<?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 pub-id-type="doi">10.17587/mau.17.84-93</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">novtexmech-255</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>МЕТОДЫ ТЕОPИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО И АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПPАВЛЕНИЯ</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>Синтез быстродействующих систем управления с использованием теории аналитического конструирования оптимальных регуляторов</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Synthesis of Fast-Acting Control Systems using the Theory of Analytical Design of Optimal Controllers</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>Ловчаков</surname><given-names>В. И.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Lovchakov</surname><given-names>V. I.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">lovvi50@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>Ловчаков</surname><given-names>Е. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Lovchakov</surname><given-names>E. V.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">spartannez@rambler.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Кретов</surname><given-names>Е. И.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kretov</surname><given-names>E. I.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">neitworld@ya.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Тульский государственный университет</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Tula State University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>ООО "Сервис-Софт"</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>"Service-Soft LLC"</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2016</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>28</day><month>08</month><year>2018</year></pub-date><volume>17</volume><issue>2</issue><fpage>84</fpage><lpage>93</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/255">https://mech.novtex.ru/jour/article/view/255</self-uri><abstract><p>Для широкого класса объектов с полиномиальными и дробно-рациональными нелинейностями разрабатывается метод синтеза квазиоптимальных замкнутых систем управления высокого порядка по критерию быстродействия. Данный метод основан на замене решения задачи быстродействия решением соответствующей задачи аналитического конструирования оптимального регулятора для рассматриваемого объекта по заданному определенным образом функционалу качества. Для решения последней задачи модифицируется известный метод степенных рядов А. А. Красовского.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The method for synthesis of closed loop quasi-time-optimal high-order (n-order) control systems is developed for a wide class of objects with polynomial and rational nonlinearities. This method is based on the transition from the problem of time-optimal control to the corresponding problem of analytical design of an optimal controller for the considered object using the specifically given performance index. Well-known A. A. Krasovsky's power series method is modified to solve the latter problem, that allows to obtain the sequence of approximations to the optimal control with increasing accuracy. The proposed synthesis method has the following principal features: 1) the representation of the unit function in the time-optimal criterion by a positively defined polynomial or rational function, that ensures the smoothness of a Bellman function and applicability of the dynamic programming method to the solution of the time-optimal control problem with a significantly lower amount of computations (n times reduction for a n-th order object); 2) the control law is defined in the form of a rational expression of object coordinates, that significantly increases accuracy of optimal control approximation in comparison with A. A. Krasovsky's method under the same number of parameters; 3) the synthesis method has an iterative character and allows a relatively simple implementation; 4) the method is applicable for solution of both problems of time-optimal and energy-saving control design; 5) the obtained control is continuous, not relay one, which eliminates sliding and oscillatory modes that are undesirable for considered objects.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>нелинейный объект</kwd><kwd>критерий быстродействия</kwd><kwd>гладкая функция Беллмана</kwd><kwd>аналитическое конструирование оптимального регулятора</kwd><kwd>nonlinear object</kwd><kwd>time-optimal criterion</kwd><kwd>smooth Bellman function</kwd><kwd>analytical design of optimal controllers</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">Павлов А. А. Синтез релейных систем, оптимальных по быстродействию. М.: Наука, 1966. 390 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Павлов А. А. Синтез релейных систем, оптимальных по быстродействию. М.: Наука, 1966. 390 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Атанс М., Фалб П. Л. Оптимальное управление. М.: Машиностроение, 1968. 764 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Атанс М., Фалб П. Л. Оптимальное управление. М.: Машиностроение, 1968. 764 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Техническая кибернетика. Теория автоматического управления. Кн. 3. Ч. II. Теория нестационарных, нелинейных и самонастраивающихся систем автоматического регулирования / Под ред. проф. В. В. Солодовникова. М.: Машиностроение, 1969. 368 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Техническая кибернетика. Теория автоматического управления. Кн. 3. Ч. II. Теория нестационарных, нелинейных и самонастраивающихся систем автоматического регулирования / Под ред. проф. В. В. Солодовникова. М.: Машиностроение, 1969. 368 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Антомонов Ю. Г. Синтез оптимальных систем. Киев: Наукова думка, 1972. 320 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Антомонов Ю. Г. Синтез оптимальных систем. Киев: Наукова думка, 1972. 320 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Иванов В. А., Фалдин Н. В. Теория оптимальных систем автоматического управления. М.: Наука, 1981. 336 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Иванов В. А., Фалдин Н. В. Теория оптимальных систем автоматического управления. М.: Наука, 1981. 336 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Фалдин Н. В. Синтез оптимальных по быстродействию замкнутых систем управления. Тула: ТулГУ, 1990. 100 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Фалдин Н. В. Синтез оптимальных по быстродействию замкнутых систем управления. Тула: ТулГУ, 1990. 100 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Клюев А. С., Колесников А. А. Оптимизация автоматических систем управления по быстродействию. М.: Энергоиздат, 1982. 240 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Клюев А. С., Колесников А. А. Оптимизация автоматических систем управления по быстродействию. М.: Энергоиздат, 1982. 240 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Колесников А. А., Гельфгат А. Г. Проектирование многокритериальных систем управления промышленными объектами. М.: Энергоатомиздат, 1993. 304 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Колесников А. А., Гельфгат А. Г. Проектирование многокритериальных систем управления промышленными объектами. М.: Энергоатомиздат, 1993. 304 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Филимонов А. Б., Филимонов Н. Б. Гибридная схема решения задачи линейного быстродействия на основе формализма полиэдральной оптимизации // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 7. С. 3-9.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Филимонов А. Б., Филимонов Н. Б. Гибридная схема решения задачи линейного быстродействия на основе формализма полиэдральной оптимизации // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 7. С. 3-9.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Нейдорф Р. А. Нелинейное ускорение динамических процессов управления объектами первого порядка с учетом ограниченности воздействий // Вестник ДГТУ. Управление и диагностика в динамических системах. Ростов-на-Дону: Изд-во ДГТУ, 1999. С. 13-21.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Нейдорф Р. А. Нелинейное ускорение динамических процессов управления объектами первого порядка с учетом ограниченности воздействий // Вестник ДГТУ. Управление и диагностика в динамических системах. Ростов-на-Дону: Изд-во ДГТУ, 1999. С. 13-21.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Нейдорф Р. А., Чан Н. Н. Рекуррентно-диффеоморфный синтез квазиоптимальных по быстродействию ограниченных законов управления // Информатика и системы управления. 2006. № 2. С. 119-128.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Нейдорф Р. А., Чан Н. Н. Рекуррентно-диффеоморфный синтез квазиоптимальных по быстродействию ограниченных законов управления // Информатика и системы управления. 2006. № 2. С. 119-128.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Чан Нгуен Нгок. Синтез законов квазиоптимального по быстродействию управления объектами высокого порядка: дис.. кан. техн. наук. Ростов-на-Дону, 2007. 212 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Чан Нгуен Нгок. Синтез законов квазиоптимального по быстродействию управления объектами высокого порядка: дис.. кан. техн. наук. Ростов-на-Дону, 2007. 212 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Сурков А. В., Сухинин Б. В., Сурков В. В. Количество интервалов управления оптимальных по быстродействию систем // Изв. ТулГУ. Сер. Технические науки. ТулГУ. 2010. № 1. С. 138-148.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Сурков А. В., Сухинин Б. В., Сурков В. В. Количество интервалов управления оптимальных по быстродействию систем // Изв. ТулГУ. Сер. Технические науки. ТулГУ. 2010. № 1. С. 138-148.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Соловьев А. Э., Сухинин Б. В., Сурков В. В. Синтез оптимальных по быстродействию систем на основе теоремы об интервалах управлений // Вести высших учебных заведений Черноземья. 2010. № 2. С. 57-63.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Соловьев А. Э., Сухинин Б. В., Сурков В. В. Синтез оптимальных по быстродействию систем на основе теоремы об интервалах управлений // Вести высших учебных заведений Черноземья. 2010. № 2. С. 57-63.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Соловьев А. Э. Частные случаи решения задачи аналитического конструирования оптимальных регуляторов // Изв. ТулГУ. Сер. Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Вып. 3. Системы управления. Т. 2. ТулГУ. 2006. С. 173-176.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Соловьев А. Э. Частные случаи решения задачи аналитического конструирования оптимальных регуляторов // Изв. ТулГУ. Сер. Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Вып. 3. Системы управления. Т. 2. ТулГУ. 2006. С. 173-176.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ловчаков В. И. Функции переключения оптимального по быстродействию регулятора для четырехкратного интегратора // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 9. С. 3-5.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ловчаков В. И. Функции переключения оптимального по быстродействию регулятора для четырехкратного интегратора // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 9. С. 3-5.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ванько В. И. Вариационное исчисление и оптимальное управление. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. 488 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ванько В. И. Вариационное исчисление и оптимальное управление. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. 488 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М.: Наука, 1986. 544 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М.: Наука, 1986. 544 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit19"><label>19</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А. А. Красовского. М.: Наука, 1987. 712 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А. А. Красовского. М.: Наука, 1987. 712 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit20"><label>20</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Современная прикладная теория управления. Т. 1. Оптимизационный подход в теории управления / Под ред. А. А. Колесникова. М.: ООО "ИСПО-Сервис", 2000. 408 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Современная прикладная теория управления. Т. 1. Оптимизационный подход в теории управления / Под ред. А. А. Колесникова. М.: ООО "ИСПО-Сервис", 2000. 408 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit21"><label>21</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Садовой А. В., Сухинин Б. В., Сохина Ю. В. Системы оптимального управления прецизионными электроприводами. Киев: ИСИМО, 1996. 298 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Садовой А. В., Сухинин Б. В., Сохина Ю. В. Системы оптимального управления прецизионными электроприводами. Киев: ИСИМО, 1996. 298 с.</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>
