Российские ученые предложили новый метод управления сложными системами, такими как роботы и объекты тяжелой промышленности. Подход позволяет не учитывать все объекты и их взаимодействия, что экономит время и материальные ресурсы. Статья опубликована в Journal of the Franklin Institute.
Сейчас все более актуальными становятся задачи управления, в том числе беспилотными аппаратами, молекулами и атомами в кристаллических решетках, электроэнергетическими сетями и т. д. Они все состоят из множества отдельных объектов — подсистем или агентов, между которыми необходимо обеспечить обмен данными. При большом числе агентов это становится непростой задачей. Информация может доходить с задержками и ошибками, что тормозит весь процесс. Обычно в таком случае ученые используют не сетевые, а распределительные модели, которые описывают поведение бесконечного числа взаимодействующих подсистем. Однако такие модели требуют огромных ресурсов.
Чтобы решить эту задачу, ученые из Института проблем машиноведения Российской академии наук предложили новый метод нелинейного управления распределенными системами. В его основе лежит сложный математический аппарат с дифференциальными уравнениями. Он универсален для систем разных типов. При этом можно обойтись минимальным числом измерений и конечным числом устройств. Так, на нефтеперерабатывающем заводе находится свыше сотни различных датчиков и приборов, которые дополняют данные друг друга. Но благодаря новому подходу можно уменьшить количество сенсоров и ускорить процесс работы общей системы.
Например, для управления осевым компрессором, широко распространенным в промышленности, традиционно используется один исполнительный механизм большой мощности и дорогостоящий датчик для распределенных измерений. Однако производительность компрессора можно сохранить за счет использования минимального числа маломощных исполнительных механизмов и дешевых сенсоров. Это позволяет не только уменьшить стоимость компрессора, но и повысить его надежность за счет повторяющихся устройств. Также это дает возможность снизить потребляемую мощность, так как используется новый нелинейный закон управления. Необходимого качества системы регулирования можно добиться, управляя не каждой подсистемой, а лишь отдельными из них, и учитывая их взаимодействие с остальными.
«Наша работа наглядно демонстрирует, что при управлении большой системой не обязательно учитывать вклад каждого устройства. Значит, в некоторых случаях можно сэкономить на реальном оборудовании, и наши результаты моделирования это подтвердили. Мы надеемся, что описанный подход позволит создать экологичную промышленность и пересмотреть зачастую избыточные требования к производственным объектам», — отметил соавтор исследования Игорь Фуртат.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
