Основные направления научных исследований:

1. Интеллектуальное управление сложными динамическими объектами
2. Информационно-телекоммуникационные системы

1. Интеллектуальное управление сложными динамическими объектами

Исследование систем управления сложными динамическими объектами, разработка вычислительных методов, алгоритмического и программного обеспечения для анализа и синтеза таких систем

Результаты научных исследований
Исследования последних лет в области теории управления дали ряд новых методов обеспечения робастной устойчивости и качества сложных динамических систем на основе использования приближенных (алгебраических) оценок сингулярных значений. Известно, что в краевых задачах кроме регулярных решений непрерывных и дифференцируемых внутри области устойчивости и на границе (в соответствии с граничными условиями) существуют решения непрерывные и дифференцируемые внутри области для которых, могут быть не определены производные в отдельных точках границы. В окрестности этих особых точек решение краевых задач, будучи непрерывным, имеет особенности в отношении производных, при этом решение носит степенной характер. Эти точки границы носят название сингулярных точек, а соответствующие им решения называются сингулярными решениями. В проблеме построения сингулярных решений условно можно выделить два этапа. Первый этап связан с определением сингулярного решения как разложения по системе собственных элементов с выделением в этом разложении составляющей, обеспечивающей непрерывность смещений в сингулярной точке. Второй этап, связанный с определением амплитуды в сингулярном решении, является принципиальным, ибо требует решения задачи в целом.

Получен следующий алгоритм построения решения задачи. Сначала в окрестности сингулярной точки известными методами строится функция, являющаяся асимптотикой сингулярного решения в окрестности, исследуемой точки.

Далее ищется амплитуда при этой функции.

На основе процедуры разложения на ортогональные подпространства удалось выделить сингулярные составляющие в ортогональные подпространства, а коэффициенты, осуществляющие такое разложение, удобно трактовать как коэффициенты передачи контуров сложных динамических систем управления. Используя сингулярные составляющие полного решения дифференциальных уравнений системы управления сложными динамическими объектами, получены коэффициенты передачи отдельных контуров таких систем. Это позволило получить алгоритм отыскания критического коэффициента усиления динамической системы, а также получить алгоритм оценивания состояния и параметров сложных динамических систем, позволяющий оценивать эти системы в условиях случайных внешних возмущений и случайных ошибок измерительных средств. Полученный алгоритм может быть реализован в режиме реального времени и дает возможность решать задачи, связанные с обеспечением устойчивости и параметрическим синтезом сложных динамических систем в условиях неполной информации о состоянии и параметрах сложных динамических систем. Все это позволило разработать рекомендации по синтезу систем управления сложными динамическими объектами на основе критических состояний таких систем с использованием сингулярных составляющих полного решения дифференциальных уравнений, описывающих сложную динамическую систему.

Разработан целочисленный алгоритм цифровой фильтрации при ограниченной разрядной сетке представления чисел в используемом процессоре. В качестве примера выполнен полный расчет каскадного цифрового фильтра нижних частот Чебышева и разработан алгоритм фильтрации. Для оценки функциональной работоспособности и качественных показателей спроектированного фильтра в составе сложных динамических систем с учетом множества эксплуатационных характеристик, разработана методика и программа имитационного моделирования для различных видов тестовых сигналов. Проведенное имитационное моделирование подтвердило работоспособность разработанного фильтра и соответствие его качественных показателей заданным. Важно отметить, что разработанная методика расчета и моделирования цифровых фильтров может практически без доработки использоваться и при проектировании других фильтров, что существенно облегчит синтез (макрсинтез) сложных динамических систем, в том числе систем управления подвижными техническими объектами.

Полученная методика синтеза цифровых фильтров дала возможность получить алгоритм фильтрации, существенно повышающий качественные показатели систем управления сложными динамическими объектами. Кроме того. Получены основные рекомендации для повышения точности фотоэлектрических и индукционных измерительных элементов, входящих в системы управления сложными динамическими объектами. Разработан алгоритмический метод повышения точности фотоэлектрических цифровых преобразователей угла (ФЦПУ), который позволяет получить допустимые для ФЦПУ систем управления подвижными техническими объектами погрешности порядка единиц угловых секунд, при минимальных требованиях к аппаратно-программной базе.

Публикации

1. Глумов В.М., Рутковский В.Ю., Суханов В.М., Интеллектуальная диагностика и прогнозирование в задаче управления подвижными объектами с нежесткой конструкцией / Интеллектуальные системы управления. Коллективная монография под редакцией акад. РАН Васильева С.Н.. –М.: Машиностроение, 2010. – С. 97-108. – ISBN 978-5-217-03467.
2. Е.Д. Теряев, Н.Б. Филимонов. Наномехатроника: состояние, проблемы, перспективы. // Мехатроника, автоматизация, управление, – 2010. – №1, –с. 2-14.
3. Теряев Е. Д., Петрин К. В., Филимонов А. Б., Филимонов Н. Б. Агентные технологии в автоматизированных информационно-управляющих системах. Часть. 1. Основы агентного подхода. // Мехатроника, автоматизация, управление, – 2010. – №7, –с. 11-20.
4. Теряев Е. Д., Петрин К. В., Филимонов А. Б., Филимонов Н. Б. Агентные технологии в автоматизированных информационно-управляющих системах. Часть II. Агентные решения в задачах контроля и управления. // Мехатроника, автоматизация, управление, – 2010. – №10, –с. 11-21.
5. М.А. Габидулин. Экстремальный метод повышения точности фотоэлектрических цифровых преобразователей перемещений // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2010. – № 6. – с. 13-22
6. М.А. Габидулин. Спектральный метод повышения точности фотоэлектрических цифровых преобразователей перемещений // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2010. – № 11. – с. 40-49

Участие в конференциях

1. XII Международная конференция: Проблемы управления и моделирования в сложных системах. 21-23 июня 2010. Самара, Россия.
2. 7-ая научно-техническая конференция "Мехатроника, автоматизация, управления" (МАУ-2010).12-14 октября 2010. Санкт-Петербург, Россия.
3. Международная научно-техническая конференции «Искусственный интеллект. Интеллектуальные системы» (ИИ-2010). 20-24 сентября 2010. Пос. Кацивели, АР Крым.
4. 11-ая Международная конференция: Устойчивость и колебания нелинейных систем управления. 1-4 июня 2010. Москва.
5. 8-ая Всероссийская школа-семинар: Прикладные проблемы управления макросистемами. 30 марта-2 апреля 2010. Москва.
6. Третья Международная конференция: Математическое моделирование социальной и экономической динамики (MMSED – 2010). 23-25 июня 2010. Москва.

2. Информационно-телекоммуникационные системы

Исследование и практическое применение новых технологий в телекоммуникационных системах, в том числе в сетях широкополосного радиодоступа Результаты научных исследований
Разработаны методы построения и оптимизации информационных систем для передачи различного рода информации: данных, голоса; предоставления доступа во всемирную компьютерную сеть Internet к различным телематическим услугам, службам и сервисам, и другим информационным ресурсам. Показаны технические возможности современных технологий широкополосного беспроводного доступа и их перехода к будущей технологической волне, связанной с развитием сетей связи четвертого (4G) поколения. Разработаны вопросы синтеза сигнально-кодовых конструкций, являющихся прообразом ортогонального частотного мультиплексирования (OFDM) и ортогонального частотного множественного доступа (OFDMA). Показано, что эти разработки могут стать основой всех новейших стандартов беспроводной связи.

Получены рекомендации по реализации региональных WiMAX сетей, по выбору их архитектуры и программно-аппаратной базы. Эти рекомендации основаны на использовании разработанных дополнительных методов кодирования и модуляции в беспроводных сетях широкополосного доступа. Рассмотрены основные положения развития беспроводных WiMAX сетей с учетом их четвертого (4G) поколения на основе анализа эволюции сетей широкополосного беспроводного доступа. Практические результаты работы могут быть использованы при дальнейшем внедрении сети WiMAX в городе Москве.

Публикации

1. С.Л.Портной, В.М. Вишневский, И.В. Шахнович. Энциклопедия WiMAX. Путь к 4G. – М.: Техносфера, 2009. – 472 с. (монография).
2. С.Л.Портной, В.М. Вишневский, И.В. Шахнович. Что такое 4G? Анализ эволюции сетей широкополосного беспроводного доступа // Научно-технический журнал. Первая миля. – 2010. –№2. – с.20-27.
3. С.Л.Портной, И.В. Шахнович. Перспективы WiMAX: если посмотреть вооруженным взглядом. // Научно-технический журнал. Первая миля. – 2010. –№1. – с.4-9.
4. С.Л.Портной, М.А. Альтшуллер. WiMAX LTE – противостояние или эволюция? Тенденции рынка 4G. // Научно-технический журнал. Первая миля. – 2010. –№3. – с.12-19.
5. С.Л.Портной, С.В.Алешин. Российский производитель – кто он? Практика создания и методология определения. // Электроника НТБ. – 2010. –№6. – с.6-13.
6. С.Л.Портной, А.В. Голышко. Широкополосный мобильный Интернет: текущий диагноз. // Вестник связи. – 2010. –№7. – с.24-28.
7. Р.В. Димчук. Использование нейронных сетей в программно-аппаратных комплексах диагностики сети передачи данных. Сб. трудов 59НТК. – ч.1. Информационные технологии и системы. Вычислительная техника. – М.: МИРЭА, 2010. – с. 164-169.