Одной из фундаментальных проблем в теории автоматического управления является обеспечение заданного качества регулирования в любой момент времени. Если параметры автоматизированного процесса известны, и они не меняются, то классические подходы к данном процессу работают. Однако, если в процесс вмешиваются не учтенные факторы, то эти методы перестают работать. Известными методами, такими как адаптивное и интеллектуальное управление, данную задачу можно решить только после завершения в системе переходного процесса, иными словами, в условии неопределенности системе управления требуется время для накопления информации об объекте, после которого она сможет им управлять. На практике неконтролируемое время накопления информации может стать критическим для обеспечения работоспособности системы.

Например, при управлении электроэнергетическими сетями необходимо постоянно поддерживать частоту и напряжения тока в заданном пределе. Однако, в случае обледенения проводов, короткого замыкания или других неучтенных процессов, частота может измениться, и система безопасности отключит систему управления, даже если по факту это не требуется. Это приведет к значительным задержкам и потерям времени, которых можно было бы избежать, если бы система сбалансировала частоту, а не отключала систему управления.

Рисунок:фото экспериментального электроэнергетического стенда, разработанного в ИПМаш РАН.

«Мы предложили метод, который позволяет в реальных условиях, когда параметры неизвестны в любой момент времени, системе находиться в заданном множестве, то есть система может отклоняться от идеальных показателей, но в допустимых пределах. На сто процентов заданное качество мы не можем обеспечить, но мы можем гарантировать работоспособность с небольшим гарантированным отклонением, так, чтобы это не влияло на работу всей системы», — рассказал главный научный сотрудник ИПМаш РАН Игорь Фуртат. Например, при управлении беспилотным летательным аппаратом, важно обеспечить, чтобы он не откланялся ни в одну из сторон более чем на определенное расстояние. При применении модели ученых ИПМаш РАН отклонение может меняться, но за допустимые пределы оно не выйдет. Модель ученых ИПМаш РАН позволяет гарантировать нахождение целевых характеристик в заданном разработчиком интервале в любой момент времени. Это достигается за счет применения современных нелинейных методов управления.

Теоретические результаты были проверены на экспериментальном стенде по управлению электроэнергетическими сетями, который был разработан в ИПМаш РАН. Эксперименты показали эффективность применения новых методов и подтвердили теоретические расчеты. Работа была поддержана грантом Российского научного фонда – «Управление сетевыми системами в условиях неопределенностей и запаздывания с применением к управлению электроэнергетическими сетями».