Под ред. Фрадкова А.Л. Проблемы сетевого управления

Под ред. Фрадкова А.Л. Проблемы сетевого управления
Серия Компьютерные науки ISBN 978-5-4344-0344-3 Издательство «ИКИ» 2015 г.
Под редакцией Фрадкова А.Л.
Переплет, 392 стр.
Формат 60*84 1/16
Вес  625 г
520

Аннотация

Одной из примет нашего времени является повсеместное распространение сетевых систем, понимаемых как совокупность подсистем (узлов), соединенных физическими или информационными связями. Среди многочисленных примеров можно упомянуть многопроцессорные сети передачи и обработки информации, различные транспортные сети, высокотехнологичные производственные сети, системы координированного управления движением летательных и подводных аппаратов и подвижных роботов, распределенные системы управления электрическими сетями, сложные кристаллические решетки и наноструктурные объекты.
Сетевой характер объектов и систем требует развития новых методов управления сетевыми системами, что породило «бум» в мировой научной литературе в области сложных сетевых систем (Complex Networks) и методов управления ими. Представляемая вниманию читателя коллективная монография является первой книгой на русском языке, целиком посвященной проблемам управления динамическими сетевыми системами. Для описания области используются также термины «кооперативное управление», «распределенное управление», «децентрализованное (частично) управление», «групповое управление», «управление формациями». Кроме обзора основных направлений, представлены оригинальные результаты, полученные в научно-образовательном центре «Управление сложными системами» на базе одноименной лаборатории ИПМаш РАН.
В книге содержатся как теоретические результаты, так и результаты исследования прикладных задач: управления сетями механических систем, энергетическими и экологическими системами, а также вычислительными сетями. Дополнительные результаты можно найти в списках литературы к главам. В приложении помещены вспомогательные сведения, используемые в книге: сведения из алгебраической теории графов, описания методов скоростного градиента и пассификации.

Содержание

Предисловие

Часть I. Общие проблемы сетевого управления 

ГЛАВА 1. Задачи и методы сетевого управления (А. Л. Фрадков)
1.1. Введение
1.2. Задачи сетевого управления
1.3. Математические модели сетевого управления
1.4. Цели сетевого управления: синхронизация, консенсус, роение 
1.5. Базовые результаты: теоремы Факса — Мюррея, Рена — Берда, Олфати-Сабера,Чена
Литература к главе 1

ГЛАВА 2. Синхронизация в сетях линейных агентов с обратными связями по выходам (И. А. Джунусов, А.Л. Фрадков)
2.1. Введение
2.2. Постановка задачи
2.3. Условия достижения цели управления в случае сбалансированного информационного графа
2.4. Условия достижения цели управления в случае несбалансированного информационного графа
2.5. Условия достижения цели управления в случае неориентированного информационного графа
2.6. Пример. Кольцевая сеть двойных интеграторов
2.7. Заключение
Литература к главе 2

ГЛАВА 3. Сходимость непрерывных консенсусных алгоритмов с двунаправленным взаимодействием (A. С. Матвеев, А. В. Проскурников)
3.1. Введение
3.2. Консенсусные протоколы с переменной топологией и условия их сходимости
3.3. Необходимое и достаточное условие консенсуса при двунаправленном графе
3.4. Точная дискретизация и условие Моро 
3.5. Примеры и обобщения
3.6. Доказательство основных результатов
Литература к главе 3

ГЛАВА 4. Частотные критерии консенсуса в сетях с нелинейными связями (А. В. Проскурников)
4.1. Введение
4.2. Консенсус многомерных агентов с переменной топологией
4.3. Круговой критерий консенсуса
4.4. Примеры
4.5. Доказательство теоремы 4.1
4.6. Заключение
Литература к главе 4

ГЛАВА 5. Синхронизация в сетях с информационными ограничениями (Б. Р. Андриевский, А. Л. Фрадков)
5.1. Введение
5.2. Процедуры кодирования
5.3. Синхронизация систем на основе наблюдателей
5.4. Управляемая синхронизация нелинейных систем через цифровой канал связи
5.5. Управляемая синхронизация сетей
5.6. Примеры. Синхронизация хаотических систем Чуа
5.7. Заключение
Литература к главе 5

ГЛАВА 6. Синхронизация и управление с эталонной моделью в линейных динамических сетях (И. Б. Фуртат)
6.1. Введение
6.2. Постановка задачи синхронизации сети с произвольной относительной степенью агентов
6.3. Метод динамической компенсации возмущений
6.4. Численное исследование алгоритма компенсации возмущений
6.5. Заключение
6.6. Доказательство утверждения 6.1
Литература к главе 6 

ГЛАВА 7. Управление инвариантами квазиполиномиальных систем (И. В. Пчёлкина, А.Л. Фрадков)
7.1. Квазиполиномиальные управляемые системы 
7.2. Управление многовидовой системой Лотки — Вольтерры
7.3. Задача управления инвариантами
7.4. Управление инвариантами при наличии возмущений
7.5. Пример 1: управление процессом ферментации
7.6. Пример 2: управление многовидовой экологической системой
7.7. Заключение
Литература к главе 7

Часть II. Управление в системахи сетях с запаздыванием

ГЛАВА 8. Системы с запаздыванием и дескрипторный метод (Э. М. Фридман)
8.1. Модели с запаздыванием
8.2. Решение уравнения с запаздыванием и метод шагов
8.3. Линейные стационарные системы и характеристическое уравнение
8.4. Системы с запаздыванием общего вида и прямой метод Ляпунова
8.5. Применение линейных матричных неравенств к исследованию систем с запаздыванием
8.6. Построение регуляторов для систем с запаздыванием
8.7. О дискретных системах с запаздыванием
Литература к главе 8 

ГЛАВА 9. Децентрализованная адаптивная синхронизация динамических сетей с запаздыванием (А. А. Селиванов, Э. М. Фридман, А. Л. Фрадков)
9.1. Динамическая сеть с переменным запаздыванием в связях
9.2. Построение адаптивного децентрализованного регулятора
9.3. Условия синхронизации
9.4. Предельная ограниченность возмущённых систем
9.5. Пример: сеть систем Чуа
Литература к главе 9

ГЛАВА 10. Управление синхронизацией сетей с нелинейностями и запаздывающими связями (А. А. Селиванов)
10.1. Сеть систем с консенсусными регуляторами
10.2. Консенсусный регулятор первого типа
10.3. Консенсусный регулятор второго типа
Литература к главе 10

ГЛАВА 11. Условия консенсуса в сетях с нелинейными связями и переменными запаздываниями (А. В. Проскурников)
11.1. Введение
11.2. Консенсусные протоколы с запаздыванием
11.3. Основные предположения
11.4. Робастность консенсуса к малым запаздываниям
11.5. Численное моделирование
11.6. Доказательство основных результатов
11.7. Заключение
Литература к главе 11

ГЛАВА 12. Приближенный консенсус в стохастических динамических сетях с неполной информацией и задержками в измерениях (Н.О. Амелина, А.Л. Фрадков)
12.1. Введение
12.2. Задача консенсуса в динамических сетях
12.3. Протокол управления и консенсус
12.4. Анализ динамики замкнутой системы
12.5. Заключение
Литература к главе 12

Часть III. Прикладные задачи сетевого управления

ГЛАВА 13. Управление балансировкой загрузки в вычислительных сетях (Н.О. Амелина, О. Н. Граничин)
13.1. Балансировка загрузки сети
13.2. Балансировка загрузки при нестационарной постановке задачи
13.3. Имитационное моделирование
13.4. Заключение
Литература к главе 13

ГЛАВА 14. Синхронизация энергетических сетей (И. Б. Фуртат)
14.1. Введение
14.2. Постановка задачи синхронизации электроэнергетических сетей
14.3. Робастный алгоритм управления сетью электрических генераторов
14.4. Численное исследование сети четырех генераторов
14.5. Заключение
14.6. Доказательство утверждения 14.1
Литература к главе 14

ГЛАВА 15. Управление и оценивание в многомаятниковых мехатронных системах (Б. Р. Андриевский)
15.1. Введение
15.2. Описание мехатронного комплекса
15.3. Математическая модель маятниковой системы
15.4. Процедуры кодирования-декодирования
15.5. Результаты экспериментов на комплексе
15.6. Управление волновым движением маятниковой цепочки
15.7. Заключение
Литература к главе 15

ГЛАВА 16. Управление синхронизацией многомашинной энергосистемы (И. В. Пчёлкина)
16.1. Постановка задачи
16.2. Синтез алгоритма управления
16.3. Исследование динамики замкнутой системы
Литература к главе 16

ГЛАВА 17. Управление синхронизацией двух маятников на тележке через сети связи (М. С. Ананьевский)
17.1. Введение
17.2. Прототип облачной мехатронной лаборатории
17.3. Постановка задачи управления через Интернет
17.4. Результаты эксперимента
17.5. Заключение
Литература к главе 17

ГЛАВА 18. Приложения. Вспомогательные сведения
18.1. Некоторые сведения из теории графов
18.2. Метод скоростного градиента
18.3. Метод пассификации
Литература к главе 18