<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">novtexmech</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Мехатроника, автоматизация, управление</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1684-6427</issn><issn pub-type="epub">2619-1253</issn><publisher><publisher-name>Commercial Publisher «New Technologies»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">novtexmech-21</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>МЕХАТРОННЫЕ И РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>METHODS OF THE THEORY OF AUTOMATIC CONTROL</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Анализ и синтез пространственно многомерных распределенных систем с дескрипторной структурой математической модели</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Analysis and Synthesis of Spatially Multidimensional Distributed Systems with a Descriptor Structure of the Mathematical Model</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Коваль</surname><given-names>В. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Koval'</surname><given-names>V. A.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">koval.va@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Степанов</surname><given-names>М. Ф.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Stepanov</surname><given-names>M. F.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">mfstepanov@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Торгашова</surname><given-names>О. Ю.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Torgashova</surname><given-names>O. Yu.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">olgatorg@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Самарский</surname><given-names>А. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Samarskij</surname><given-names>A. A.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">sanches_93.93@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Yuri Gagarin State Technical University of Saratov</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2018</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>23</day><month>08</month><year>2018</year></pub-date><volume>19</volume><issue>1</issue><fpage>3</fpage><lpage>10</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Commercial Publisher «New Technologies», 2018</copyright-statement><copyright-year>2018</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><license xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice" xlink:type="simple"><license-p>https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/article/view/21">https://mech.novtex.ru/jour/article/view/21</self-uri><abstract><p>На основе спектрального метода анализа распределенных систем разработаны теоретические положения для перехода от исходной математической модели пространственно многомерного распределенного объекта управления в форме дифференциальных уравнений с частными производными к дескрипторной модели, что дает возможность осуществить анализ объекта управления и синтез регулятора с применением известных методов, разработанных для сосредоточенных систем. Исследованы вопросы существования, единственности и сходимости полученных решений.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The problem of plasma stabilization in a magnetic field is considered. The plant is described by the hydrodynamics model of a weightless potential ideally conducting fluid in a cylindrical coordinate system. The deviation of the perturbed surface, the velocity of deflection of the perturbed surface, the acceleration potential are the functions of state. The acceleration potential on the outer generatrix of cylinder surface is used as the control. The state and control functions depending on the radial and axial coordinates are presented as series with respect to orthonormal systems of functions. Via the spectral method of the distributed systems analysis and synthesis the theoretical positions for the transition from the initial mathematical model described by PDE system to an infinite descriptor system are done. The components of state and control vectors of the descriptor system are the time-varying amplitudes of the spatial harmonics of the series. Expressions for the calculation of the operational differentiation matrices, the operational matrices of factors depending on spatial coordinates depended vectors, the matrices of boundary conditions are given. The matrices of the descriptor plant representation are obtained. The questions of existence, uniqueness, and convergence of the solution of the received descriptor system are investigated. For the plant represented by the descriptor system, a control low described by the differential system is constructed. The solution of the problem is based on the variational approach. The H2 optimization criterion is used. The analysis and synthesis of the closed-loop system via Matlab is done. The results of the analysis indicate that there is no overshoot and oscillation in the system. Calculations based on a limited number of equations show that with the increase in the number of differential and algebraic equations and, respectively, the spatial modes of the expansion of the control functions and the state of the process, the obtained result tends to a certain limit.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>распределенная дескрипторная система</kwd><kwd>спектральный метод</kwd><kwd>анализ</kwd><kwd>синтез</kwd><kwd>сходимость</kwd><kwd>distributed descriptor system</kwd><kwd>spectral method</kwd><kwd>analysis</kwd><kwd>synthesis</kwd><kwd>convergence</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Lamour R., Marz R., Tischendorf C. PDAEs and further mixed systems as abstract differential algebraic systems. Technical Report 01-11, Berlin, Inst. of Math., Humboldt Univ. of Berlin, 2001, 22 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lamour R., Marz R., Tischendorf C. PDAEs and further mixed systems as abstract differential algebraic systems. Technical Report 01-11, Berlin, Inst. of Math., Humboldt Univ. of Berlin, 2001, 22 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Campbell S. L., Stephen L., Marszalek W. The index of an infinite dimensional implicit system // Mathematical and Computer Modelling of Dynamical Systems. 1999. Vol. 5, N. 1. P. 18-42.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Campbell S. L., Stephen L., Marszalek W. The index of an infinite dimensional implicit system // Mathematical and Computer Modelling of Dynamical Systems. 1999. Vol. 5, N. 1. P. 18-42.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Tischendorf C. Coupled systems of differential algebraic and partial differential equations in circuit and device simulation. Berlin: Humboldt University of Berlin, 2003. 157 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tischendorf C. Coupled systems of differential algebraic and partial differential equations in circuit and device simulation. Berlin: Humboldt University of Berlin, 2003. 157 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Reis T. An infinite dimensional descriptor system model for electrical circuits with transmission lines // Proc. of the 16th International Symposium on Mathematical Theory of Networks and Systems, Leuven, Belgium, 2004.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Reis T. An infinite dimensional descriptor system model for electrical circuits with transmission lines // Proc. of the 16th International Symposium on Mathematical Theory of Networks and Systems, Leuven, Belgium, 2004.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Коваль В. А. Спектральный метод анализа и синтеза распределенных управляемых систем. Саратов: Изд-во СГТУ, 1997. 191 c.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Коваль В. А. Спектральный метод анализа и синтеза распределенных управляемых систем. Саратов: Изд-во СГТУ, 1997. 191 c.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Сиразетдинов Т. К. Оптимизация систем с распределенными параметрами. М.: Наука, 1977. 479 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Сиразетдинов Т. К. Оптимизация систем с распределенными параметрами. М.: Наука, 1977. 479 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Коваль В. А., Торгашова О. Ю. Решение задач анализа и синтеза для пространственно-двумерного распределенного объекта, представленного бесконечной системой дифференциальных уравнений // Автоматика и телемеханика. 2014. № 2. С. 54-71.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Коваль В. А., Торгашова О. Ю. Решение задач анализа и синтеза для пространственно-двумерного распределенного объекта, представленного бесконечной системой дифференциальных уравнений // Автоматика и телемеханика. 2014. № 2. С. 54-71.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Валеев Г. К., Жаутыков О. А. Бесконечные системы дифференциальных уравнений. Алма-Ата: Наука Казахской ССР, 1974. 416 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Валеев Г. К., Жаутыков О. А. Бесконечные системы дифференциальных уравнений. Алма-Ата: Наука Казахской ССР, 1974. 416 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Персидский К. П. Об устойчивости решений счетной системы дифференциальных уравнений // Изв. АН Каз. ССР, серия матем. и механ. 1948. Вып. 2. С. 2-35.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Персидский К. П. Об устойчивости решений счетной системы дифференциальных уравнений // Изв. АН Каз. ССР, серия матем. и механ. 1948. Вып. 2. С. 2-35.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Торгашова О. Ю. Анализ и синтез пространственно многомерных распределенных систем с учетом дескрипторной структуры представления на основе спектрального метода: дис.. докт. техн. наук. Саратов: Изд-во Сарат. гос. техн. ун-та, 2016. 386 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Торгашова О. Ю. Анализ и синтез пространственно многомерных распределенных систем с учетом дескрипторной структуры представления на основе спектрального метода: дис.. докт. техн. наук. Саратов: Изд-во Сарат. гос. техн. ун-та, 2016. 386 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Толстов Г. П. Ряды Фурье. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1960. 392 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Толстов Г. П. Ряды Фурье. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1960. 392 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Власова Е. А. Ряды. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. 611 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Власова Е. А. Ряды. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. 611 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Торгашова О. Ю., Шворнева О. Е. Синтез регулятора пониженной размерности алгебро-дифференциальной системы по критерию Н2-оптимизации // Автоматика и телемеханика. 2014. № 2. С. 156-176.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Торгашова О. Ю., Шворнева О. Е. Синтез регулятора пониженной размерности алгебро-дифференциальной системы по критерию Н2-оптимизации // Автоматика и телемеханика. 2014. № 2. С. 156-176.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
