В теории и практике построения автоматических систем важное место занимает проблема синтеза линейных стационарных систем автоматического регулирования (САР) с заданными показателями динамического качества процессов регулирования, которые связывают с видом и параметрами переходной характеристики системы. Исходные требования к динамическому качеству САР возможно формализовать посредством задания желаемой структуры и параметров передаточной функции (ПФ) системы — коэффициента усиления, нулей и полюсов.

В механизме формирования желаемой ПФ синтезируемой САР необходимо учитывать фактор компенсации нулей и полюсов объекта управления: они хотя и исключаются из ПФ канала "уставка—выход", но становятся полюсами синтезируемой системы и неизбежно проявляются в ее динамике при действии внешних возмущений.

В первой части статьи анализируется эффект компенсации нулей и полюсов объекта управления в САР, а также исследуется влияние фактора неминимально-фазовых нулей на динамику систем. Данный эффект и его негативные результаты наглядно проявляются в классическом компенсационном подходе к синтезу регуляторов по априори заданной (желаемой, эталонной) ПФ замкнутой САР.

Во второй части статьи изложен классический полиномиальный метод синтеза модальных компенсаторов, принципиальным недостатком которого является появление неконтролируемых ("паразитных") нулей. Предлагаются новые схемы регулирования, совмещающие функциональные возможности компенсационного и модального подходов. Обсуждаются и анализируются два метода синтеза САР с желаемыми полюсами и нулями системы, исключающие эффект появления "паразитных" нулей. В первом методе в структуру регулятора включаются последовательное и параллельное корректирующие звенья (КЗ). Последнее содержит малые постоянные времени, которые порождают быстрозатухающие моды, влиянием которых на процессы регулирования можно пренебречь. Во втором методе также используется последовательное КЗ, однако вместо параллельного КЗ используется модальная обратная связь (МОС). Ключевое значение при этом играет свойство инвариантности нулей ПФ объекта при замыкании его МОС. Обсуждается возможность компенсации нежелательных левых нулей объекта, которые попадают в область локализации спектров быстрозатухающих мод.

Рассмотрены пути интеллектуализации процессов управления автономными необитаемыми подводными аппаратами (АНПА) на примере решения трех задач, от которых во многом зависит успешное применение АНПА.

Первой задачей является создание системы управления (СУ) АНПА, обеспечивающей достижение цели миссии в условиях возникновения нештатных ситуаций, обусловленных как внешними, так и внутренними причинами, а также преднамеренного и непреднамеренного противодействия. Показано, что для построения СУ АНПА в наибольшей степени подходит децентрализованная мультиагентная структура, в которой каждая система АНПА является самостоятельным независимым интеллектуальным агентом с собственной системой управления. СУ должна быть оснащена набором адаптивных алгоритмов, обеспечивающих: управление АНПА в условиях возникновения нештатных ситуаций с учетом ограничений по запасу электроэнергии, скорости хода, точности автономной подводной навигации, дальности гидроакустической связи; рациональное распределение энергоресурсов по системам АНПА в соответствии со сложившейся обстановкой; сохранение функциональной устойчивости АНПА при частичной неисправности технических средств.

Второй задачей является создание системы подводной навигации, обеспечивающей выполнение миссий АНПА на больших удалениях от пункта базирования. Поскольку навигация АНПА с использованием только бортовых средств (инерциальной навигационной системы и лага) не обеспечивает необходимой точности, необходимым условием плавания АНПА на большие расстояния является выполнение обсервации с использованием внешних источников, выбор которых в сложившихся условиях представляет собой нетривиальную задачу.

Третьей задачей является создание системы сетевой подводной связи (СПС), обеспечивающей групповое применение АНПА. Наземным аналогом СПС является сетевая радиосвязь. Но если последняя достаточно хорошо развита, то первая только делает начальные шаги. Обусловлено это как более поздней практической востребованностью СПС, так и множеством фундаментальных физических факторов, затрудняющих развитие СПС, к которым относятся: существенно ограниченная полоса частот, которая может использоваться на практике для передачи сигнала; большое время распространения гидроакустического сигнала по сравнению с радиосигналом; образование протяженных зон тени и замирания связного сигнала вследствие его многолучевого распространения; значительные доплеровские искажения; быстрая изменчивость характеристик гидроакустической среды.

Рассматривается оптимальное управление безопасностью полета воздушного судна, на базе которого проводится определение сигнала парирования угрозы авиационного происшествия. В процессе анализа воздействующих на безопасность полета воздушного судна факторов выделены в отдельные группы психофизическое состояние экипажа, исправность бортового оборудования летательного аппарата и погодные условия полета. На основе выполненного анализа предложена целевая функция управления безопасностью полета воздушного судна в виде максимума оценки безопасности полета, который обеспечивается выходным сигналом системы управления безопасности полета судна. Определение сигнала управления осуществляется на базе графа состояния условий полета воздушного судна, который позволяет оценить причинно-следственную взаимосвязь факторов угрозы авиационного происшествия, а также определить сигнал управления безопасностью полета судна.

Полученные в процессе выполнения работы результаты могут быть использованы для программно-аппаратной реализации систем управления безопасностью полета воздушных судов, а также при проектировании систем и комплексов его бортового оборудования.