Заключение

Современные идеи оптимального управления распространяются не только на технические объекты и технологические процессы в промышленности, но и на такие области, как организация и управление производством, экономика, менеджмент, биология, военное дело и даже политика. В нашем случае круг сужен до вопросов теории оптимального управления применительно к технике.

Современные промышленные производства характеризуются значительной сложностью и высокой интенсивностью технологических процессов, возросшими требованиями к экологической безопасности и надежности работы производственного оборудования. Исключительно важное народно-хозяйственное значение приобретает эксплуатация промышленного оборудования в режимах, близких к предельным возможностям, и построение систем наилучших (оптимальных) по какому-либо техническому или экономическому критерию. Особое место среди такого класса систем занимают системы, оптимальные по быстродействию и точности, функционирование которых обеспечивается релейными (разрывными) управлениями. Сокращение продолжительности переходных процессов при регулировании многих технологических объектов повышает производительность агрегатов, а увеличение точности отработки системой задающих воздействий улучшает качество продукции, что позволяет получить значительный экономический эффект. По мере уменьшения времени изготовления и улучшения качества выпускаемой продукции проблема синтеза релейных систем, оптимальных по точности и времени управления электроприводами становится все более актуальной.

Неослабевающий интерес к релейным управлениям (работы Я.З. Цыпкина, В.А. Олейникова, Ю.А. Борцова и др.) объясняется тем, что такие системы обладают рядом замечательных свойств: инвариантность к внешним возмущениям и низкая чувствительность к параметрическим возмущениям. Известно, что возмущающие воздействия, приложенные к объекту и не превышающие по модулю соответствующих релейных управлений, не вызывают отклонений фазовых координат объекта (работы М.В. Меерова, С.В. Емельянова, Е.А. Барбашина, В.И. Уткина и др.). Следствием реализации в релейной системе бесконечно большого коэффициента усиления с помощью конечных управляющих воздействий является снижение установившейся ошибки и повышение точности до оптимального значения. Известно также, что только релейный закон управления может обеспечить идеальное воспроизведение любого допустимого входного воздействия (работы А.А. Фельдбаума, А.А. Павлова, А. С. Клюева и др.), причем слежение за входным сигналом происходит в скользящем режиме. К достоинствам релейных систем следует также отнести простоту конструкции, настройки и эксплуатации.

С теоретической точки зрения релейные оптимальные системы относятся к классу существенно нелинейных, трудности анализа и синтеза которых широко известны. Несмотря на обилие теоретических работ по оптимальному управлению, если оценивать приведенные в них результаты с практической точки зрения, то их, к сожалению, следует признать весьма скромными. Как отмечает А. А. Колесников в книге Синергетическая теория управления. - М.: Энергоатомиздат, 1994. - 344 с. "...ситуация в этой области приняла в настоящее время угрожающий и, по всем признакам, кризисный характер" Авторы справочника по теории автоматического управления (ТАУ) под редакцией А.А. Красовского поясняют, что "...в развитии современной ТАУ (СТАУ) с точки зрения практики далеко не все обстоит благополучно. Классическую ТАУ в основном создавали инженеры для инженеров. СТАУ создают в основном математики для инженеров и во все большей мере математики для математиков. Последнее с точки зрения практики вызывает определенное беспокойство...". Авторы монографии Современная прикладная теория управления. Под ред. А.А. Колесникова - М: Изд-во ТРТУ, 2000. - 400 с. связывают пути выхода из кризисной ситуации с тем, что "в самые последние годы появились новые фундаментальные направления в теории и технике управления. Их развитие может приобрести важное практическое значение. К таким направлениям можно отнести физическую теорию управления, синергетический подход к проблемам управления ..." и далее они отмечают, что "Основное внимание ученых и политиков все в большей мере концентрируется на фундаментальных проблемах управления, связанных с ресурсосберегающими технологиями".

Итак, в настоящее время не существует законченных общетеоретических методов исследования и аналитического конструирования высокоточных, быстродействующих и энергосберегающих систем управления нелинейными электромеханическими объектами. Причинами этого являются: невыполнение для них принципа суперпозиции; разнообразие классов функций, используемых для описания динамики нелинейных ОУ и СУ; разнообразие требований к качеству процессов в различных режимах функционирования СУ; различные уровни сложности управляемых объектов, характеризуемые многомерностью, многосвязностью, многоконтурностью и т.д.; отсутствие общего математического аппарата для аналитического решения систем нелинейных дифференциальных уравнений. Для многих практически важных классов электромеханических нелинейных объектов отсутствуют теоретически законченные, относительно простые, инженерные методы проектирования систем управления. Следовательно, в данном направлении поле деятельности для развития и разработок весьма велико.