На примере нелинейной системы второго порядка при воздействии согласованных и несогласованных неконтролируемых возмущений в рамках блочного подхода рассматривается задача стабилизации выходной переменной при наличии ограничений на переменные состояния и управление. Первый предлагаемый метод с динамической обратной связью в виде вложенных сатураторов и компенсацией возмущений на основе их оценок, получаемых с помощью наблюдателя возмущений второго порядка, обеспечивает почти точную линеаризацию обратной связью и асимптотическую стабилизацию выхода. Второй, более простой в вычислительной реализации метод со статической обратной связью в виде вложенных сигмоид, в качестве которых выступают функции гиперболического тангенса, подавляет возмущения и обеспечивает стабилизацию выхода с некоторой точностью. Разработан алгоритм настройки переменного коэффициента усиления, уменьшающий ошибку стабилизации без нарушения заданных ограничений. Приведены результаты численного моделирования предложенных алгоритмов для системы управления угловым положением однозвенного манипулятора.

В работе рассматривается применение функционально-воксельного метода (ФВМ) для моделирования распространения и взаимодействия волн с препятствиями. Целью исследования является снижение влияния ограничений классических численных методов (связанных с дискретизацией и аппроксимацией) и упрощение учета геометрии и расширение возможностей аналитических представлений. В качестве базового решения используется аналитическое выражение для сферической гармонической волны. На его основе построена модель, демонстрирующая ключевые волновые явления: экранирование, отражение, интерференцию и дифракцию. Дифракция учтена в рамках геометрической теории дифракции путем введения дополнительных источников в точках неоднородности препятствия. Моделирование реализовано с использованием неявного задания геометрии сцен и свойств волн посредством R-функций. В результате создана функционально-воксельная модель, где каждый элемент (воксель) содержит мгновенное значение волнового поля. Данный подход обеспечивает гибкость для дальнейшего усложнения модели (добавления новых препятствий) и детального анализа волновых процессов.

Для одного класса нелинейных объектов с одинаковым числом выходов и выходов, функционирующих в условиях внешних неконтролируемых возмущений и неполных измерений, рассматриваются принципы построения следящих систем. Основная идея предлагаемого подхода состоит в переходе к канонической форме «вход – выход» в координатном базисе смешанных переменных, которая служит единой основой для синтеза комбинированного управления и наблюдателя смешанных переменных и обобщенных возмущений. Смешанные переменные являются функциями от переменных состояния, внешних воздействий и их производных и подлежат комплексному оцениванию. Такой подход упрощает структуру регулятора и снижает динамический порядок замкнутой системы по сравнению с типовыми решениями, где применяются генераторы внешних воздействий и идентификаторы неопределенных параметров. Изложены преимущества блочного синтеза следящей системы по сравнению с классическим подходом к синтезу модального управления в рамках метода линеаризации обратной связью по выходу. Основными результатами работы являются принцип проектирования и метод синтеза наблюдателя – дифференциатора смешанных переменных и обобщенных возмущений, построенного на основе блочной формы «вход – выход» с линейными локальными связями. Использование кусочно-линейных корректирующих воздействий с насыщением позволяет восстановить обобщенные возмущения без составления их динамической модели. В отличие от аналогичного наблюдателя стандартной структуры, настройка которого требует составления громоздких выражений для оценивания динамики ошибок оценивания, предлагаемый наблюдатель-дифференциатор имеет простую настройку с независим выбором коэффициентов усиления корректирующих воздействий в каждом блоке.

Представлены результаты разработки устройства синхронизации, принципиальные схемы 4-разрядного счетчика, созданного на основе счетного триггера, а также экспериментального стенда для исследования передаточных характеристик с использованием семикаскадного тактового генератора. Приведены 3D-модели микроструйных элементов, описаны принципы работы устройств.