Теоретические основы автоматизации и управления динамическими объектами речных судов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, доктор наук Чертков Александр Александрович

• Чертков Александр Александрович
• доктор наук
• 2018

Оглавление диссертации доктор наук Чертков Александр Александрович

ОГЛАВЛЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ВВЕДЕНИЕ

1. Анализ проблемы автоматизации управления динамическими объектами речных судов

1.1. Современное состояние проблемы автоматизации и управления судовыми динамическими объектами и ее место в Стратегии развития внутреннего водного транспорта Российской Федерации до 2030 года

1.2. Пути совершенствования и развития энергоэффективных технологий автоматизации и управления судовыми динамическими системами на основе принципов научного программирования и методов исследования операций

1.3. Современное состояние и развитие численных методов моделирования и оптимизации динамических объектов речных судов

1.4. Теоретические основы моделирования, автоматизации и управления динамическими объектами речных судов, определенные стратегией развития ВВТ

1.5. Проблемы построения математических моделей и применения численных методов оптимизации динамических объектов речных судов в нелинейных задачах энергоэффективного управления

1.6. Цели и задачи исследования

2. Теоретические основы параметрической оценки, автоматизации и управления судовыми динамическими объектами речных судов с использованием численных методов и алгоритмов

2.1. Теоретические основы оценки параметров моделей систем управления с использованием компьютерных вычислительных сред

2.2. Оценка параметров моделей на основе ортогональных преобразований

2.3. Модель и алгоритм параметрической оценки элементов матрицы преобразования координат при управлении грузовыми системами судна (на примере грузового робота-манипулятора)

2.4. Параметрическая идентификация моделей судна на базе сплайнов

2.5. Оценка параметров моделей автоматизированных систем в условиях ограничений (на примере модели расходной характеристики судна)

2.6. Результаты исследований и выводы по главе

3. Модели и алгоритмы автоматизации и управления динамическими объектами речных судов в квазистационарных режимах

3.1. Сплайн-метод управления расходом топлива на речных судах

3.2. Модель экономичных режимов движения речного судна в условиях ограничений на основе алгоритма открытого поиска

3.3. Математическая модель и алгоритм экономии энергоресурсов в системе энергообеспечения динамических объектов речных судов

3.4. Моделирование и оптимизация стационарных режимов в судовых энергетических и гидравлических сетях на основе принципа наименьшего действия

3.5. Результаты исследований и выводы по главе

4. Разработка моделей и алгоритмов динамической оптимизации, автоматизации и управления технологическими процессами на речных судах

4.1. Модель и алгоритм энергоэффективного автоуправления курсом судна с учетом вариантов и динамики входных воздействий

4.2. Алгоритм принятия оптимальных решений при управлении динамическими объектами с применением матрицы Крылова

4.3. Модель и алгоритм оптимального управления судовым динамическим объектом на основе теории неравенств

4.4. Разработка модели и алгоритма параметрической настройки ПИД-регуляторов при управлении судовым дизелем

4.5. Результаты исследований и выводы по главе

5. Автоматизация управления технологическими процессами и судовыми динамическими системами на основе математических датчиков информации и корректирующих данных наблюдателей и оценивате-

лей

5.1. Постановка задачи синтеза наблюдателя на основе фильтра Калмана

для системы управления судовым динамическим объектом

5.2. Разработка алгоритма оптимального оценивателя в системе управления судовым динамическим объектом

5.3. Разработка алгоритма синтеза оптимальной (по быстродействию) системы управления с использованием ленточных матриц

5.4. Разработка функционала синтеза наблюдателя для автоматизированного управления курсом судна по спектру матриц замкнутой системы

5.5. Алгоритм функционирования наблюдателя полного порядка системы автоматизированного управления курсом судна для оценки возмущений и шумов измерений

5.6. Алгоритм функционирования наблюдателя пониженного порядка системы автоматизированного управления курсом судна для оценки возмущений и шумов измерений

5.7. Предиктивное апериодическое управление динамическими объектами

с использованием математического программирования

5.8. Результаты исследований и выводы по главе

Заключение

Список литературы

Приложения

Рабочие программы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теоретические основы автоматизации и управления динамическими объектами речных судов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Согласно стратегии развития внутреннего водного транспорта РФ на период до 2030 года [1], конечными результатами ее реализации должны быть приоритетное развитие внутреннего водного транспорта как экономичного, энергоэффективного, экологичного и безопасного вида транспорта, что приведет к снижению грузонапряженности автомобильных и железных дорог на параллельных направлениях доставки массовых грузов в период навигации; повышение производительности труда на внутреннем водном транспорте в 2,9 раза; уменьшение его энергопотребления на 30%.

Меры по преодолению негативной тенденции снижения роли внутреннего водного транспорта в транспортной системе страны и остановке процесса физического и морального старения судов грузового и пассажирского флота также обсуждались в августе 2016 г. на заседании Президиума Госсовета (г. Волгоград), в котором принял участие президент РФ В.В. Путин. В своем докладе он остановился на самых важных направлениях, одним из которых является обновление речного флота, темпы восстановления которого очень низкие. За последние 15 лет построено 800 судов, но они не могут компенсировать тот объём работ, который выполняли уже выбывшие суда, а таких судов в 13 раз больше, чем введено новых. Если в 2000 году на наших реках работало 21 тысяча транспортных судов, то сегодня осталось всего 11 тысяч, при этом их средний возраст превышает 32 года.

Реализация комплекса мер государственной поддержки российского судостроения и судоходства позволит также создать современный транспортный флот, средний возраст которого в 2030 году составит 21,8 года, в том числе - судов смешанного (река-море) плавания 15 лет.

В условиях возрождения отечественного судостроения решение таких масштабных задач невозможно без кардинального изменения технологических решений в области автоматизации технологических процессов на судах, создания высокоэффективных технических средств энергосбережения и автоматизации судовождения.

Новые технологии ресурсосбережения, управления сложными судовыми объектами, процессы стабилизации судов на курсе, маневрирования, обеспечения устойчивости их движения, поворотливости, управляемости, движения на мелководье, циркуляции и др., реализуемые с учетом требований безопасности плавания, системности и обеспечения жизнедеятельности экипажей судов, должны стать определяющими в обеспечении конкурентоспособности отечественного флота на мировом рынке транспортных услуг. Потребность в новых технических решениях определена необходимостью повышения экономичности судовых энергетических установок (СЭУ) и их элементов. Она определена также существенными изменениями, происходящими в последние годы в экономической, экологической, социальной и других сферах человеческой деятельности. Потребность обусловлена кризисом в мировой экономике, выходы из которого лежат в качественно новых структурах и методах управления.

Для получения адекватных технических решений требуется создание моделей и алгоритмов оптимизации и автоматизации судов и судовых технических средств, способов построения систем на основе современных технологий судового машиностроения, разработки алгоритмов для повышения экономичности судовых энергетических установок и их элементов путем эффективного использования различных видов ресурсов в каждом рейсе. Среди технических средств, подлежащих автоматизации, следует выделить судовые энергетические системы, системы и устройства судовых электроэнергетических комплексов, средства управления движением, грузовыми операциями, обеспечения жизнедеятельности, средства автоматизации энергоемких производственных процессов.

Актуальность диссертационных исследований состоит в том, что в результате их выполнения разрабатываются модели и алгоритмы, синтезируются системы автоматизации и управления судовыми динамическими объектами и судном в целом, реализующие эффективные законы управления путем оптимизации технологических процессов на базе принципа наименьшего действия с использованием операционных исследований.

Развитию алгоритмов и вычислительных процедур поиска оптимальных решений для класса динамических задач методами математического программирования уделяется большое внимание, прежде всего, потому, что с их помощью можно упростить поиск оптимальных управлений и, в частности, предложить способы решения двухточечных граничных задач эффективными вычислительными средствами.

В разработку различных аспектов проблемы автоматизации систем управления внесли вклад отечественные ученые: Бажан П.И., Басин А.М., Большаков В.Ф., Бутов A.C., Климов E.H., Матвеев Ю.И., Мясников Ю.Н., Отделкин Н.С., Петров Ю.П., Попов С.А., Плющаев В.И., Роннов Е.П., Сазонов А.Е., Чиркова М.М., Фейгин И.А., Федосенко Ю.С., Сахаров В.В. и другие ученые. Результаты этих исследований явились фундаментом к качественно новому уровню автоматизации, в том числе - оптимизации расхода топлива и энергии на судах.

Областью исследований являются методы математического моделирования и оптимизации, алгоритмы математического программирования нелинейных, вариационных и потоковых задач, система компьютерных моделей автоматизации и управления динамическими объектами речных судов.

Целью работы является разработка методологических основ выбора, построения и применения математических компьютерных моделей и алгоритмов предназначенных для автоматизации и интеллектуальной поддержки процессов энергоэффективного управления судовыми динамическими объектами с учетом динамики и специфики их функционирования при воздействии внешней среды.

Для достижения поставленной цели на качественно новом уровне необходимо решить следующий комплекс задач:

1. Разработать теоретические основы и методологию оценки, моделирования и автоматизации технологических процессов с использованием инновационных решений на базе принципа наименьшего действия и численных методов практической оптимизации.

2. Разработать модели, алгоритмы автоматизации и управления динамическими объектами речных судов в квазистационарных режимах.

3. Разработать модели и алгоритмы динамической оптимизации, автоматизации и управления технологическими процессами на речных судах с учетом динамики и специфики функционирования при воздействии внешней среды.

4. Предложить модели и алгоритмы предиктивного управления динамическими системами.

Исследования базируются на использовании численных методов оптимизации: линейного, динамического, квадратичного программирования, сплайн-аппроксимациях, матричных преобразованиях непрерывных и дискретных систем управления в пространстве состояний, теории графов, методах имитационного моделирования, теории принятия решений и основных положениях теории эксплуатации технических систем.

Научная новизна работы. В результате проведенных исследований осуществлено теоретическое, экспериментальное и модельно-предиктивное обоснование и решение ключевых составляющих проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение - создание методологических основ принятия решений по совершенствованию и развитию автоматизированных систем речных судов на основе:

• структурных, функциональных и математических моделей систем управления курсом судна и его технического обеспечения;

• модельных, алгоритмических решений и машинного эксперимента в инструментарии Control Tool box среды MATLAB;

• научно-обоснованных методологических и теоретических положений оценки системности задач моделирования, алгоритмизации и оптимизации технологических процессов автоматизации и управления динамическими объектами речных судов;

• алгоритмов предиктивного апериодического управления судовыми динамическими объектами и системами с использованием оптимизационных окон и вариации времени упреждения.

Основные научные результаты работы, представляемые на защиту.

1. Математические основы параметрической оценки, моделирования и автоматизации процессов управления динамическими объектами речных судов с использованием инновационных решений на базе принципа наименьшего действия и численных методов практической оптимизации.

2. Комплекс математических моделей и алгоритмов обеспечения экономичных режимов движения судна на основе:

• алгоритма сплайн-аппроксимации управления расходом топлива на речных судах;

•алгоритма открытого поиска определения оптимальных режимов движения судна в рейсе;

• алгоритма энергоэффективного управления курсом судна с применением матрицы Крылова;

• алгоритма оптимального управления, базирующегося на теории неравенств.

3. Комплекс математических моделей автоматизации и управления динамическими объектами речных судов на основе:

• алгоритма параметрической настройки ПИД-регуляторов при управлении судовым дизелем;

• оптимизации стационарных режимов в судовых энергетических и гидравлических сетях на базе принципа наименьшего действия;

• алгоритма экономии энергоресурсов в системе энергообеспечения динамических объектов речных судов.

4. Комплекс моделей оптимизации управления курсом судна на основе:

•модального метода синтеза наблюдателя по координатам выхода;

• синтеза оптимального оценивателя характеристик системы управления с применением фильтра Калмана;

• алгоритмов наблюдателей полного и пониженного порядков системы управления курсом судна для оценивания возмущений и шумов измерений;

•алгоритма синтеза оптимальной по быстродействию системы управления с использованием ленточной структуры дискретных ограничений;

• алгоритма предиктивного апериодического управления динамическими объектами с использованием математического программирования.

Предложенный подход к выбору методов моделирования и автоматизации процессов управления динамическими объектами речных судов на основе классификации свойств объектов, методов и возможностей моделей является весомым вкладом в развитие фундаментальных исследований в области теории принятия решений и теории управления. Он позволит корректно выбирать метод расчета и моделирования и повысит качество решений, принимаемых человеком в сложных, проблемных областях.

Практическая значимость работы заключается в создании единой методологической и алгоритмической основы для построения компьютерных систем параметрической оценки, автоматизации и управления динамическими объектами речных судов с учетом динамики и специфики их функционирования при воздействии внешней среды.

Апробация работы. Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в периодических изданиях, рекомендованных ВАК РФ, в том числе в научно-техническом и информационно-аналитическом журнале «Морской Вестник» (2014 - № 2, № 4), в журнале «Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова» (2013 - № 1, № 3; 2014 - № 1, № 3, № 4, № 5; 2015 - № 3, № 4, № 5, № 6; 2016 - № 1, № 2, № 3, № 4, № 5, № 6; 2017 - № 1, № 2, № 3, № 4), в журнале «Речной транспорт (XXI)век)» (2014 - № 3), докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ФБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций» (2008-2012 гг.) и ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» 2013-2015 гг., 18-м международном научно-промышленном форуме Великие реки «Экологическая, гидрометеорологическая, энергетическая безопасность»: Россия - Нижний Новгород, ВГУВТ 17 - 20 мая

2016, на заседаниях кафедр электротехники и автоматики, вычислительных систем и информатики.

Реализация результатов исследований Основные результаты работы получены и использованы при выполнении госбюджетных НИР и хоздоговорных работ, проводимых по заказам Федерального агентства морского и речного транспорта и предприятий отрасли. Результаты работы используются в учебном процессе Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова для направлений подготовки бакалавров по направлениям: 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», 23.03.03 «Эксплуатация транс-портно-технологических машин и комплексов», 26.03.02 «Кораблестроение, оке-анотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры».

Внедрение результатов работы отражено в соответствующих актах. Основные результаты работы, в частности, используются в ЗАО «Канонерский судоремонтный завод» при проведении работ по модернизации и замене технологического оборудования и настройке авторулевых систем на судах. Созданные модели и алгоритмы автоматизации и управления судовыми динамическими объектами используются при проведении опытно-конструкторских работ по разработке систем выработки углов пространственной ориентации и модернизации технологического оборудования высокоточных измерительных систем морского назначения в ЗАО «КБ НАВИС». Математическое и программное обеспечение оптимизации процессов управления курсом судна и расходом топлива на речных судах используются в Невско-Ладожском районе водных путей и судоходства - филиале ФБУ «Администрация Волго-Балтийского бассейна внутренних водных путей» при проведении работ по обеспечению безопасности судоходства и диспетчерском регулировании движения судов. Математические основы параметрической оценки, автоматизации и оптимизации процессов управления судовыми динамическими объектами речных судов с использованием численных методов на базе принципа наименьшего действия и численных методов практической оптимизации использованы в ООО «РОСРЕЧИНФОКОМ» при выполнении научно-исследовательских

работ интересах Министерства транспорта Российской Федерации в НИР «Испытания - Море-Река».

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 34 научно-технических изданиях. К ним относятся: 21 статья в изданиях, реферируемых ВАК; одна монография; два учебника, шесть учебных пособий и четыре научные статьи, опубликованные в межвузовских сборниках научных трудов.

Структура и объем работы. Диссертация представлена в форме рукописи, состоящей из введения, шести глав, заключения, списка используемых источников из 150 наименований и приложений. Основное содержание работы изложено на 250 страницах машинописного текста и включает 42 рисунка и 5 таблиц. Приложения содержат акты внедрения результатов работы и рабочие программы компьютерных моделей, реализованных в среде MATLAB.

1. Анализ проблемы автоматизации управления динамическими

объектами речных судов

1.1. Современное состояние проблемы автоматизации и управления судовыми динамическими объектами и ее место в Стратегии развития

внутреннего водного транспорта Российской Федерации до 2030 года

Высокая сложность технических систем, трудоемкость процессов автоматизации и управления судами определяют необходимость широкого научно обоснованного использования и совершенствования автоматизированных систем для обеспечения безопасной эксплуатации в различных условиях плавания. Современное судно, как сложный технический объект, содержит целый ряд систем, с помощью которых осуществляется управление судовыми энергетическими комплексами. К средствам и техническим системам, подлежащим автоматизации, следует отнести судовые энергетические комплексы и системы, средства и механизмы управления движением, а также грузовыми операциями, судовые системы и устройства обеспечения жизнедеятельности экипажей судов и др.

В настоящее время все большее значение приобретает комплексное решение проблемы совершенствования систем автоматизации, связанное с расширением задач управления, а также ужесточением технических требований к безопасности, эффективности функционирования и качеству судовых динамических объектов [2].

Совершенствование судовых технических систем состоит из трех циклически повторяющихся этапов.

На первом этапе производится изготовление по действующей документации судовой системы управления.

Вторым этапом является процесс эксплуатации.

Третий этап является наиболее наукоемким и состоит в проектировании нового поколения судовых динамических систем управления и средств автоматизации.

Комплекс показателей качества судовых систем, обеспечивающий эффективность безопасной эксплуатации судов, можно отнести к следующим основным группам:

- показатели качества, характеризующие точность, быстродействие, перерегулирование, время переходного процесса и др. С повышением требований к уровню автоматизации эти показатели могут претерпевать существенные изменения. Это происходит наряду с усложнением конструкции и реализации системы;

- показатель безопасности и эксплуатационной надежности, характеризующийся вероятностью безотказной работы системы. При увеличении сложности системы этот показатель снижается. Для улучшения этих показателей следует повышать надежность комплектующих изделий, а также использовать резервные (дублирующие) способы и схемы автоматизации (управление по модели следования, применение математических датчиков информации и др.);

- обобщенные показатели судовых динамических систем управления.

Системы управления энергетическими установками современных судов представляют собой автоматизированные технические комплексы высокой сложности. Эти комплексы предназначены для эффективного выполнения операций, исходя из назначения и специфики работы судна в конкретных навигационных условиях.

Высокая производительность автоматизируемых объектов при выполнении перевозок грузов и пассажиров, паромных рейсов, перевозок нефти и ее продуктов переработки, сжиженного газа и газоконденсата, дноуглубительных работ, бурения скважин при освоении прибрежного шельфа, прокладки трубопроводных магистралей и кабелей и др. потребовали существенного и качественного изменения этих объектов. Это вынуждает строить системы и средства автоматического и автоматизированного управления с уче-

том научных и технических достижений в исследуемой предметной области

[3] - [5].

На флоте, как морском, так и речном, одной из важнейших является автоматизация и управление энергетической эффективностью судов. Концептуальные положения этой проблемы, как следует из Конвенции МАРПОЛ и резолюции МЕРС.213(63), предусматривают синтез автоматизированных судовых систем управления движением судна и его рулевыми устройствами на новом технологическом уровне, обеспечивающем повышение показателей энергоэффективности. При этом требуется использовать технологии, обеспечивающие значительную экономию топлива путем повышения точности позиционирования управляемого объекта на заданных курсах с помощью современных навигационных систем [6].

Проблему автоматизации систем управления судами в сложных погодных и путевых условиях невозможно решить без синтеза высокоэффективных судовых авторулевых комплексов, обеспечивающих высокую точность удержания судна на курсе при маневрировании. Новые жесткие требования к безопасности плавания и точности решения навигационных задач в условиях конкуренции на рынке определяют актуальность проектирования авторулевых, обладающих рядом характеристик, которые не могут быть реализованы традиционными средствами проектирования и настройки с использованием ПИД - регуляторов.

Таким образом, проблема оптимального управления динамической системой судна по критерию расхода энергии является одной из главных проблем автоматизации управления речным судном.

Отметим, что работа судов в условиях рынка требует поиска наиболее рациональных сценариев размещения различных ресурсов: трудовых, товарных, технических финансовых и других. Важным ресурсом, определяющим долгосрочную надежность и безопасность работы любого судна, служит моторесурс судовых ДВС к которым относятся главные двигатели (ГД) и судовые дизель-генераторные агрегаты (ДГА). Моторесурс судовых ДВС существенно зависит от условий эксплуатации и режимов работы. В частности, на мелководных фарватерах его расходуется больше, а также при работе СЭУ в неустановившихся режи-

мах. Увеличение расхода наблюдается также в условиях маневрирования судна, движения по шлюзованным участкам, швартовке и т. п. Увеличенный расход моторесурса имеет место на режимах пуска и остановки ДВС.

Важным направлением сокращения расхода моторесурса является уменьшение расхода топлива и энергии, необходимой для выполнения транспортной работы, а также энергоэффективного управления мощностью с поддержанием режимов, на которых снижается тепловая напряженность деталей ГД и ДГА при каждом рейсе. Очевидно, что высокий расход топлива в рейсе способствует значительному возрастанию объемов отработавших газов, отводимых в окружающую среду и загрязняющих ее, что приводит к снижению показателей, определяющих энергоэффективность судна [7].

Кроме того, составляющей, определяющей расходы на перевозки грузов, является рыночная стоимость дизельного топлива. В настоящее время расходы на топливо составляют около половины расходов, необходимых для содержания судна в рейсе. В связи с этим прибыль, получаемая в рейсе от выполнения транспортной работы, определяется эффективностью расхода топлива как ресурса.

Современные электроэнергетические и гидравлические системы, служащие для обеспечения эффективной эксплуатации судовых технологических объектов, отличающихся принципами функционирования, широко используются на речных судах в качестве сетей, служащих для тепло- и энергоснабжения, осуществления подачи природного газа, топлива, воды и технических жидкостей. Для них характерны высокая размерность, сложная зависимость рабочих параметров от технологических режимов, внешних условий, что значительно усложняет разработку моделей и проведение машинного эксперимента, позволяющего получить научно обоснованные конструктивные решения на этапах проектирования, эксплуатации и модернизации. Поэтому, исключительно важным является решение класса задач, связанных с оптимизацией распределения стационарных и нестационарных потоков в многоконтурных судовых сетях и системах, как с сосредоточенными, так и распределенными параметрами. Решение данного комплекса проблем определяет основу разработки современных технологий и моделей гомогенных и гете-

рогенных сред в установившихся и переходных процессах и характеризуется широким спектром приложений и, прежде всего, на судах и других объектах водного транспорта.

Моделирование стационарных режимов в сетевых системах, базирующееся на экстремальных началах поиска равновесных состояний, позволяет значительно расширить количественное описание процессов равновесных состояний, повысить их эффективность и точность численных оценок рабочих параметров и применить численные методы оптимизации к решению класса практических задач с использованием компьютерных и информационных технологий.

Автоматизация судовых динамических объектов является важным механизмом повышения эффективности и качества функционирования технологических процессов высокой сложности и, на этой основе, - повышения эксплуатационных показателей судовых систем. Важный класс автоматизируемых систем составляют судовые системы, реализующие управление по критерию максимального быстродействия, что позволяет значительно уменьшить длительность переходных процессов и, тем самым, повысить производительность и безопасность функционирования судовых систем и динамических объектов различного назначения. При этом оптимальные системы могут служить эталоном, к которому необходимо стремиться при создании реальных систем с минимальным временем переходного процесса.

Следует отметить, что, несмотря на широкий круг научных публикаций в данном направлении исследований [8]-[10], по-прежнему не в полной мере решены проблемы совершенствования нелинейных и плохо формализуемых систем управления судовыми динамическими объектами. Отсутствует научно обоснованный механизм их решения применительно к судовым объектам, СЭУ и их элементам.

Хаотические системы управления с аттракторами сложной формы составляют особый класс систем. Для их синхронизации, кроме принципов декомпозиции и градиентных методов анализа, необходимы также новые и научно обоснованные методы поиска решений.

Известно, что применение нелинейных систем позволяет значительно увеличить арсенал методов и средств принятия оптимальных решений, обеспечить существенное повышение показателей эффективности и надежности функционирования систем автоматизации технологических процессов. Исследования, выполненные в перечисленных выше направлениях, позволяют реализовать на практике методы оптимального управления, применяя нелинейные регуляторы выхода и состояния, а также синтезировать модели и алгоритмы оптимизации технологических решений, соответствующих всем требованиям, предъявляемым к системам с обратной связью.

Технические средства современных систем судовождения характеризуются высокой размерностью и сложностью. Компонентами динамических систем судовождения являются системы позиционирования, управления движительным комплексом, авторулевые, регуляторы выхода и состояния. В них содержатся средства мониторинга и оценки переменных состояния, наблюдатели, идентификаторы, фильтры Калмана и др.

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Чертков Александр Александрович, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Министерство транспорта Российской Федерации. Стратегии развития внутреннего водного транспорта Российской Федерации на период до 2030 года. - М.: 2013. - 137 с.

2. Юфа А.Л. Автоматизация процессов управления маневрирующими надводными объектами. Л., Судостроение, 288 с., 1987.

3. Куриленко А. М., Ледовский А. Д. Качество судовых динамических систем управления. СПб., Судостроение, 1994.- 176 с.

4. Юдин Ю. И. Проблемы обеспечения функционирования, безопасности и качества при эксплуатации судов с динамическими системами управления / Ю. И. Юдин, А. В. Барахта // Вестник МГТУ, том 12, №2, 2009, с. 259 - 262.

5. Perez T. Ship motion control. Course keeping and roll stabilization using rudder and fins / T. Perez. — Springer-Verlag London Limited, 2005. — 309 p.

6. Сахаров В. В. Экономичные режимы работы генераторов электроэнергии на различных сортах топлива / В. В. Сахаров, Е. Н. Андрианов, В. И. Королев // Журнал Университета водных коммуникаций. - 2011. - Вып. 4 (12).

7. Колесников Ю.Н. Опыт экономии топлива на судах Минречфлота. ЦБНТИ, Речной транспорт. - М. - 1983. - Вып. 9. - С. 3-6.

8. Мирошник И. В. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами / И. В. Мирошник, В. О. Никифоров, А. Л. Фрадков. - СПб.: Наука, 2000. - 550 с.

9. Севрюков А. С. Информационная поддержка и алгоритм синтеза динамической системы управления методом нелинейного программирования / A. C. Се-врюков, П. В. Голубев, С. А. Лутков // Межвузовский сборник научных трудов. Информационные технологии и системы (Управление, экономика, транспорт). -СПб.: ООО «Андреевский издательский дом», 2005. - С. 134-139.

10. Cannon V. Efficient nonlinear model predictive control algorithms / V. Cannon // Annual Reviews in Control. - 2004. - Vol. 28. - Part2. - P. 229 - 237.

11. Басин А. М. Ходкость и управляемость судов / А.М. Басин. — М.: Транспорт, 1968. — 255 с.

12. Lewis F. L. Optimal Control / F. L. Lewis, D. Vrabie, V. L. Syrmos. — 3rd ed. — N. Y.: John Wiley and Sons, 2012. — 541 p.

13. Witkowska A. Designing a ship course controller by applying the adaptive back-stepping method / A. Witkowska, R. Smierzchalski // International Journal of Applied Mathematics and Computer Science. — 2012. - Vol. 22. — Is. 4. — Pp. 985-997. DOI: 10.2478/v10006-012-0073-y.

14. Dhaliwal S.S. State Estimation and Parameter Identification of Continuous-time Nonlinear Systems: Master thesis / S.S. Dhaliwal. — Ontario, Canada: Queen's University Kingston, 2011. — 83 p.

15. Сахаров В. В. Применение матрицы Крылова для апериодического управления динамическими объектами / В. В. Сахаров, В. И. Королев // Журнал Университета водных коммуникаций. — 2011. — № 1. — С. 83-87.

16. Сахаров В. В. Модели и алгоритмы оптимизации технологических процессов на объектах водного транспорта в среде MATLAB: монография / В. В. Сахаров, А. А. Кузьмин, А. А. Чертков. — СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2015. — 436 с.

17. Wang L. Model predictive control system design and implementation using MATLAB / L. Wang. — Springer-Verlag London Limited, 2009. — 403 p. DOI: 10.1007/978-1-84882-331-0.

18. Qin S. J. A survey of industrial model predictive control technology / S. J. Qin, Т. A. Badgwell // Control Engineering Practice. — 2003. — Vol. 11. — Is. 7. — Pp. 733-764. DOI: 10.1016/S0967-0661(02)00186-7.

19. Rodriguez J. Predictive current control of a voltage source inverter / J. Rodr'iguez, J. Pontt, C. A. Silva, P. Correa, P. Lezana, P. Cortés, U. Ammann // IEEE Transactions on Industrial Electronics. — 2007. — Vol. 54. — Is. 1. — Pp. 495-503. DOI: 10.1109/TIE.2006.888802.

20. Miranda H. Predictive torque control of induction machines based on statespace models / H. Miranda, P. Cort'es, J. I. Yuz, J. Rodriguez // IEEE Transactions on

Industrial Electronics. — 2009. — Vol. 56. — Is. 6. — Pp. 1916-1924. DOI: 10.1109/TIE.2009.2014904.

21. Барышников С.О. Автоматизация и повышение эффективности использования топлива на судах / С.О. Барышников, А.А. Кузьмин, В.В. Сахаров, С.Н. Та-рануха. - СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2016. - 390 с.

22. Петров Ю.П. Оптимальные регуляторы судовых силовых установок (теоретические основы) / Ю.П. Петров.- Л.: изд. «Судостроение», 1966. - 120 с.

23. Петров Ю.П. Синтез устойчивых систем управления, оптимальных по среднеквадратичным критериям качества / Ю.П. // Известия АН СССР. Автоматика и телемеханика. — 1983. — № 7.

24. Попов С.А. (ред.). Проблематика сложных систем (концептуальные основы модельных представлений) / С.А. Попов, В.М. Дубов, Т.И. Капустинская, А.А. Шаров. - СПб.: Изд-во «Элмор», 2006, - 184 с.

25. Преображенский А.В. Эффект бифуркационной памяти в динамике судна / А.В. Преображенский, В.В. Сатаев, М.И Фейгин // Проблемы машиностроения и надежности машин.- РАН. - 2001. - № 3. - С. 104-107.

26. Бутов А.С. Имитационное моделирование работы флота на ЗВМ / А.С. Бутов, Н.Г. Кока.- М.: Транспорт, 1985.- 111с.

27. Holly S. Optimal Control for Economic Models / S. Holly, B. Rustem, M.B. Zerrop. - L.,1977.-386 p.

28. Венцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология / Е.С. Венцель. - 2-е изд. - М.: Наука, 1988. - 208 с.

29. Белоцерковский О.М. Математическое моделирование. Проблемы и результаты / О.М. Белоцерковский, С.В. Емельянов, И.М. Макаров [и др.]. - М.: Наука, 2003. - 478 с.

30. Тарасов В.И. Нелинейные методы минимизации для расчета установившихся режимов электроэнергетических систем / В.И. Тарасов. - Новосибирск: Наука, 2001. - 214 с.

31. Беллман Р. Прикладные задачи динамического программирования / Р. Бел-лман, С. Дрейфус. - М.: Наука, 1965. - 460 с.

32. Королев В.И. Эффективное использование топливно - энергетических ресурсов на судах. - СПб.: Судостроение, 2003.-251 с.

33. Акулич И.Л. Математическое программирование в примерах и задачах: учеб. пособие. - 3-е изд. - СПб.: Издательство «Лань», 2011. - 352 с.

34. Schfroer B.J. Calibration of robots used in high precision operations / B.J. Schfroer, A. Rezapour // Robotics and autonomus system. - Vol. 4. - No. 2. June. -P. 131 - 143.

35. Дьяконов В.П. Математические пакеты расширения MatLAB / В.П. Дьяконов, В.В. Круглов: специальный справочник. - СПб.: Питер, 2001. - 480 с.

36. Попов Е. П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления / Е. П. Попов. М.: Наука, 1989.- 304 с.

37. Садков А.В. Моделирование динамики водоизмещающего речного судна, неустойчивого на курсе / А.В. Садков // Морской вестник. — 2012. — № 3. — С. 94-96.

38. Ашманов А.Ф. Численные методы оптимизации / А.Ф. Ашманов, М.В. Соловьев. - М.: Физматгиз, 2008. - 320 с.

39. Дьяконов В.П. MATLAB. Обработка сигналов и изображений / В.П. Дьяконов, И. Абраменкова: спец. справочник. - СПб.: Питер, 2002. - 608 с.

40. Сейдж Э.П. Теория оценивания и ее применение в связи и управлении / Э.П. Сейдж, Дж. Мелс. - Связь, 1976. - 494 с.

41. Солодовников A.C. Задача квадратичного программирования / А.С. Солодовников. - М.: Финансовая Академия, 2004. - 397 с.

42. Сахаров В. В. Алгоритм энергоэффективного управления курсом судна / В.В. Сахаров, А. Г. Таранин, А. А. Чертков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2013. - № 3 (22). - С. 38-46.

43. Меренков А.П. Теория гидравлических цепей / А.П. Меренков, В.Я. Хаси-лев. - М.: Наука, 1985. - 278 с.

44. Меренков А.П. Математическое моделирование и оптимизация систем тепло-, водо-, нефте- и газоснабжения/ А.П. Меренков, Е.В. Сеннова, С.В. Сумароков и др. - Новосибирск : Наука, 1992. - 407 с.

45. Ottinger H.C. Beyond Equilibrium Thermodynamics. - Hoboken: John Wiley & Sons, Inc., 2005. - 635 p.

46. Kaganovich B.M. On the area of equilibrium thermodynamics applicftion / B.M. Kaganovich, A.V. Kelko, V.A. Shamansky, A. Shirkalin I. // Proc. of ASME 2044 International Mech. Eng. Congress. November, 13 - 19, 2004, Anaheim, California USA.

47. Каганович Б.М. Термодинамика теории цепей и их совместные приложения в энергетических исследованиях / Б.М. Каганович, Н.И. Воропай, В.А. Стенников [и др.] // Известия РАН. Энергетика. - 2014. -№ 5. -С. 3-15.

48. Каганович Б.М. Технология термодинамического моделирования. Редукция моделей движения к моделям покоя / Б.М. Каганович, А.В. Кейко, В.А. Шаманский, И.А. Ширкалин, М.С. Зароднюк - Новосибирск: Наука, 2010. - 236 с.

49. Левин А.А. Расчет потокораспределения в системе пылеприготовления ТЭС / А.А. Левин, Э. А. Таиров, В.Ф. Чистяков // Математические модели и методы анализа развивающихся трубопроводных и гидравлических систем: сб. науч. Тр. / институт энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН. - М., 2010. - С. 114-122.

50. Каганович Б.М. Равновесная термодинамика и математическое программирование / Б.М. Каганович, С.П. Филиппов. - Новосибирск.: Наука, 1995 - 236 с.

51. Иванов Е.Н. Способ расчета электрических цепей на основе квадратичного программирования /Е.Н. Иванов, А.В. Черничкова, М.Б. Шамсиева // Журнал университета водных коммуникаций. - 2012. - № 4. - С. 67-71.

52. Пригожин И.Р., Кондепуди Д. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур. - М.: Мир, 2002.- 461с.

53. Сахаров В.В. Балансовые модели и их применение в автоматизированных системах управления производством / В.В. Сахаров, А.А. Кузьмин // Журнал университета водных коммуникаций. - 2013. - № 1. - С. 46-53.

54. Сахаров В.В., Экономичные режимы работы генераторов электроэнергии на различных сортах топлива / В.В. Сахаров, Е.Н. Андрианов, В.И. Королев // Журнал университета водных коммуникаций. - 2011. - 4 (12) - С. 35-40.

55. Кондратьев С.И. Об использовании авторулевых для автоматического управления судами, идущими параллельными курсами / С.И. Кондратьев, А.В. Бачище, Д.В. Стрельников // Проблемы водного транспорта Российской Федерации. Транспортное дело России. Спецвыпуск. М., 2003. - С. 3 - 4.

56. Королев В.И. Робастная система управления судном на курсе / В.И. Королев, В.В. Сахаров // Проблемы водного транспорта Российской Федерации. Транспортное дело России. Спецвыпуск. М., 2003. - С.7 - 8.

57. Веремей Е.И. Применение пакета NCD для решения задач модальной параметрической оптимизации / Е.И. Веремей, М.В. Коровкин // Труды II научной конференции. Проектирование систем автоматического управления и регулирования. Часть 1, М:, 2004, с.784-796.

58. Лутков С.А. Управление маневром судна по критерию минимума расхода энергии / С.А. Лутков, В.И. Королев, В.В. Сахаров // Материалы Международной научно-технической конференции «ТРАНСК0М-2004», 8-9 декабря 2004, с. 145148.

59. Уоткинс, Д. С. Основы матричных вычислений / Д. С. Уоткинс. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. - 664 с.

60. Сахаров В.В. Совершенствование управления качеством сборки судовых механизмов в судоремонте /В.В. Сахаров, А.А. Кузьмин. - СП.: Судостроение, 2012. - 202 с.

61. Крылов А. Н. О численном решении уравнения, которым в технических вопросах определяются частоты малых колебаний материальных систем / Крылов А. Н. - Л.: изд-во Академии наук СССР, 1932. - 55 с.

62. Сахаров В.В. Алгоритм принятия оптимальных решений в судоремонте с применением матрицы Крылова / В.В. Сахаров, А.А. Кузьмин, А.А. Чертков // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. - 2014. -№ 3(25). - С. 81-89.

63. Resolution MEPC.214(63). 2012 guidelines on survey and certification of the energy efficiency design index (EEDI) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //www. rise. odessa.ua/texts/MEPC214_63e. php3.

64. Пустошный А.В. Energy efficiency design index - новая реальность от IMO / А.В. Пустошный // Судостроение- 2012. - № 1.

65. Глущенко А.В. Моделирование динамических систем и электрических цепей в среде MATLAB: учеб. пособие / В.В. Глущенко, В.В. Сахаров, Ю.В. Сумер-кин.- СПб.: СПГУВК, 1998.- 293 с.

66. Чертков А.А. Энергоэффективное управление судовой динамической системой на основе теории неравенств / А.А. Чертков, Д.С. Тормашев, С.В. Сабуров // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. - 2014. -№ 4(26). - С. 54-58.

67. Rajvanshi S. Performance evaluation of various controllers designed for an industrial first order plus delay process / S. Rajvanshi, P. Juneja // International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering. - 2013. - Vol. 2. - No. 4. - Pp. 1307 - 1311.

68. Чертков А.А. Параметрическая настройка ПИД-регуляторов динамических систем средствами MATLAB / А.А. Чертков, Д.С. Тормашев, С.В. Сабуров // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. - 2014. -№ 5(27). - С. 164-171.

69. Андрианов Е.Н. Модальный метод параметрического демпфирования динамической системы / Е.Н. Андрианов, В.В. Сахаров, А.Г. Таранин // Журнал университета водных коммуникаций. - 2012. - № 4 (16), - С. 56-66 .

70. Бесекерский В. А. Теория автоматического регулирования / В. А. Бесекер-ский, Е. П. Попов. М.: Наука, 1975.- 768с.

71. Попов Е. П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления / Е. П. Попов. М.: Наука, 1989.- 304 с.

72. Филипс Ч. Системы управления с обратной связью / Ч. Филипс, Р. Харбор. М.: Лаборатория базовых знаний, 2001.- 616 с.

73. Гудвин Г. К. Проектирование систем управления / Г. К. Гудвин, С. Ф Гребе. - М. Сальгадо: Бином, 2004. - 911 с.

74. Олссон Г. Цифровые системы автоматизации и управления / Г. Олссон, Дж. Пьяни.- СПб., 2001. - 577 с.

75. Лазарев Ю. Ф. MATLAB 5.x / Ю. Ф. Лазарев. - Киев: BHV, 2000.

76. Дьяконов В.П. Simulink 4. Специальный справочник / В.П. Дьяконов. -СПб.: Питер, 2002.

77. Медведев В. С. Control system toolbox. MatLab 5 для студентов / В.С. Медведев, В. Г. Потемкин. М.: ДИАЛОГ МИФИ, 1999. - 287 с.

78. Методы классической и современной теории автоматического управления: учебник в 5-ти тт. 2-е изд. перераб. и доп. Т. 4; под ред. Пупкова К.А., Н.Д. Егу-пова. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004.- 742 с.

79. Kalman R.E. Contribution to the theory of optimal control / R.E. Kalman // Bull. Soc. Mat. Mech.- 1960.- Vol. 5.- No 1.- Pp. 102-119.

80. Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления / Б. Куо. Пер. с англ. - М.: Машиностроение, 1986. - 448 с.

81. Чертков А.А. Синтез наблюдателя на основе фильтра Калмана для системы управления динамическим объектом / А.А. Чертков // Межвузовский сборник научных трудов: «Информационные технологии и системы». Вып. 1(12), Санкт-Петербург, 2014.-С. 66-71.

82. Озеров Л.А. Автоматизированное проектирование систем: учебное пособие / Л.А. Озеров.- Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2009.- 66 с.

83. Никульчев Е.В. Control System Toolbox. Описание динамических систем в пространстве состояний: пособие [Электронный ресурс] / E.B. Никульчев // Режим доступа: http://matlab.exponenta.ru.

84. Гринкевич Я. М. Наблюдатели и оцениватели состояния в судовых системах управления / Я. М. Гринкевич, В. В. Сахаров.- СПб.: СПГУВК, 2001.- 193 с.

85. Lewis, F.L. Optimal Control, third edition / F.L. Lewis, D. Vrabie, and V.L. Syrmos. - New York.: John Wilcy and Sons, 2012.- 541 p.

86. Pang, C. K. Modal parametric identification of flexible mechanical structures in mechatronic system / C. K. Pang, F. L. Lewis, B.M. Chen, and T. H. Lee // Trans. Inst. Measurement and Control.- 2010.-Vol. 32/- No. 2.- Pp. 137-154.

87. Сахаров В.В. Синтез оптимального оценивателя для системы управления судовым динамическим объектом / В.В. Сахаров, О.В. Шергина, А.А. Чертков // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. - 2013. -№ 1 (20). - С. 26-31.

88. Андрианов Е.Н. Диагностирование рабочего процесса судового дизеля по эталонным моделям с применением вейвлетов / Е. Н. Андрианов, В. В. Сахаров, А. Г. Таранин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова.- 2013.- № 3.- С. 46-54.

89. Голубев П. В. Информационное обеспечение, моделирование и оптимизация корпоративной структуры специализированного порта / П. В. Голубев, В.И. Королев, В. В. Сахаров // Труды института системного анализа Российской Академии Наук (ИСА РАН).- 2005. -Том 17(1).- С. 222-235.

90. Чертков А. А. Оптимизация разовых выплат по кредитам при обновлении флота /А. А. Чертков, Д. А. Загрединов, Ю. Б. Михайлов // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. -2014. - № 2 (50).- С. 101-111.

91. Мирошник И. В. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами / И. В. Мирошник, В. О. Никифоров, А. Л. Фрадков. - СПб.: Наука, 2000. - 550 с.

92. Голубев П. В. Использование методов нелинейного программирования для оптимизации динамических систем / П. В. Голубев, В. И. Королев // Труды Института системного анализа Российской академии наук (ИСА РАН). Динамика неоднородных систем: под ред. C. B. Емельянова.- 2007. - Том 29(1). -. № 11.-М.: Издательство ЛКИ. - С. 18 -25.

93. Голубев П.В. Информационная поддержка и алгоритм синтеза динамической системы управления методом нелинейного программирования / П. В. Голубев, A. C. Севрюков, С. А. Лутков // Межвузовский сборник научных трудов. Ин-

формационные технологии и системы (Управление, экономика, транспорт). -СПб.: ООО «Андреевский издательский дом», 2005. - С. 134-139.

94. Cannon V. Efficient nonlinear model predictive control algorithms / V. Cannon // Annual Reviews in Control. - 2004. - Vol. 28. - Part2. - P. 229 - 237.

95. Дивеев А.И. Численный метод сетевого оператора для синтеза системы управления с неопределенными начальными значениями / А.И. Дивеев. - Известия РАН. Теория и системы управления. - 2012. № 2.- С. 63-78.

96. Дьяконов В.П. Математические пакеты расширения MATLAB: Специальный справочник / В. П. Дьяконов, В. В. Круглов - СПб.: Питер, 2001. - 480 c.

97. Сахаров В.В. Алгоритмизация и синтез систем управления судовыми динамическими объектами средствами математического программирования / В.В. Сахаров, А.А. Чертков, С.В. Сабуров // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. - 2016. -№ 3 (37). -С. 201-211.

98. Сазонов А. Е. Модальный метод синтеза наблюдателя для системы управления курсом судна / А. Е. Сазонов, В. В. Сахаров, А. А. Чертков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2016. - № 4(38). - С. 211-223.

99. Pang C.K. Modal parametric identification of flexible mechanical structures in mechatronic system / C. K. Pang, F. L. Lewis, T.H. Lee // Transactions of the Institute of Measurement and Control. — 2010. — Vol. 32. — No. 2. — Pp. 137-154. doi: 10.1177/0142331209339868.

100. Гринкевич Я.М. Наблюдатели и оцениватели состояния в судовых системах управления / Я.М. Гринкевич, В.В. Сахаров. — СПб.: Изд-во СПГУВК, 2001. — 193 с.

101. Гофман А.Д. Динамика корабля / А.Д. Гофман. — СПб.: Изд-во СПГУВК, 2003. — 150 с.

102. Сазонов А.Е. Прогнозирование траектории движения судна при помощи нейронной сети / А. Е. Сазонов, В. В. Дерябин // Вестник Государственного уни-

верситета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2013. — № 3 (22). — С. 6-13.

103. Садков А.В. Моделирование динамики водоизмещающего речного судна, неустойчивого на курсе / А.В. Садков // Морской вестник. — 2012. — № 3. — С. 94-96.

104. Tomera M. Nonlinear controller design of a ship autopilot / M. Tomera // International Journal of Applied Mathematics and Computer Science. — 2010. — Vol. 20. — Is. 2. — Pp. 271-280. DOI: 10.2478/v10006-010-0020-8.

105. Nomoto K. On steering qualities of ships / K. Nomoto, T. Taguchi, K. Honda, S. Hirano // International Shipbuilding Progress. — 1957. — Vol. 4. — No. 35. — Рр. 354-370.

106. Агарков С.А. Параметрическая идентификация обобщенной модели Но-мото с помощью аппарата вариационного исчисления / С.А. Агарков, С.В. Па-шенцев // Вестник МГТУ. — 2015. — Т. 18. — № 1. — С. 7-11.

107. Веремей Е.И. Компьютерное моделирование систем управления движением морских подвижных объектов / Е.И. Веремей, В.М. Корчанов, М.В. Коров-кин, СВ. Погожев. — СПб.: Изд-во НИИ Химии СПбГУ, 2002. — 370 с.

108. Reid R. E. Design of the steering controller of a supertanker using linear quadratic control theory: A feasibility study / R.E. Reid, B.C. Mears // Decision and Control including the Symposium on Adaptive Processes, 1981 20th IEEE Conference on. — IEEE, 1981. — Pp. 181-187. DOI: 10.1109/CDC.1981.269493

109. Панкратов В.В. Специальные разделы теории автоматического управления: учеб. пособие / В. В. Панкратов, О.В. Нос. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. — Ч. I. Модальное управление и наблюдатели. — 48 с.

110. Андриевский Б. Р. Анализ систем в пространстве состояний / Б. Р. Андриевский. - СПб.: ИПМаш РАН, 1997. - 206 с.

111. Андриевский Б. Р. Избранные главы теории автоматического управления с примерами на языке MatLab / Б. Р. Андриевский. А. Л. Фрадков. - СПб.: Наука, 2000. - 475 с.

112. Чертков А.А. Алгоритм наблюдателя системы управления курсом судна для оценки возмущений и шумов измерений / А. А. Чертков, Д. А. Загрединов, Ю. Б. Михайлов // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. - 2016. -№ 6(40). - С. 221 - 227.

113. Митряшкин Ю. В. Линейные модели управляемых динамических систем. Часть 1. Уравнения «вход — выход» и «вход — состояние — выход»: учебное пособие / Митряшкин Ю. В. - М.: изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 222 c.

114. Пупков К.А. Методы классической и современной теории автоматического управления. Том 1. Математические модели, динамические характеристики и анализ систем автоматического управления / К. А. Пупков, К. А. Егупов Н. Д. -М.: изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. - 655 c.

115. Веремей Е.И. Компьютерное моделирование систем управления движением морских подвижных объектов / В.М. Корчанов, М.В. Коровкин, С.В. Пого-жев. СПб.: НИИ Химии СПбГУ, 2002. - 370 с.

116. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц /Ф.Р. Гантмахер. - М.: Физматлит, 2010. -560 с.

117. Palm III W.J. Inroduction to MatLab for engineers /W. J. Palm III // - N.Y.: McGraw Hill, 1999. - 526 p.

118. G. Golub and C. Van Loan, Matrix Computations, 2nd ed. Baltimore, MD: Johns Hopkins Univ. Press, 1989.

119. Мироновский Л.А. Введение в MATLAB: учебное пособие / Л.А. Мироновский, К.Ю Петрова. - СПб.: СПбГУАП, 2005. - 122 с.

120. Ramdani N. Computing reachable sets for uncertain nonlinear monotone systems. / N. Ramdani, N. Meslem, Y. Candau // Nonlinear Analysis: Hybrid Systems. — 2010. — Vol. 4. — Is. 2. — Pp. 263-278. DOI: 10.1016/j.nahs.2009.10.002.

121. Luenberger D. G. Introduction to Dynamic Systems, Theory, Models, and Applications / D. G.Luenberger. — New York: John Wiley & Sons, 1979. — 446 p. DOI: 10.1002/bs.3830260412.

122. Yang J. A complete solution to a simple case of dynamic observer error linearization: New approach to observer error linearization / J.Yang, J. Back, J.H. Seo // IE ICE transactions on fundamentals of electronics, communications and computer sciences. — 2011. —Vol. 94. — No. 1. — Pp. 424-429.

123. Hui S. Observer design for systems with unknown inputs / S. Hui, S. H. Zak // International Journal of Applied Mathematics and Computer Science. — 2005. — Vol. 15. — Is. 4. — Pp. 431-446.

124. Chen X. State observer for a class of nonlinear systems and its application to machine vision / X. Chen and K. Hiroyuki // IEEE Transactions on Automatic Control. - 2004.- № 49.- № 11. - Pp. 2085-2091.

125. Boutat D. On the transformation of nonlinear dynamical systems into the Extended Nonlinear Observable Canonical Form / D. Boutat, and K. Busawon // International Journal of Control.- 2011.- Vol. 84, № 1.- Pp. 94 -106.

126. Zheng G. A single output dependent observability normal form / G. Zheng, D. Boutat, and J. P. Barbot // SIAM Journal on Control and Optimization.- 2007.- Vol.46.- № 6. - Pp. 2242-2255.

127. Чертков А.А. Алгоритм наблюдателя пониженного порядка системы управления курсом судна для оценки возмущений и шумов измерений / В. В. Сахаров, А. А. Чертков, С. В. Сабуров // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. - 2017. -Т. 9. -№ 1. -С. 211 - 220.

128. Wang Y. Observer design using a generalized time-scaled block triangular observer form / Y. Wang and A. Lynch // Systems & Control Letters.- 2009.- Vol.- 58.-№ 5.- Pp. 346-352.

129. McGookin E. W. Ship steering control system optimisation using genetic algorithms / E. W. McGookin, D. J. Murray-Smith, Y. Li, and T. I. Fossen // Control Engineering Practice.- 2000.- Vol.- 8.- № 4. - Pp. 429-443.

130. Беллман Р. Квазилинеаризация и нелинейные краевые задачи / Беллман Р.,Р. Калаба. - М.: Мир, 1968. - 186 с.

131. Дащенко А.Ф. MATLAB в инженерных и научных расчетах: монография / А.Ф. Дащенко, В.Х. Кириллов, Л.В. Коломиец, В.Ф. Оробей. - Одесса: Астро-принт, 2003.- 214 с.

132. Дорф Р. Современные системы управления / Р. Дорф, Р. Бишоп. - М: Лаборатория базовых знаний, 2002. - 832 с.

133. Томас Х. Алгоритмы: построение и анализ / Х. Томас Кормен, Чарльз И. Лейзерсон, Л. Рональд Ривест, Штайн Клиффорд . - 2-е изд. Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2010.- 1296 с.

134. Алгоритмы: введение в разработку и анализ / А.В. Левитин.- М.: Издательский дом «Вильямс», 2006. - 565 с.

135. Романовский И. В. Дискретный анализ. 4-е изд., испр. и доп / И. В. Романовский. - СПб.: Невский Диалект, БХВ-Петербург, 2008. - 336 с.

136. C. D'Ambrosio, A. Mathematical programming techniques in water network optimization / C. D'Ambrosio, A. Lodi, S. Wiese, C. Bragalli // European Journal of Operational Research. - 2015 -Vol. 243. - No 3. - Pp. 774-788.

137. Reich, Daniel. A linear programming approach for linear programs with probabilistic constraints // European Journal of Operational Research. - 2013, - Vol. 230, No. - 3. - Pp. 487-494.

138. Мальков М.В. Моделирование технологических процессов: методы и опыт: монография / М.В. Мальков, А.Г. Олейник, А.М. Федоров // Труды Кольского научного центра РАН. - №2010. - № 3.- С. 93-101.

139. D'Ambrosio C. Mathematical programming techniques in water network optimization / C. D'Ambrosio, A. Lodi, S. Wiese, C. Bragalli // European Journal of Operational Research. - 2015. - Vol. 243. - issue 3. - Pp. 774-788.

140. Сахаров В.В. Предиктивное апериодическое управление динамическими объектами на водном транспорте с использованием математического программирования / В.В. Сахаров, А.А. Чертков, С.В. Сабуров // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. - 2016. -№ 5(39). - С.206 - 214.

141. Miranda H. Predictive torque control of induction machines based on statespace models / H. Miranda, P. Cort'es, J. I. Yuz, J. Rodriguez // IEEE Transactions on Industrial Electronics. — 2009. — Vol. 56. — Is. 6. — Pp. 1916-1924. DOI: 10.1109/TIE.2009.2014904.

142. Воронцовский А. В. Моделирование экономического роста с учетом неопределенности макроэкономических факторов: исторический обзор, проблемы и перспективы развития / А. В. Воронцовский, A. JI. Дмитриев // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 5. Экономика. — 2014. — № 2. — C. 5-31.

143. Воронцовский А. В. Прогнозирование макроэкономических показателей в режиме имитации на основе стохастических моделей экономического роста для малой открытой экономики / А. В. Воронцовский, А. Ю. Дикарев // Финансы и бизнес. — 2013. — № 2. — С. 33-51.

144. Дмитриенко Д.В. Алгоритм повышения экономичности электроэнергетических систем водного транспорта с использованием функций принадлежности нечеткой логики / Д.В. Дмитриенко, А.А. Чертков, С.В. Сабуров // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. - 2017. - Т. 9. - № 2. - С. 422 - 431.

145. Грешилов А. А. Математические методы принятия решений / А. А. Гре-шилов. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. — 584 с. 10. Козлов В. Н. Системный анализ и принятие решений / В. Н. Козлов. — СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2008. — 223 с.

146. Козлов В. Н. Системный анализ и принятие решений / В. Н. Козлов. — СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2008. — 223 с.

147. Сорина Г. В. Принятие решений как интеллектуальная деятельность: монография / Г. В. Сорина. — М.: «Канон +», «Реабилитация», 2009. — 272 с.

148. Ларичев О. И. Вербальный анализ решений / О. И. Ларичев. — М.: Наука, 2006. — 181 с.

149. Niederle М . Market culture: How norms governing exploding offers affect market performance / М. Niederle, А. Е. Roth // American Economic Journal: Microeconomics. — 2009. — Vol. 1. — No. 2. — Pp. 199- 219. DOI: 10.1257/mic.1.2.199.

150. Reich D. A linear programming approach for linear programs with probabilistic constraints / Daniel Reich // European Journal of Operational Research. - 2013. - Vol. 230. - issue 3. - Pp. 487-494.

151. Сахаров В.В. Оптимизация разовых выплат по кредитам при обновлении флота / В. В. Сахаров, А. А. Кузьмин, А. А. Чертков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова.- 2014. -№ 3 (25).- С. 81-89.

152. Уоткинс, Д. С. Основы матричных вычислений / Д. С. Уоткинс. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. - 664 с.

153. Сахаров В.В., Кузьмин А.А. Совершенствование управления качеством сборки судовых механизмов в судоремонте. - СПб.: Судостроение, 2012. - 202с.

154. Сахаров В.В. Алгоритм оптимального планирования группового взаимодействия роботов / В. В. Сахаров, А. А. Чертков, Д. С. Тормашев // Морской Вестник.- 2014. - № 4 (52).- С. 119 - 124.

155. Юревич Е. И. Управление роботами и робототехническими системами. СПб.: Изд. СПбГПУ, 2001.

156. Каляев И. А., Гайдук А. Р., Капустин С. Г. Распределенные системы планирования действий коллективов роботов / И. А. Каляев, А. Р. Гайдук, С. Г. Капустин. - М.: Янус-К, 2002.

157. Каляев И. А. Использование принципов коллективного принятия решений при управлении группой автоматических лифтов // Мехатроника. - 2001. - № 4

158. Thomas R. Kurfess (Ed.). Robotics and Automation Handbook. CRC Press LLC, 2005. - 579 p.

159. Чертков А.А. Рекурсивный метод оптимизации логистических путей средствами MATLAB /А. А. Чертков, А. А. Вардомская, А. А. Дмитриев // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова.- 2016. - № 6 (34).- С. 196-204.

160. Разработка технологических дорожных карт. Российские нанотехнологии. 2009. Т. 4. № 3-4. С. 10-12.

161. Оре О. Теория графов / О.Оре. - Издательство: Либроком, 2009. - 354 с.

162. Бояринцева Т.И., Мастихина А.А. Теория графов: методические указания к выполнению домашнего задания по курсу «Дискретная математика» / Т. И. Бо-яринцева, А.А. Мастихина. - Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. - 40 с.

163. Джесси Рассел. Диаграмма состояний (теория автоматов) / Рассел Джесси. - Изд-во: VSD, 2012. - 96 с.

164. Харари Ф. Теория графов / Ф. Харари. Пер. с англ. и предисл. В. П. Козырева. Под ред. Г. П. Гаврилова. Изд. 2-е. - М.: Едиториал УРСС, 2003. - 296 с.

165. Параллельный алгоритм для определения критического пути в диаграмме PERT. Paralleel algorithm for determining critical paths in PERT CHART. Migita Masahiro, Tada Akio, Itokawa Tsuyoshi, Nakamura Ryozo. Joho Shori Gakkai Ronbu-shi=IPSJ J. 2006. 47, NI 7, C. 2212-2223, 13 Ил. Библ. 6. Яп.; Рез. Англ. Этов В.И. Автоматика и вычислительная техника. 2008. № 1-3. С. 254.

166. Мироновский Л. А. Введение в MATLAB. Учебное пособие / Л. А. Мироновский, К.Ю. Петрова. - СПбГУАП: СПб., 2005.- 122 c.

167. Dijkstra E. W. A note on two problems in connexion with graphs. // NumerischeMathematik. V. 1 (1959), P. 269 - 271.

168. Сахаров В.В. Модели и алгоритмы оптимизации технологических процессов на объектах водного транспорта в среде MATLAB: монография /В.В. Сахаров, А.А. Кузьмин, А.А. Чертков. - СПб.: ГУМРФ им. С.О. Макарова, 2015. -436 с.

169. Чертков А. А. Автоматизация определения критического пути в логистической системе / А.А. Чертков, А. А. Вардомская, А. А. Дмитриев. Журнал государственного университета речного и морского флота. - СПб.: ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова, 2015, вып. 5. - C. 46-53.

170. Чертков А.А. Итерационный алгоритм выбора оптимальной стратегии группового взаимодействия подвижных объектов. Журнал государственного университета речного и морского флота. - СПб.: ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова, 2015, вып. 4. —C. 46-53.

171. Дейкстра Э. Дисциплина программирования / Э. Дейкстра. - М.: Мир, 1978. - 275 с.

172. Jesse Russell. Алгоритм Дейкстры / Russell, Jesse, Cohn Ronald. - Изд-во VSD, 2012. - 112 c.

173 Охорзин В. А. Оптимизация экономических систем / В.А. Охорзин. - М.: Финансы и статистика, 2005. - 144 с.

176. Романовский И. В. Дискретный анализ / И. В. Романовский. 4-е изд., испр. и доп. СПб.: Невский Диалект, БХВ-Петербург, 2008. - 336 с.

177. D'Ambrosio С. Mathematical programming techniques in water network optimization / C. D'Ambrosio, A. Lodi, S. Wiese, C. Bragalli. European Journal of Operational Research. Vol. 243, issue 3, 16 June 2015, pp. 774-788.

178. Reich D. A linear programming approach for linear programs with probabilistic constraints / Daniel Reich. European Journal of Operational Research. Vol. 230, issue 3, 1 November 2013, pp. 487-494.

179. Разработка технологических дорожных карт. Российские нанотехнологии. 2009. Т. 4. № 3-4. С. 10-12.

180. О. Оре. Теория графов / Оре О. Издательство: Либроком, 2009, 354 с.

181. Бояринцева Т. И. Теория графов: методические указания к выполнению домашнего задания по курсу «Дискретная математика» / Т. И. Бояринцева, А. А. Мастихина. - Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. - 40 с.

182. Зарипова Э.Р., Кокотчикова М.Г. Дискретная математика / Э. Р. Зарипова, М. Г. Кокотчикова. Часть III. Теория графов. Изд-во РУДН, 2013. - 179 с.

183. Калмыков Г. И. Древесная классификация помеченных графов / Г. И. Калмыков. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 192 с.

184. Вайнберг Аллен А. Графы для анализа структурных соотношений между переменными и их приложение к изучению Российских регионов (часть 2) / Аллен А. Вайнберг. Прикладная эконометрика. - 2008. № 4. С. 42-70.

185. Бурков В. Н. Теория графов в управлении организационными системами / В. Н. Бурков, А. Ю. Заложнев, Д. А. Новиков. - М.: Синтег, 2001.- 124 с.

186. Сахаров В. В. Моделирование расходов воды речных потоков водных коммуникаций на основе принципа наименьшего действия / В. В. Сахаров, А.А.

Чертков, С. В. Сабуров. Вестник Государственного университета речного и морского флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2016. - 2(36). - C. 175-182.

187. Сахаров В. В. Алгоритм трафика перевозки грузов с обеспечением минимума транспортной работы / В. В. Сахаров, А. А. Чертков, А. А. Дмитриев. Вестник Государственного университета речного и морского флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2016. - 1(35). - C. 180-187.

188. Дмитриенко Д. В. Алгоритм повышения экономичности электроэнергетических систем на водном транспорте с использованием функций нечеткой логики / Д. В. Дмитриенко, А. А. Чертков, С. В. Сабуров. Вестник Государственного университета речного и морского флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2017. -Т.9. - 2. - C. 422-431.

189. Чертков А. А. Автоматизация выбора кратчайших путей маршрутов судов на основе модифицированного алгоритма Беллмана-Форда / А. А. Чертков. Вестник Государственного университета речного и морского флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2017. -Т.9. - 5. - C. ХХ -ХХ.

190. Haimes, Y. Y., B. M. Horowitz, J. H. Lambert, J. R. Santos, K. G. Crowther, and C. Lian. "In operability input-output model (IIM) for interdependent infrastructure sectors: Case study." Journal of Infrastructure Systems 11.2 (2005): 80- 92.

191. Kurz, H. and N. Salvadori. "Input-Output Analysis from a wider perspective: a Comparison of the Early Works of Leontief and Sraffa." Economic Systems Research 12.4 (2006): 373-390.

192. Getman, I. А., V. N. Chernomaz. Reshenie ekonomicheskih zadach sredstvami elektronnyh tablic. Kramatorsk.: DGМА, 2012.

193. Ten Raa, T., and P. Mohnen. "Neoclassical growth accounting and frontier analysis: a synthesis," Journal of Productivity Analysis 18.2 (2002): 111-128. DOI: 10.1023/A:1016558816247.

194. Miller, R. E., and P. D. Blair. Input-Output Analysis: Foundations and Extensions. 2nd edition. New York: Cambridge University Press, 2009.

195. Chaudhur S., U. Dayal, and V. Narasayya. "An overview of business intelligence technology." Communications of the ACM 54.8 ( 2011): 88-98.

196. Alcántara V., and E. Padilla. "Key sectors in final energy consumption: an input-output application to the Spanish case." Energy Policy 31.15 (2003): 1673-1678.

197. Jiang P., and Y. Y. Haimes. "Risk management for Leontief-based interdependent systems." Risk Analysis 24.5 (2004): 1215-1229.

198. Emelyanov, А. А., Е. А. Vlasova, R. V. Duma. Imitacionnoe modelirovanie ekonomicheskih processov. М.: Finansy i statistika, 2002.

199. Кротов В. Ф., Б. А. Лагоша, С. М. Лобанов и др. Osnovy teorii optimalnogo upravlenija. Ucheb. posobie dlja ekon. vuzov. М.: Vyssh. shk., 1990.

200. Luptácik, M. and B. Böhm. "The Analysis of Eco-efficiency in an Input-Output Framework." Paper presented at the Ninth European Workshop on Efficiency and Productivity Analysis (EWEPA IX), Brussels, June 29th to July 2nd, 2005.

201. Ten Raa Thijs. The economics of input-output analysis. New York: Cambridge University Press, 2005.

Приложения. Рабочие программы

Приложение к главе 1

Приложение к разделу 1.5.

% Оптимизация расхода топлива для группы объектов delt=10;La=[0 0 0];Lb=[50 70 80];

L1=La(1):delt:Lb(1);L2=La(2):delt:Lb(2);L3=La(3):delt:Lb(3) % Производные

dF1=2*0.03*L1+2; dF2=2*0.015*L2+1.45; dF3=2*0.01*L3+0.95;

plot(L3,dF3,'k,,L2,dF2,,k,,L1,dF1,,k'), grid

xlabel ('Мощность генераторов,кВт')

ylabel ('dFl, dF2, dF3')

text (15,3.3, 'dFl')

text (45,3.2, 'dF2')

text (55,2.3, 'dF3')

pause

a=[min(dF1) min(dF2) min(dF3)];b=[max(dF1) max(dF2) max(dF3)]; [r,I]=sort([a b]) ;

p1=1/(2*0.03); p2=1/(2*0.015);p3=1/(2*0.01);S1=min(a);Su=max(b);

pa=[p1 p2 p3]; [n,J]=sort(a); p=pa(J);

L=[];L1=[];L2=[];L3=[];

for s=S1:0.01:Su; if s<r(2)

Lx=p(1)*(s-r(1)); L=[L Lx]; L1=[L1 Lx];

L2=[L2 p(2)*0]; L3=[L3 p(3)*0];

elseif (s>=r(2))&(s<=r(3))

Lx=p( 1 )*(s-r( 1 ))+p(2)*(s-r(2)); L=[L1 Lx] ;

L1=[L1 p(1)*(s-r(1))]; L2=[L2 p(2)*(s-r(2))]; L3=[L3 p(3)*0];

elseif (s>r(3))&(s<=r(4))

Lx=p(1)*(s-r(1))+p(2)*(s-r(2))+p(3)*(s-r(3)); L=[L Lx]; L1=[L1 p(1 )*(s-r( 1))];L2=[L2 p(2)*(s-r(2))];L3=[L3 p(3)*(s-r(3))];

elseif (s>r(4))&(s<=r(5)) Lx=p(1)*(r(4)-r(1))+p(2)*(s-r(2))+p(3)*(s-r(3)); L=[L Lx]; L1=[L1 p(1 )*(r(4)-r( 1))];L2=[L2 p(2)*(s-r(2))];L3=[L3 p(3)*(s-r(3))];

elseif (s>r(5))&(s<=r(6)) Lx=p(1)*(r(4)-r(1))+p(2)*(r(5)-r(2))+p(3)*(s-r(3)); L=[L Lx]; L1=[L1 p(1 )*(r(4)-r( 1))];L2=[L2 p(2)*(r(5) -r(2))];L3=[L3 p(3)*(s-r(3))]; else end

L;L1;L2;L3; end

v = r (1) :0.01:r (6) ;

F1=0.01*(L1.A2)+0.95*L1+120;F2=0.015*(L2.A2)+1.45*L2+100; F3=0.03*(L3.A2)+2*L3+80;Fopt=F1+F2+F3;SS=[Fopt;L1;L2;L3;L;v]

plot (v,L,,k,,v,L1,,k,,v,L2,,k,,v,L3,,k,,v,Fopt.*0.3,,k'), grid

ylabel('Fopt. Нагрузка: L, L1, L2, L3, кВт ')

xlabel(,Инкремент, S ')

text(2.35,182,'0.3xFopt')

text(3.70,185,'L')

text(3.75,87,'L3')

text(3.75,63,'L2')

text(3.12,25,'L1')

Приложение к главе 2 Приложение к разделу 2.1

%sah810b.m %Метод Гивенса

%Исходные данные

%———————————

T=[1176.4 1284.2 1487.0 1827.5 1985.2 2130.0 2285.8]';

ro=[28.5 31.7 37.8 48.1 52.8 57.2 61.9]';

%=============================================

A1=[1 1 1 1 1 1 1;T(1) T(2) T(3) T(4) T(5) T(6) T(7)]';

B1=ro;

r=size(A1)

m=R(1); n=R(2);

for v=1:n;

for k=m:-1:(v+1);

if (k==m) & (v==1);

A=A1; B=B1;

else A=A2;

B=B2;

end

r1 =(A(k-1 ,v)A2+A(k,v)A2)A0.5; G1=[A(k-1,v)/r1 A(k,v)/r1; -A(k,v)/r1 A(k-1,v)/r1]; if (k==m)

KGB=[eye(k-2, m); zeros(2, m-2), G1] elseif(k>2)

KGB=[eye(k-2, m); zeros(2, k-2), G1,zeros(2, m-k); zeros(m-k,k), eye(m-k, m-k)]; else

KGB=[G1,zeros(2, m-2);zeros(m-2,2), eye(m-2, m-2)];

pause

end

DA=KGB*A

A2=DA;

DB=KGB*B;

B2=DB;

KGB

G1

pause

end,

end

x=(inv(DA(1:n,1 :n)))*B2(1:n)

Приложение к разделу 2.3

% Оценка элементов матрицы преобразования K по измерениям в четырех точках

p=[0.0000 16.6000 29.3550 0.0000];

q=[0.0000 0.0000 13.1500 13.2300];

x=[209.7900 -211.9894 -533.1908 212.6903];

y=[594.5431 589.9058 251.2447 257.4065];

PQ=[p;q;ones(1,4)]

XY=[x;y;ones(1,4)]

K=inv(PQ*PQ')*PQ*XY'

pause

K=[-25.408397 0.219219 209.789976; -0.279355 -25.482732 594.543059; 0.000000 0.000000 1.000000]

СПЛАЙН-АППРОКСИМАЦИИ

Интерполяционные узлы в координатах (X,Y):

Xs=[70.0 6.6 -120.3 -247.1 -310.5 -373.7 -405.3 -436.7 -468.0 -499.0]

Ys=[593.0 587.2 565.4 538.5 517.5 486.2 460.4 421.8 370.5 280.9]

Расчетные значения интерполяционных узлов в базисе (P,Q):

PQs=inv(K')*[Xs;Ys;ones(1,10)];

Ps=PQs(1,:);

Qs=PQs(2,:);

Построение сплайна в базисе (P,Q): ps_int=[5.5:0.1:28.0]; qs_int=spline(Ps,Qs,ps_int); v=size(ps_int); % Сплайн в базисе (X,Y): XYspline=K'* [ps_int;qs_int;ones( 1 ,v(2))]; Графические построения: subplot(211)

plot(Ps,Qs,'.',ps_int,qs_int),grid xlabel('Ps'), ylabel('Qs') pause

subplot(212)

plot(-Xs,-Ys,'. ',-XYspline( 1 ,:),-XYspline(2,:)),grid xlabel('-Xs'), ylabel('-Ys')

Приложение к разделу 2.4

% ESTIMANION

% Исходные данные для оценки параметров дискретной модели судна с % шагом Ts=5c.,модель 'zoh'. t=0:5:145;

% Эксперимент воспроизводится на модели:

% Ysys=Ysys1

Ysys=[t;Ydm'];

%Ysys=Ysys';

Ysys=Ysys(2:5,:);

Y1=Ydm(3:j,:)'

Y2=[Ydm u1(1,:)'];

Y2=Y2(2:j-1,:)'

Y11=Ysys(:,3:j)

Y22=[Ysys;u1(1,:)];

Y22=Y22(:,2:j-1)

ABdest=[inv(Y2*Y2')*Y2*Y1']'

Dest=[inv(Y22 *Y22')* Y22 *Y11']'

ABd=[ad1 bd1(:,1)]

Приложение к разделу 2.5

% Файл "sah378a.m", реализующий алгоритм оптимизации выплат. % i-ставка процента; n-число периодов. % х0- банковский кредит. n=84;

% Граничные условия: хп=0; х0=36.0е06; % Задать значение i: i=2;

A=(l+(i/(12*100)));B=-l;

% =====================================================

% Решение по оптимальному алгоритму:

k=(n-l):-l:l;

g=(A.Ak)*B;

G=[g B];

format bank

u=inv(G*G')*G*(xn-AAn*x0); %Вектор ежемесячных выплат. u

% Общая сумма выплат в оптимальном режиме. Z=sum(u')

% Обычные выплаты, принятые в статье. pmt=payper(0.01*i/12,84,36e06,0,0);

Zl=pmt*84

% Экономия средств за счет оптимизации:

D=Z1-Z

W4=Z1-Z

% Проверка решения. PresentVal==pvfix(0.01 *i/12,84,pmt, 0, 0); format short

Приложение к главе 3 Приложение к разделу 3.2

% Фрагмент файла sah587.m.

% ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ДВИЖЕНИЯ СУДНА НА 8 УЧАСТКАХ % МАРШРУТА ДВИЖЕНИЯ % Протяженность трассы 321.4 км. % Протяженность участков трассы, км.

S1=51.4; S2=68.7; S3=42.4; S4=35.6; S5=23.2; S6=35.8; S7=44.7; S8=19.6; % Максимально допустимые скорости по условиям эксплуатации СЭУ: v1=12.1492; v2=13.1419; v3=14.6386; v4=16.1407; v5=16.8811; v6=14.0766; v7=17.1948; v8=17.6473;

% Коэффициенты моделей расходных характеристик на различных участках. % Модель: g(i)=k(i)*VAp(i), где i=1,...,8. Часовой расход топлива g(i), кг/ч; % скорость судна У(^,км/ч.

k1=0.0398; k2=0.0389; k3=0.0366; k4=0.0337; k5=0.0319; k6=0.0376; k7=0.0316; k8=0.0307;

p1=3.3399; p2=3.2494; p3=3.1462; p4=3.0703; p5=3.0403; p6=3.1807; p7=3.0277; p8=3.0115; % Процедура оптимизации.

% Суммарное время хода судна задается величиной tau в % интервале от % tau=Tmin=22.2 ч. до tau=Tmax=32.2 ч.

% Например, tau=24.

%======================================================

tau=23;

%======================================================

beq=tau;

lvb=Tmin';uvb=Tmax'; % Выбор начального приближения: t0=[Tmin'+(Tmax-Tmin)'./2]; % Система ограничений: A=[];b=[];

Aeq=[1 1 1 1 1 1 1 1];

options 1=optimset('LargeScale',,off);

% ОПТИМИЗАЦИЯ ПО АЛГОРИТМУ ОТКРЫТОГО ПОИСКА. lpr=@(t) k(1)*S(1 )Ap(1)*t(1 ).A(-(p( 1)-1 ))+k(2)*S(2)Ap(2)*t(2).A(-(p(2)-1))+...

k(3)*S(3)Ap(3)*t(3).A(-(p(3)-1 ))+k(4)* S(4)Ap(4)*t(4).A(-(p(4)-1))+... k(5)*S(5)Ap(5)*t(5).A(-(p(5)-1))+k(6)*S(6)Ap(6)*t(6).A(-(p(6)-1))+... k(7)* S(7)Ap(7)*t(7).A(-(p(7)-1 ))+k(8)* S(8)Ap(8)*t(8).A(-(p(8)-1)); %options2 = optimset('Display','iter','TolFun',1e-8) options2=[];

[t,fval]=patternsearch(lpr,t0,A,b,Aeq,beq,lvb,uvb,options2); disp('Время движения до порта назначения, ч.') tau=sum([t])

disp(' Минимальный суммарный расход топлива в рейсе, кг.') J=fval

no=[1:8]'; t_v=[t S'./t];S1=S';

disp('ОПТИМАЛЬНЫЙ РЕЖИМ ДВИЖЕНИЯ СУДНА В РЕЙСЕ') disp('Номер Расстояние Время Скорость') disp('участка км хода, ч судна, км/ч')

disp([no S1 t_v(:,1) t_v(:,2)])

%==================================================

Приложение к разделу 3.3

%sah2a.m %File 'sah2.m'

%Functions QUADPROG and LINPROG

%==================================================

L=[0.3 0.9 0.2 0.3;0.4 0.5 1.0 0.1;0.6 0.8 0.6 0.4]; St=[630 1000 400]; Sp=[800 200 600 300]; %Lower and upper constraints: k=size(L);

LB=zeros(k( 1)*k(2), 1); UB=ones(k(1)*k(2),1).*3000;

UB=[3000 3000 400 3000 400 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000]';

Matrices A b Aeq beq forming:

k=size(L);

a1=ones(l,k(2));

a2=zeros(1,k(2));

For matrices A and f:

A=[]; f1=[];

for i=l:k(l) ff1=L(i,:); f1=[f1 ff1]; WW=[]; ff=[]; for j= 1:k(1) ifj==i

w=a1; WW=[WW w]; else w=a2; WW=[WW w]; end

WW; end WW;

A=[A;WW]; end A; f1; f=f1;

For matrix H: H=diag(0.0030*f); For matrices Aeq and beq: b=St';

D=diag(ones(l,k(2))); k=size(L);

Aeq=repmat(D,1,k( 1)); beq=Sp';

Computing;

x0=ones(12,1).*0.1;

[x,J]=linprog(f,A,b,Aeq,beq,LB,UB);

sah2a.m

File 'sah2.m'

Functions QUADPROG and I.INPROG. [Xc,Jc]=quadprog(H,f.A,b,Aeq,beq,LB,UB) [x Xc] [J Jc]

Приложение к разделу 3.5

% sah799.m

% Распределение ресурсов.

% Три пункта отправления (склада), десять пунктов потребления. % Матрица коэффициентов aij линейной части fx целевой функции AA=[1.0 3.1 7.0;2.0 4.1 3.0;3.0 2.1 9.0;1.5 1.1 1.0;2.5 2.6 1.0;

5.0 3.0 2.0; 3.0 1.0 4.0;6.0 2.0 3.0;6.0 2.0 5.0; 6.0 5.0 6.0]; % Вектор организационных расходов (из коэффициентов cij): M=[0 1 0 0 0 10 0 0 8 0 2 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 6 0 0]; % Формирование вектора f линейной части целевой функции f=[AA(: ,1);AA(: ,2);AA(: ,3)]';

% Вектор-строка коэффициентов bij, пропорциональных квадрату переменных x P=[0 0 0.01 0 0 -0.01 0 0 -0.05 0 0 0 0 0.1 0 0 0.2 0 0 0.01 zeros(1,10)]; % Диагональная матрица Гессе H=2*diag(P);

% Ограничения-равенства: Aeq=[eye(10) eye(10) eye(10)]; beq=[25 40 60 30 20 30 35 30 25 40]';

% Ограничения - неравенства:

Л=[опев(1,10) 7егов(1,10) 7его8(1,10);7его8(1,10) опев(1,10) 7егов(1,10)];

Ь=[90 100]';

% Граничные условия:

1Ь=7егов(30,1); иЬ=[];

%ор1=ор1:1шор1:юш('диаёрго§');

% Расчет экономичного плана:

[х,:уа1]=диаёрго§(Н,£,Л,Ь,Лед,Ьед,1Ь,иЬ);

% Учет аддитивной составляющей организационных расходов: