. Введение в теорию оптимального управления. М.: Наука, 1968. 192 с.

19. Флюгге-Лотц Й., Марбах Г. Оптимальное управление в некоторых системах угловой ориентации при различных критериях качества. //Техническая механика. 1963. № 2. С. 38-54.

20. Иванов Ю.Н. Оптимальное сочетание двигательных систем // Механика и машиностроение; Изв. АН СССР. 1966.

21. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А.А.Красовского. М.: Наука, 1987. 712 с.

22. Сю Д., Мейер А. Современная теория автоматического управления и ее применение. / Под ред. д.т.н. проф. Ю.И. Топчеева. // Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1972. 544 с.

23. Сейдж Э.П., Уайт Ч.С. Оптимальное управление системами. М.: Радио и связь, 1982.

24. Энергосберегающее управление нагревом жидкости / В.Н.Грошев, С.В. Артемова, Д.Ю.Муромцев, Л.П.Орлова // Техника в сельском хозяйстве. 1996. №2. С. 27-28.

25. Муромцев Ю.Л., Ляпин Л.Н., Попова О.В. Моделирование и оптимизация технических систем при изменении состояний функционирования. Воронеж: ВГУ, 1992. 164 с.

26. Филиппов А.Ф. Дифференциальные уравнения с разрывной правой частью. М.: Наука, 1985. 224 с.

27. Смирнова В.П., Разинцев В.И. Проектирование и расчет автоматизированных приводов. М. Машиностроение, 1990. 368 с.

28. Герасимяк Р.П. Динамика асинхронных элетроприводов крановых механизмов. М: Энергоатомиздат, 1986. 168 с.

29. Чистов В.П., Бондаренко В.Н., Святославский В.А. Оптимальное управление электрическими приводами. М.; Энергия, 1968. 232 с;

30. Сухинин Б.В., Ловчаков В.И., Сурков В.В., Краснов К.В. Аналитическое конструирование регулятора для следящей системы с люфтом. Информатика. Машиностроение, 1998, № 3. С. 66 69.

31. Орлова Л.П., Сысоев Э.В., Ушанев СБ. Программное обеспечение энергосберегающего оптимального управления пуском электродвигателей // М., Компьютерная хроника. 1997. № 12. С. 19 29.

32. Микропроцессорные системы автоведения электроподвижного состава / Л.А. Баранов, Л.М. Головичер, ЕВ. Ерофеев, В.М. Максимов; Под ред. Л.А. Баранова. М.: Транспорт, 1990. 272 с.

33. Костюковский М.А. Управление электропоездом и его обслуживание: М.: Транспорт, 1987. 253 с.

34. Механика космического полета (проблемы оптимизации). Гродзов-ский Г.Л., Иванов Ю.Н., Токарев В.В. М.: Наука, 1975. 704 с.

35. ТРЕЙС МОУД. Графическая инструментальная система для разработки АСУ. Версия 5.0: Руководство пользователя. AdAstra Research Group, Ltd. 1998. 771 с.

36. Бодров В.И., Громов Ю.Ю., Матвейкин В.Г. Метод решения задач оптимального управления в классе нечетких множеств. Тамбов: ТИХМ. 1988. 6 с.

37. Бодров В.И., Кулаков Ю.В., Шамкин В.Н. Оптимизация статических режимов работы воздухоразделительных установок низкого давления при переменном потреблении продуктов разделения // Хим. промышленность. 1993. №1-2. С. 66-71.

38. Красовский Н.Н. Теория управления движением. Линейные системы. М.: Наука. 476 с.

39. Алексеев В.М., Тихомиров В.М., Фомин СВ. Оптимальное управление. М.: Наука, 1979. 432 с.

40. Ногин В.Д., Протодьяконов И.О., Евлампиев И.И. Основы теории оптимизации: Учеб. пособие для студентов вузов / Под ред. И.О. Протодьяконова. М.: Высш. шк., 1986. 384 с.

41. Брайсон А., Хо Ю-ши. Прикладная теория оптимального управления. М.: Мир, 1972. 544 с.

42. Ляпин Л.Н., Муромцев Ю.Л. Анализ и оперативный синтез оптимального управления в задаче двойного интегратора на множестве состояний функционирования //Техническая кибернетика; Изв. АН СССР. 1990. №3. С. 5764.

43. Ляпин Л.Н., Муромцев Ю.Л., Попова О.В. Оптимальный по минимуму затрат энергии регулятор объекта двойного интегрирования //Техническая кибернетика: Изв. РАН. 1992. №2. С. 39-46.

44. Егоров А.И. Оптимальное, управление тепловыми и диффузионными процессами. М.: Наука. 1978. 464 с.

45. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А.А. Красовского. М.: Наука. 712 с.

46. Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник в 5-и томах. 2-е изд. перераб. и доп. Т.З: Синтез регуляторов систем автоматического управления / Под ред. К.А. Пупкова, Н.Д. Егупова. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2004. 616 с.

47. Чаки Ф. Современная теория управления / Нелинейные, оптимальные и адаптивные системы. М.: Мир, 1975. 424 с.

48. Гудвин Г.К. Проектирование систем управления / Г.К. Гудвин, С.Ф. Гребе, М.Э. Сальгадо. М.: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2004. 911 с.

49. Методы робастного, нейро-нечеткого и адаптивного управления: Учебник / Под ред. Н.Д. Егупова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. 744 с.

50. Пупков К.А., Коньков В.Г. Интеллектуальные системы. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. 348 с.

51. Радкевич В.В. Системы управления объектами газовой промышленности. М.: Серебряная нить, 2004. 440 с.

52. Люггер Джордж Ф. Искусственный интеллект: стратегии и методы решения сложных проблем. М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. 864 с.

53. Фрадков А.Л. Адаптивное управление в сложных системах. М.: Наука, 1990. 292 с.

54. Корнеева А.И. Тенденция развития системной автоматизации технологических процессов // Приборы и системы управления. 1998. №8. С 51- 56.

55. Понтрягин JI.C, Болтянский В.Г., Гамкрелидзе Р.В., Мищенко Е.Ф.

56. Математическая теория оптимальных процессов. М.: Наука, 1969. 384 с.

57. Болтянский В.Г. Математические методы оптимального управления. М.: Наука, 1969. 408 с.

58. Беллман Р. Динамическое программирование. М.: Издательство иностранной литературы, 1960. 400 с.

59. Беллман Р., Гликсберг И., Гросс О. Некоторые вопросы математической теории процессов управления. М.: ИЛ, 1962. 424 с.

60. Летов A.M. Аналитическое конструирование регуляторов. // Автоматика и телемеханика. №4. С. 436 441; II. 1960. №5. С.561-568; III. 1960. №6. С. 661-665; IV. 1961. №4. С. 425 -435; V. 1962. №11. С. 1405- 1413.

61. Красовский А.А. Обобщение задачи аналитического конструирования регуляторов при заданной работе управлений и управляющих сигналов // Автоматика и телемеханика. 1969. №7. С. 7-17.

62. Муромцев Ю.Л. Определение вероятностей состояний сложной системы методом теории графов. В кн.: Алгоритмы и структура специализированных вычислительных систем. Тула. ТПИ, 1980. С.125 - 128.

63. Гнеденко Б.Ф., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. М.: Наука, 1965. 275 с.

64. Барлоу Р., Прошан Ф. Статистическая теория надежности и испытания на безотказность; Пер. с англ. Н.А. Ушакова. М.: Наука, 1985. 327 с.

65. Муромцев Ю.Л. Определение границ эффективности и работоспособности сложных систем. Автоматика и телемеханика, №4, 1988. С.164 -176.

66. Заде Л.А. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений. М.: Мир, 1976. 165 с.

67. Прикладные нечеткие системы: Пер. с япон. / К. Асаи, Д. Ватада, С. Иваи и др.; Под ред. Т. Терано, К. Асаи, М. Сугено. М.: Мир, 1993. 368 с.

68. Таха Хэмди А. Введение в исследование операций. М.: Издательский дом «Вильяме», 2001. 912 с.

69. Субботин А.И., Ченцов А.Г. Оптимизация гарантии в задачах управления. М.: Наука, 1981.288 с.

70. Аоки М. Оптимизация стохастических систем. М. Наука, 1971. 424 с.

71. Благодатских В.И. Некоторые результаты по теории дифференциальных включений // Summer school on ordinary Differential Equation. Brno, 1974. Part II. P. 29-67.

72. Муромцев Д. Ю., Орлов В. В. Информационно-технологическая среда проектирования интеллектуальных контроллеров // Компьютерная хроника. 1997. № 12. С. 3 8.

73. Муромцев Д. Ю. Оперативный синтез энергосберегающего управления для линейных систем с запаздыванием на множестве состояний функционирования // Тр. ТГТУ: Сборник научных статей молодых ученых и студентов. Тамбов, 1999, Вып. 4. С. 47 50.

74. Дьяконов В., Круглов В. MATLAB. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник. СПб.: Питер, 2002. 448 с.

75. Андреев 10.11, Бутковский А.Г. Задача оптимального управления нагревом массивных тел // Инж.-физ. журнал. 1965. №1. С. 87-92.

76. Бутковский А.Г. Теория оптимального управления системами с распределенными параметрами. М.: Наука, 1965. 474 с.

77. Вигак В.М. Оптимальное управление нестационарными температурными режимами. Киев: Наук, думка, 1979. 395 с.

78. Вигак В.М., Костенко А.В. Оптимальный нагрев цилиндра при ограничениях на градиенты температурного поля / Математические метод термодинамики. Киев: Наук, думка, 1978. С. 71-78.

79. Липов В.Я., Паршин Г.Н., Селезнев Ю.Н. Оптимизация электропечей непрерывного действия. М.: Энергоатомиздат, 1989. 224 с.

80. Теория и основы управления режимами нагрева и охлаждения материалов / В.И.Тимошпольский, В.Б.Ковалевский, И.А.Трусова, В.Попкович // Тепломассообмен ММФ-96: Тр. III Минского международ, форума (20-24 мая 1996 г.). Минск: 1996, Т. X, ч. 1. С. 142-146.

81. Бодров В.И., Попов Н.С., Трейгер В.В. Разработка алгоритма управления процессом получения диацитата целлюлозы в условиях неопределенности // Приборы и Системы управления. 1989. №10. С. 15-17.

82. Бодров В.И., Громов Ю.Ю., Матвейкин В.Г. К вопросу синтеза структуры закона управления ХТС, заданной на лингвистическом уровне. Тамбов: ТИХМ, 1987. 10 с.

83. Родионов A.M. Метод синтеза линейных оптимальных систем с запаздыванием //Техническая кибернетика. 1982. №3. С. 11-16.

84. Муромцев Д.Ю., Муромцев Ю.Л., Орлова Л.П. Синтез энергосберегающего управления многостадийными процессами комбинированным методом //Автоматика и Телемеханика. 2002. № 3 . С. 169 178.

85. Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления. М.: Мир, 1975.684 с.

86. Марковский А.В., Чалый В.Д. Технология идентификации и моделирования сложных нелинейных динамических систем. / Приборы и системы управления. 1998. № 9. С. 10 12.

87. Бессонов А.Н., Загашвили Ю.В., Маркелов А.С. Методы и средства идентификации динамических объектов. JL: Энергоатомиздат, 1989. 276 с.

88. Гроп Д. Методы идентификации систем. М.: Мир, 1979. 472 с.

89. Химмельблау Д. Анализ процессов статистическими методами. М.: Мир, 1973. 958 с.

90. Дейвидов Дж., Шпитапьни М., Шавит А., Корен И. Общий алгоритм идентификации быстро изменяющихся во времени систем. ТИИЭР. Т.75. №8. 1987. С. 165-166.

91. Ли Р. Оптимальные оценки, определение характеристик и управление. М.: Наука, 1966. 176 с.

92. Артемова С. В., Муромцев Д. Ю. Энергосберегающее управление одним классом нелинейных объектов // Труды молодых ученых и студентов ТГТУ. Тамбов, 1997. Вып. 1. С. 194 197.

93. Муромцев Ю.Л., Орлова Л.П., Муромцев Д.Ю. Идентификация моделей, учитывающих изменение состояний функционирования // Обработка сигналов и полей. 2000. № 3 . С. 45 48.

94. Долголаптев В.Г. Работа в Excel 7.0 для Windows 95 на примерах: М.: БИНОМ, 1995.384 с.

95. Леоненков А.В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuz-zyTECH. СПб.: БХВ. Петербург, 2003. 736 с.

96. Саймон, Джинжер. Анализ данных в Excel; наглядный курс создания отчетов, диаграмм и сводных таблиц.: Пер, с англ. М.: Издательский дом "Вильяме", 2004. 528 с.

97. Артемова С.В. Применение экспертной системы для оптимального управления технологическими процессами / С. В. Артемова, Д. Ю. Муромцев, С. Б. Ушанев, Н. Г. Чернышов // Информационные технологии в проектировании и производстве. 1997. №1. С. 12 -16.

98. Муромцев Ю.Л., Орлова Л.П. Информационные технологии в проектировании энергосберегающих систем управления динамическими режимами: Учеб. пособие. Тамбов, Тамб. гос. техн. ун-т, 2000. 84 с.

99. Муромцев Ю.Л., Ляпин Л.И., Сатина Е.В. Метод синтезирующих переменных при оптимальном управлении линейными объектами // Приборостроение: Изв. вузов. 1993. №11-12. С. 19 25.

100. Муромцев Ю.Л. Определение границ эффективности и работоспособности сложных систем // Автоматика и телемеханика. 1988. №4. С. 164-176.

101. Теоретические основы исследования сложных систем с учетом надежности // Муромцев Ю.Л., Ляпин Л.Н., Трошев В.Н., Шамкин В.Н. / Учебное пособие. М., Московский институт химического машиностроения, 1987. 116 с.

102. Формальский A.M. Управляемость и устойчивость систем с ограниченными ресурсами. М., Наука, 1974. 368 с.

103. Калман Р., Фалб П., Арбиб М. Очерки по математической теории систем: Пер. с англ. М.: Мир, 1971. 400 с.

104. Фельдбаум А.А. Основы теорий оптимальных автоматических систем. М., Наука, 1966. 624 с.

105. Техническая кибернетика. Теория автоматического регулирования. Кн.1. математическое описание, анализ устойчивости и качества систем автоматического регулирования / Под ред. В.В. Солодовникова. М.: Машиностроение, 1967. 770 с.

106. Топчеев Ю.И. Атлас для проектирования САР. М.: Машиностоение, 1989. 752 с.

107. Пельпер Д.С. и др. Гироскопические системы. М.: Высшая школа, 1988. 424 с.

108. Муромцев Д.Ю., Аль-Наджар Г.М. Виды функций энергосберегающего управления в задаче тройного интегратора // Труды ТГТУ. Тамбов, 2003. Вып. 13. С. 149-153.

109. Muromtsev D. Yu. Synthesis of intellectual energy-saving regulators by thermal objects // Interactive systems: the problems of human Computer interaction. Proceedings of the International Conference. Ulianovsk, 1999. P. 118-119.

110. Муромцев Д. Ю., Губанов Р.А. Энергосберегающий оптимальный многофункциональный регулятор // Вестник ТГТУ. Тамбов, 2001. Т. 7. № 1 . С. 20 34.

111. Муромцев Д.Ю., Орлов В.В. Синтез энергосберегающих регуляторов для нелинейных объектов // Динамика систем, механизмов и машин: Материалы III научн.-техн. конф. Омск: ОМГТУ, 1999. С.327-328.

112. Свидетельство РФ об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2004611871 от 12.08.2004. Программа синтеза структуры системы оптимального регулирования, минимизирующей затраты энергии. // Муромцев Д.Ю., Артемова С.В., Грибков А.Н.

113. Летов А. М. Устойчивость нелинейных регулируемых систем. М., Наука. 1962. 384 с.

114. Заде Л., Дезоер Ч. Теория линейных систем. (Метод пространства состояний). М.: Наука, 1970. 704 с.

115. Малышев В. В., Пакшин П. В. Прикладная теория стохастической устойчивости и оптимального стационарного управления: Обзор. Ч. 1 // Изв. АН СССР. Техническая кибернетика. 1990. № 1. С. 12-17.

116. Малышев В. В., Пакшин П. В. Прикладная теория стохастической устойчивости и оптимального стационарного управления: Обзор. Ч. 2 // Изв. АН СССР. Техническая кибернетика. 1990. № 2. С. 168-178.

117. Хасьминский Р.З. Устойчивость систем дифференциальных уравнений при случайных возмущениях их параметров. М.: Наука, 1969. 368 с.

118. Ядыкин И. Б. Оптимальное адаптивное управление на основе беспоисковой самонастраивающейся системы с обучаемой эталонной моделью // Автоматика и телемеханика. 1979. № 2. С.152-164.

119. Насимов К. А. К теории устойчивости систем со случайными параметрами // Докл. АН УзССР. 1989. № 3. С. 212-222.

120. Кореневский Д. Г. Устойчивость динамических систем при случайных возмущениях параметров. Алгебраические критерии. Киев.: Наук, думка, 1989. 176 с.

121. Wagenaar Т. J. A., De Koning W. L. Stability and stabilizability of chemical reactors modelled with stochastic parameters // Int. J. Control. 1989. V. 49. № l.P. 27-35.

122. Барский В. E. Формирование устойчивых на конечном интервале времени терминальных систем управления. Техн. кибернетика. 1990. № 2. С.16-25.

123. Ляпин Л. Н. Муромцев Ю. Л. Попова О. В. Оптимальный по минимуму затрат энергии регулятор объекта двойного интегрирования / Изв. АН СССР. Техн. кибернетика. 1992. №3. С. 39-46.

124. Аоки М. Оптимизация стохастических систем. М.: Наука, 1971. 424 с.

125. Оаиранер А. С., Румянцева В. В. Прикладная математика и механика, 1972, т. 36; вып. 2. С. 12-28.

126. Муромцев Ю. Л., Ляпин Л. Н. О гарантированном оптимальном управлении на множестве состояний функционирования. В кн. Динамика неоднородных систем. М.: ВНИИСИ, 1989. Вып. 14. С. 162 167.

127. Ляпин Л. Н., Муромцев Ю. Л. Гарантированная оптимальная программа управления на множестве состояний функционирования// Автоматика и телемеханика, 1993, №3. С. 85 93.

128. Муромцев Ю.Л., Ляпин Л.Н. Включаемость сложных систем // Сб. трудов Вып.14. М., ВНИИСИ, 1988. С. 14-25.

129. Липцер Р.Ш., Ширяев А.Н. Статистика случайных процессов (нелинейная фильтрация и смежные вопросы). М.:, Наука, 1974. 276 с.

130. Муромцев Ю.Л., Орлов В.В. Интеллектуальный энергосберегающий контроллер // В сб. науч. тр. «Математическое моделирование информационных и технологических систем». Вып.4 / Воронежск. гос. технолг. акад. Воронеж, 2000. С. 93-96.

131. Муромцев Ю.Л., Орлова Л.П. Энергосберегающее управление с учетом ошибок измерения // Компьютерная хроника. 2001. №5. С. 67-75.

132. Артемова С.В., Муромцев Д.Ю., Грибков А. Н. Прогнозирование и компенсация возмущения в системах оптимального управления // Вестник ТГТУ. Тамбов, 2003. Т. 9. № 4. С. 632 637.

133. Артемова С. Информационная технология энергосберегающего управления объектами в условиях помех / Артемова С., Муромцев Д., Грибков А. // «Машиностроительные технологии 04»: Материалы IV международного конгресса. Варна, Болгария, 2004. С 127-129.

134. Муромцев Ю. Л. База знаний информационных технологий оптимального управления с минимумом расхода топлива // Компьютерная хроника. 2001. № 5 . С. 53 58.

135. Муромцев Д.Ю. Методы и алгоритмы синтеза энергосберегающего управления технологическими объектами: монография / Д.Ю. Муромцев. Тамбов; М.; СПб.; Баку; Вена: Изд-во «Нобелистика», 2005. 202 с.

136. Bodrov V.I. Identification of thermal objects in the operativ synthesis of optimal control / V.I. Bodrov, D.Yu. Muromtsev, L.P. Orlova // Вестник Тамбовского государственного университета. Тамбов, 2000. Т. 6. № 1. С. 19 25.

137. Муромцев Д.Ю. Анализ и синтез оптимального энергосберегающего управления. Детерминированные системы. Вестник ТГТУ. Тамбов, 2005. Т. 11. № 2. Рубрика 01. Препринт №13. 48 с.

138. Муромцев Д.Ю. Алгоритм энергосберегающего управления, использующий комбинацию принципа максимума и динамического программирования // Компьютерная хроника. 2001. № 5 . С. 53 58.

139. Муромцев Д.Ю. Анализ и синтез энергосберегающего управления процессами нагрева (на примере нагревательных установок): дис. . канд. техн.наук: защищена 17.03.2000; утв. 10.11.2000 / Муромцев Д. Ю. Тамбов, 2000. 163 с.

140. Муромцев Д.Ю. Информационная система энергосберегающего управления сложными объектами / Д.Ю. Муромцев // Информационно-управляющие системы. 2005. № 5(18). С. 2 5.

141. Артемова С. В., Муромцев Д. Ю., Неретин А. В. Программное обеспечение автоматизированного рабочего места "Энергосберегающее управление процессами нагрева" //Компьютерная хроника. 1997. № 12 . С. 101 112.

142. Лернер А.Я., Роземан Е.А. Оптимальное управление. М.: Энергия, 1970. 360 с.

143. Грошев В.Н., Муромцев Д.Ю., Голушко С.А. О некоторых режимах работы энергосберегающего управления при нагреве тел // Компьютерная хроника. 2001. №5. С. 85 88.

144. Артемьев В.В. Теория систем со случайными изменениями структуры. М., Наука. 1979. 428 с.

145. Kalman R.E. Contributions to the theory of Optimal Control // Bull. Soc/ Math/Mech. 1960 / V.5. №1. P. 102-119.

146. Ляпин Л.Н., Муромцев Ю.Л. Анализ и оперативный синтез оптимального управления в задаче двойного интегратора на множестве состоянийфункционирования // Изв. АН. СССР. Техническая кибернетика. 1990. №3. С. 57-64.

147. Орлов В. В, Муромцев Д. Ю. Информационные технологии в проектировании микропроцессорных систем контроля и управления // Труды молодых ученых и студентов ТГТУ. Тамбов, 1997. Вып. 1. С. 206 209.

148. Муромцев Ю.Л. Проблемы энергосберегающего управления. // Вестник ТГТУ. Тамбов, 2004. Т. 10. № 2. С. 358 366.

149. Муромцев Д.Ю. Использование расширенного множества состояний функционирования при реинжиниринге процессов // Метрология, стандартизация, сертификация и управление качеством продукции. Школа-семинар молодых ученых, 2003. С. 160 -161.

150. Муромцев Д.Ю., Козлов А.И. Проектирование систем с учетом расширенного множества состояний функционирования // Проектирование и технология электронных средств. 2004. № 1 . С. 13 18.

151. Муромцев Д.Ю., Блохин С.А. Расширение понятия состояний работоспособности сложных технических систем в задачах управления проектами и рисками // Надежность. 2003. №4(7). С. 3 8.

152. Попова Ю.А. Программные средства оценки анализа экологического состояния территорий / Ю.А. Попова, Д.Ю. Муромцев, С.Б. Ушанев, В.В. Орлов // Вестник ТГУ. Тамбов, 1997. Т. 2. Вып. 1. С. 92 93.

153. Муромцев Ю.Л., Муромцев Д.Ю., Орлов В.В. Практическая устойчивость систем оптимального управления / Ю.Л. Муромцев, Д.Ю. Муромцев, В.В. Орлов // Вестник Тамбовского государственного университета. 2000. Т. 6. № 3. С. 387-392.

154. Балыбин В.М. Оптимальное управление динамическими объектами в ^ условиях неопределенности / В.М. Балыбин, B.C. Лунев, Д.Ю. Муромцев //

155. Вестник ТГУ. Тамбов, 2000. Т. 5. Вып. 4. С. 411 412.

156. Грошев В.Н. Энергосберегающие технологии при проектированииГрадиоэлектронных средств / В.Н. Грошев, Д.Ю. Муромцев // Труды ТГТУ: сб. науч. ст. молодых ученых и студентов. Тамбов, 2002. Вып. 11. С. 195- 199.

157. Муромцев Д.Ю. Вопросы надежности интеллектуальных информационно-измерительных систем неразрушающего контроля теплофизических свойств твердых материалов / Д.Ю. Муромцев, З.М. Селиванова // Надежность. № 3(14). 2005. С. 43-47.

158. Муромцев Д.Ю. Исследования робастности систем оптимального управления с помощью синтезирующих функций // VII научная конференция ТГТУ : пленарные доклады и тез. стендовых докл. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2002. Ч. 1. С. 98.

159. Козлов А.И., Муромцев Д.Ю. Обновление процессов и энергосбережение // Труды ТГТУ: Сб. науч. ст. молодых ученых и студентов. Тамбов, 2002. Вып 11 .С. 141-144.

160. Козлов А.И. Полный анализ задачи тройного интегратора / А.И. Козлов, Д.Ю. Муромцев // Автоматика и телемеханика. 2005. № 1. С. 3 12.

161. Орлова Л.П. Дидактические аспекты использования экспертной системы в обучении проектированию систем управления / Л.П. Орлова, Д.Ю. Муромцев, А.А. Мудрецов // Труды ТГТУ: сб. науч. ст. молодых ученых и студентов. Тамбов, 1998. Вып. 2. С. 111 114.

162. Орлова Л.П. Учебная САПР энергосберегающих систем управления / Л.П. Орлова, Д.Ю. Муромцев // Элементы и устройства микроэлектронной аппаратуры : Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж, 1999. С. 156 162.

163. Применение экспертной системы энергосберегающего оптимального управления динамическими объектами / С.В. Артемова, Д.Ю. Муромцев, В.В. Орлов, А.В. Федоров // III научная конференция ТГТУ : краткие тез. докл. Тамбов, 1996. С. 174- 175.

164. Свидетельство РФ об официальной регистрации программы для ЭВМ № 950464 от 19.12.95. Экспертная система «Энергосберегающее управление динамическими объектами» (EXPSYS) / Д.Ю. Муромцев, В.В. Орлов, Л.П. Орлова.

165. Муромцев Д.Ю. Информационные технологии обновления процессов на предприятии / Д.Ю. Муромцев, А.А.Кабанов, А.И. Козлов // Вестник Тамбовского государственного университета. 2002. Т. 8. № 4. С. 583 591.

166. Муромцев Д.Ю., Кабанов А.А., Козлов А.И. Информационные технологии обновления процессов на предприятии // Вестник ТГТУ. Тамбов, 2002. Т. 8. №4. С. 583 - 591.

167. Моррис У.Т. Наука об управлении. Байесовский подход. М.: Мир, 1971.304 с.

168. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Экспертные оценки. М.: наука, 1973. 160 с.

169. Айзерман М.А., Алексеров Ф.Т. Выбор вариантов: основы теории. М.: Наука, 1990. 240 с.

170. Муромцев Д.Ю., Орлова Л.П., Козлов А.И. Принятие решений с использованием байесовского подхода и экспертных оценок // Вестник ТГТУ. Тамбов, 2003. Т. 9. № 1. С. 15 24.

171. Свидетельство РФ об официальной регистрации программы для ЭВМ № 930109 от 27.12.93. Принятие обоснованных решений с использованием методов экспертных оценок / Д.Ю. Муромцев, В.В. Орлов, Л.П. Орлова.

172. Арчибальд Р. Управление высокотехнологичными программами и проектами / Пер. с англ. М.: ДМК Пресс, 2002. 464 с.

173. Дубов A.M., Лагоша Б.А., Хрусталев Е.Ю. Моделирование рисковых ситуаций в экономике и бизнесе: Учеб.пособие / Под ред. Б.А. Лагоши. М.: Финансы и статистика, 1999. 176 с.

174. Скрипка К.Г. Экономическая эффективность информационных систем. М.: ДМК Пресс, 2002. 256 с.

175. Черемных С.В., Семенов И.О., Ручкин B.C. Структурный анализ систем: IDEF-технологии. М.: Финансы и статистика, 2001. 208 с.

176. Блохин В.А., Козлов А.И., Муромцев Д.Ю., Орлова Л.П. Динамическая вариантность (альтернативность) при управлении проектами // Вестник ТГТУ. Тамбов, 2003. Т. 9. № 3. С. 390 405. /

177. Саати Г. Принятие решений. Метод анализа иерархий. М.: Радио и связь, 1989.316 с.

178. Муромцев Д.Ю. Два подхода к анализу и синтезу энергосберегающего управления в условиях неопределенности // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2004. Т. 10 -Юбилейный. № 3. С. 166-176.

179. Жуков Н.П. Метод, устройство и автоматизированная система нераз-рушающего контроля теплофизических свойств композитов / Н.П. Жуков, Д.Ю. Муромцев, Н.Ф. Майникова, А.П. Пудовкин, И.В. Рогов, В.В. Орлов // Контроль. Диагностика. 1998. № 5. С. 37 42.

180. Селиванова З.М. Применение микропроцессорного средства для получения новых полимерных материалов / З.М. Селиванова, Д.Ю. Муромцев, Д.А. Бобаков // Проектирование и технология электронных средств. 2003. № 2. С. 44-45.

181. Патент 2247363 РФ, G 01 N 25/18. Способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик изделий из металлополимеров / Б.Г. Варфоломеев, Н.П. Жуков, Д.Ю. Муромцев, З.М. Селиванова. № 2003116822; заяв. 04.06.2003; опубл. 27.02.2005. Бюл. № 6.

182. Муромцев Д.Ю. Об одном случае идентификации нелинейных динамических объектов / Д.Ю. Муромцев, В.В. Орлов // Труды молодых ученых и студентов ТГТУ. Тамбов, 2000. Вып. 5. С. 42 45.

183. Муромцев Ю.Л. Информационные технологии энергосберегающего управления динамическими режимами / Ю.Л. Муромцев, Л.П. Орлова, Д.Ю. Муромцев // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2000. № 7. С. 13-16.

184. Муромцев Д.Ю. Об одном методе идентификации моделей динамики объектов с распределенными параметрами / Д.Ю. Муромцев, И.В. Тюрин // Электронная техника: межвуз. сб. науч. тр. / Под ред. Д.В. Андреева. Ульяновск : Ул-ГТУ, 2004. С. 9-11.

185. Муромцев Д.Ю. Алгоритм энергосберегающего управления, использующий комбинацию принципа максимума и динамического программирования / Д.Ю. Муромцев // Компьютерная хроника. 2001. №5.С.53-58.