ISSN 1817-2172, рег. Эл. № ФС77-39410, ВАК

Дифференциальные Уравнения
и
Процессы Управления

Гибридные системы и рандомизированные измерения в неравновесных процессах

Автор(ы):

О. H. ГРАНИЧИН

Россия, 198504, Санкт-Петербург, Университетский пр., д. 28, Санкт-Петербургский государственный университет

Oleg_granichin@mail.ru

Т. А. ХАНТУЛЕВА

Россия, 198504, Санкт-Петербург, Университетский пр., д. 28, Санкт-Петербургский государственный университет

Khan@TH8345.spb.edu

Аннотация:

В статье обосновывается целесообразность рассмотрения задач в более общем классе динамических систем. Основное отличие --- изменение со временем текущей структуры пространства состояний. В реальных системах число степеней свободы бесконечно, и гипотеза о конечномерности фазового пространства правомерна только тогда, когда из всех степеней свободы выделяется конечное, обычно небольшое, число характеристик порядка, определяющих поведение системы в конкретных условиях с достаточной точностью. Наиболее трудными для формального описания являются динамические, ``переходные'' процессы в системах, возникающие при быстром изменении ``внешних'' условий. Обычные подходы к описанию таких неравновесных процессов неэффективны, поскольку сама структура пространства состояний зависит от времени. Экспериментальные наблюдения за протеканием неравновесных процессов подтверждает зарождение в системе новых структур мезоскопического (промежуточного между микро и макро) масштаба, которые в значительной степени и определяют динамическое изменение типа формальной модели. Примерами такого рода структурообразования могут служить: кластеризация в потоках концентрированных дисперсных смесей, образование многомасштабных вихревых структур в турбулентных течениях жидкости и пластических течениях твердых материалов при импульсном нагружении, а также иерархии структур в живых системах. Cинергетические процессы формирования динамических структур мезоскопического масштаба в открытых термодинамических системах связаны с возникновением информационно-управленческой обратной связи, внутреннего управления. При этом физическими носителями информации являются элементы динамических структур.
В последнее время для описания сложных динамических процессов в рамках теории управления начала активно развиваться теория ``гибридных систем''. В этом названии подчеркивается двухуровневая специфика описания. Один уровень динамика описания в некотором пространстве состояний (``быстрый'' процесс), а второй уровень динамика изменения структуры пространства состояний (``медленный'' процесс). Более сложная модель динамики с неизбежностью приводит к тому, что при проведении измерений становится достаточно трудно исключить из рассмотрения систематическую погрешность. Традиционные методы для этого не годятся, так как по логике составления новой модели невозможно с уверенностью говорить о том, какова же в данный момент структура пространства состояний, и соответственно предпринимать те или иные меры, направленные на ``погашение'' систематической погрешности. Таким образом, необходимость учета систематической погрешности измерения является специфической особенностью неравновесных процессов, отраженных в моделях с переменной структурой пространства состояний.
Во второй части доклада демонстрируется возможность контроля неравновесных процессов без стандартных предположений о помехах наблюдений (центрированности и независимости), что достигается за счет рандомизации процесса наблюдения за счет использования ``управляемых'' или ``активных'' наблюдений. Работоспособность предлагаемого алгоритма ``погашения'' систематической погрешности демонстрируется серией имитационных экспериментов на ЭВМ.

Research partly supported by the European Commission under the HYBRIDGE project, IST-2001-32460

Полный текст (pdf)