Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
Казаков Олег Андреевич
МУЛЬТИОПЕРАТОРНЫЙ МЕТОД ПОСТРОЕНИЯ И АНАЛИЗА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ (НА ПРИМЕРЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ)
Специальность 05.13.18 - математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук
Москва - 2010
Работа выполнена в ГОУ ВПО Московском Государственном Технологическом Университете СТАНКИН
Научный консультант: доктор физико-математических наук, профессор Уварова Людмила Александровна
Официальные оппоненты:
Заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор физико-математических наук, профессор Латышев Анатолий Васильевич доктор физико-математических наук, профессор Лобанов Алексей Иванович доктор физико-математических наук, профессор Дубовик Владимир Михайлович
Ведущая организация: Московский Государственный Университет Приборостроения и Информатики
Защита диссертации состоится л 23 ноября 2010 г. в 12.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.142.03 при ГОУ ВПО Московском Государственном Технологическом Университете СТАНКИН по адресу:
101475, ГСП, г. Москва, Вадковский пер., д.1.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО МГТУ СТАНКИН по адресу: г. Москва, Вадковский пер., д.1.
Автореферат разослан л 20 октября 2010 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.142.03 Семячкова Е.Г.
Общая характеристика работы
Актуальность. В настоящее время методы математического моделирования процессов и систем являются одним из важнейших инструментов в решении различных задач науки и техники, позволяющим с помощью ЭВМ глубоко и в достаточной полноте изучать объекты и явления, проектировать новые технические системы и алгоритмы управления ими.
Первым этапом исследования физических и технических систем методами математического моделирования является построение модели, протекающих в системе процессов. Обычно в качестве моделей используют уравнения, являющиеся математическим представлением известных физических законов. Адекватности добиваются введением в уравнения модели новых слагаемых, учитывающих взаимосвязь различных процессов и/или функциональную зависимость коэффициентов уравнений, отражающую неоднородность, анизотропность или нелинейность физических свойств среды. Физическая интерпретация результатов моделирования при таком подходе заложена в саму его основу.
Если этот подход к построению моделей не оправдан из-за многообразия и сложности процессов, протекающих в системе, или отсутствия достаточной информации (например, о свойствах сред), используют методы идентификации.
В природе и промышленности существует широкий класс физических и технических систем, которые можно рассматривать как два взаимосвязанных преобразователя энергии из одного вида в другой Ч листочник и нагрузку (потребитель энергии). В представлении системы с сосредоточенными параметрами характеристиками процесса являются вектор-функции (от времени t) входа нагрузки u = u(t) (выхода источника) и выхода нагрузки y = y(t) (входа источника), компоненты которых имеют обычно смысл обобщенных сил (интенсивные переменные) и, соответственно, обобщенных потоков (экстенсивные переменные). Для механических систем Ч сил и скоростей или моментов сил и угловых скоростей. Для электромагнитных систем переменного тока Ч напряжений и токов. (Такой подход можно использовать и при исследовании экономических, социальных и других системы.) Для анализа энергетических процессов в таких системах используют мгновенные или усредненные (на характерном интервале T0 времени) энергетические характеристики: билинейные по обобщенным силам и потокам (мощности) и квадратичные (энергии).
Уравнение, связывающее вектор-функции входа u и выхода y, как правило, рассматривается как модель нагрузки и является некоторым приближением физического закона, например, для электромагнитных систем его можно считать обобщенным законом Ома.
Проблема поиска соотношения, связывающего энергетические характеристики такой системы, была поставлена электротехниками для электромагнитных систем переменного тока как проблема получения ортогонального разложения полной мощности S2 = P2 + Q2, (1) являющегося в настоящее время основным соотношением для анализа режимов работы электроэнергетических систем и формирования критериев качества передачи электромагнитной энергии от производителя (листочника) к потребителю (лнагрузке). Оно следует из ортогонального разложения тока y = ya + yr, ya = (u, y/||u||2)u, (2) где S = ||u||||y|| Ч полная мощность, в зарубежной литературе кажущаяся (apparent power); P = u, y Ч активная мощность; Q = ||u||||yr|| Ч реактивная мощность (иногда называемая неактивной); ya Ч вектор-функция активных токов;
yr = ortu y = y - ya Ч вектор-функция реактивных (неактивных) токов. Повышение качества передаваемой энергии связывают с компенсацией реактивной мощности Q (применением пассивных и/или активных фильтров).
Когда вектор-функцию реактивного тока в самом общем виде определяют выражением yr = y - ya, равенство (2) нельзя рассматривать в качестве уравнения математической модели системы (обобщенного закона Ома). Соответственно, ортогональное разложение полной мощности (1) нельзя рассматривать в качестве замкнутого соотношения, когда реактивную мощность определяют выражением Q = S2 - P2.
Несмотря на многочисленные попытки и оригинальные подходы электротехников к решению задачи построения ортогонального разложения полной мощности в общем случае (Iliovici M., Budeanu C.I., Emde F., Fortescue C.L., Fryze S., Лурье Л.С., Пухов Г.Е., Маевский О.А., Shepherd W., Zakikhani P., Sharon D., Shepherd W., Zand P., Kusters N.L. - Moore M.J.M., Novomiejski Z., Демирчян К.С., Czarnecki L.S., Новосельцев А.В., Стрелков М.Т., Зиновьев Г.С., Emanuel A.E., Akagi H., Czamecki L.S., Depenbrock M., Агунов М.В. и др.), в настоящее время эта задача математически корректно решена только для однофазных систем с синусоидальными функциями напряжения и тока.
В этом случае с помощью линейных операторов D (фазового сдвига на угол /2, дифференцирования или интегрирования) были получены представления реактивного тока yr = (Du, y/||Du||2)Du и реактивной мощности Q = u, Dy = - Du, y, подстановка которых в выражения (2) и (1) позволяет рассматривать их как замкнутые соотношения. Разложение тока (1) по ортонормированной системе функций {u/||u||, Du/||Du||} Ч как уравнение математической модели системы, а разложение полной мощности (2) (в связи с тем, что Du, u = 0 и ||Du|| = ||u||) Ч как другую форму равенства Парсеваля ||y||2 = (u, y/||u||)2 + (Du, y/||Du||)2. (3) Ортонормированная система базисных векторов, для которой справедливо равенство Парсеваля, называется замкнутой (по крайней мере, для бесконечномерных гильбертовых пространств)1. По аналогии равенство Парсеваля (3) и Колмогоров А.Н., Фомин С.В. Элементы теории функций и функционального анализа - М.:
Наука, - 1972. - 496 с.
связанное с ним разложение полной мощности (2) можно считать замкнутыми энергетическими соотношениями.
Но в настоящее время чаще используются электромагнитные системы переменного тока с нелинейными устройствами (листочником и/или нагрузкой) и, в связи с этим, с несинусоидальными функциями напряжения и тока. Повышение же эффективности их работы не продуктивно без детального анализа энергетических характеристик процесса.
Основным подходом к решению проблемы ортогонального разложения полной мощности в общем случае были попытки детализировать разложение полной (реактивной) мощности, т.е. пополнить базис, порождаемый вектором u, с помощью какого-либо набора операторов. Но, как выше уже было отмечено, замкнутые модели и соответствующие им замкнутые разложения полной мощности получены не были. Наиболее продуктивным из таких детализаций, по мнению автора, было использование степеней оператора дифференцирования2.
Для того чтобы такая детализация была востребована при решении прикладных задач (создание новых и повышение эффективности работы существующих электромагнитных систем) выбор операторов должен опираться на достаточно ясную физическую интерпретацию вводимых билинейных форм (составляющих полной мощности).
Активная мощность P имеет давно известный четкий физический смысл Ч мощности диссипации энергии электромагнитного поля или среднего потока энергии от источника к нагрузке (среднего потока вектора Пойнтинга).
Поиск же соответствия реактивной мощности известным, общепринятым физическим характеристикам в основном сводился к оценкам, тем или иным способом, средних потоков энергии в электромагнитных системах между источником энергии и нагрузкой и не привел для несинусоидальных режимов к какой-нибудь общепринятой интерпретации. Поэтому почти с самого появления электромагнитных систем переменного тока (конец XIX века) не прекращается поиск наилучшего (а иногда и лединственно верного) представления реактивной мощности в ортогональном разложении, и ее физического смысла.
Выше сказанное определяет как актуальность решения прикладной математической проблемы разложения полной мощности и физической проблемы интерпретации реактивной мощности, так и актуальность обобщения этой проблемы, поставленной электротехниками, на любые системы типа листочник - нагрузка. То есть актуальность математически корректного построения системы билинейных форм (мощностей), отражающих энергетические процессы в системе на выбранном интервале времени и в выбранной области пространства, и поиска взаимосвязи этой системы билинейных форм с математическими моделями процессов исследуемой системы.
Цель работы. Разработка теоретических основ построения класса математических моделей (названных в работе мультиоператорными), связывающих пару скалярных или векторных функций входа и выхода системы, и набора биЗиновьев Г.С. Прямые методы расчета энергетических показателей вентильных преобразователей - Новосибирск: Изд-во Новосибирского университета, - 1990. - 219 с.
инейных форм (ассоциируемых в физике с мощностями), достаточных для описания энергетического процесса, а также поиск физической интерпретации билинейных форм в случае электромагнитных систем.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются сложные физические и технические системы, а предметом Ч уравнения математических моделей и билинейные формы.
Методы исследований. В работе используются методы линейной алгебры, теории групп и алгебр, теории функций; численные методы и методы классической электродинамики.
Научная новизна.
1. Разработан новый мультиоператорный метод построения и анализа математических моделей сложных систем и связанных с ними замкнутых систем билинейных форм (мощностей).
2. Впервые введено понятие замкнутой системы билинейных форм и доказано, что следствием выполнения обобщающего равенство Парсеваля условия замыкания системы (матрицы) билинейных форм является существование линейного пространства математических моделей. Получены оценки спектра обобщенных сингулярных чисел матрицы билинейных форм. Доказано, что система билинейных форм замкнута, если хотя бы одно из обобщенных сингулярных чисел этой матрицы равно 1.
3. Разработан метод построения дифференциальных моделей (как реализация мультиоператорного метода) для гладких аппроксимаций скалярных и векторных функций входа и выхода.
4. Впервые построена общая теория метода симметричных составляющих, используемого для анализа многофазных электромагнитных и электроэнергетических систем.
5. Разработаны алгоритм поиска базисных уравнений линейного пространства мультиоператорных уравнений моделей и комплекс программ построения дифференциальных моделей для C-гладких периодических аппроксимаций скалярных функций входа и выхода.
6. Для периодических функций напряжения (вход) u и тока (выход нагрузки) y, описывающих процессы в электромагнитных системах, и мультиоператорной алгебры A(D) с образующим оператором дифференцирования D впервые получена корректная физическая интерпретация реактивной мощности Ч элемента p12 = u, Dy = -Du, y = p21 матрицы билинейных форм P. Показано, что для однородных, изотропных и нейтральных лоренцевых сред плотность реактивной мощности с точностью до 4-дивергенции совпадает с плотностью функции Лагранжа, а реактивная мощность равна значению функционала действия объекта.
7. Показано, что применение плотности реактивной мощности (плотности функции Лагранжа) позволяет полнее анализировать структуру электромагнитного поля в различных задачах электродинамики. В частности, в задаче об отражении монохроматической волны от плоскости раздела двух диэлектрических сред получено обобщение угла Брюстера для произвольного угла поляризации падающей волны.
Практическая значимость. Разработанный метод построения мультиоператорных уравнений модели системы и связанных с ними замкнутых систем билинейных форм пары функций может быть использован:
Х для идентификации систем;
Х для исследования по результатам вычислительного эксперимента математических моделей, построенных из физических законов, проверки их адекватности и классификации решений;
Х для анализа энергетических процессов, протекающих в электромагнитных, механических и других сложных системах;
Х для построения разностных схем эволюционных задач.
Плотность функции Лагранжа можно использовать для анализа структуры электромагнитного поля, найденного в результате вычислительного эксперимента при решении различных задач электродинамики, радиофизики и оптики.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Теоретические основы мультиоператорного метода построения математических моделей и его реализации при построении дифференциальных моделей систем со скалярными и векторными функциями входа и выхода, являющихся конечными C-гладкими аппроксимациями.
2. Математическое обоснование понятия замкнутой системы билинейных форм. Доказательство того, что следствием выполнения обобщающего равенство Парсеваля условия замыкания системы (матрицы) билинейных форм является существование линейного пространства математических моделей (мультиоператорных уравнений). Результаты исследования спектральных свойств матрицы билинейных форм.
3. Теория метода построения операторных ортогональных проекторов для разложения вектор-функций на симметричные ортогональные составляющие.
4. Алгоритмы поиска базисных уравнений линейного пространства мультиоператорных уравнений и линейного пространства дифференциальных уравнений моделей системы со скалярными и векторными функциями входа и выхода, являющихся конечными C-гладкими аппроксимациями.
5. Физические приложения предложенного метода для электромагнитных систем, а именно: физическая интерпретация (локальные представления) реактивной мощности в классической электродинамике и применение плотности реактивной мощности (плотности функции Лагранжа) для анализа структуры электромагнитного поля.
ичный вклад соискателя. Все результаты, изложенные в публикациях, получены автором самостоятельно.
Связь работы с научными проектами. Работа была выполнена при поддержке РФФИ (грант 07-07-00213а).
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на 15 научных конференциях, конгрессах и семинарах: Всероссийский Электротехнический Конгресс, ВЭЛК-99 (Москва, 1999); V International congress on mathematical modeling (Dubna, 2002); Всероссийская научная конференция Физика радиоволн (Томск, 2002); VI научная конференция МГТУ Станкин и Учебно-научного центра математического моделирования МГТУ Станкин - ИММ РАН (Москва, 2003); Days on DiffractionС2003 International seminar (St.Petersburg, 2003); VI International congress on mathematical modeling (N.Novgorod, 2004); Days on DiffractionС2005 International seminar (St.Petersburg, 2005); 13 международная конференция Математика, компьютер, образование (Дубна, 2006); Третья международная конференция по проблемам управления (Москва, 2006); 2-я Международная конференция Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации (Суздаль, 2007); VI Международная конференция Идентификация систем и задачи управления SIGPROТ07 (Москва, 2007); 15 международная конференция Математика, компьютер, образование (Дубна, 2008); семинар, посвященный юбилею В.М.
Дубовика От теоретической физики до технологии (ЛТФ ОИЯИ, Дубна, 2008); Международная научная конференция Моделирование нелинейных процессов и систем (Москва, 2008); 16 международная конференция Математика, компьютер, образование (Пущино, 2009); межкафедральный семинар по математическому моделированию РУДН (РУДН, Москва, 2009); Mathematical Modeling and Computational Physics (Dubna, 2009).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объем составляет страниц. Диссертация содержит рисунков, таблиц, список литературы из наименований.
Содержание диссертации Во Введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и научная новизна исследований, показана практическая значимость полученных результатов, представлены выносимые на защиту научные положения.
В Главе 1 вводится и обосновывается понятие замкнутой системы (матрицы) билинейных форм, построенных для пары векторов (u, y) (скалярных или векторных функций u : n M, y : n M либо u : n M, y : n M ) и операторов, являющихся элементами свободного модуля G c конечным множеством образующих GB = {Ai : L L, i = 0, M -1}, действующих в евклидовом (унитарном) линейном пространстве L.
Доказывается, что при выполнении условия замыкания билинейных форм существует линейное пространство (свободный модуль) эквивалентных математических моделей (уравнений, связывающих векторы u и y).
Исследуется спектр обобщенных сингулярных чисел матрицы билинейных форм. Доказывается, что если хотя бы одно из обобщенных сингулярных чисел равно единице, то система билинейных форм замкнута.
Предполагается, что:
1) векторы u L, y L принадлежат линейному, евклидовому (унитарному) пространству L над полем P;
2) задано конечное множество GB = {Ai, i = 0, M -1} (база) образующих, являющихся операторами Ai: L L, свободного модуля G с элементами M -1 N -i i a = Ai G, i P такими, что ax = ( ) Aix для x L;
i=0 i=3) системы векторов, являющиеся компонентами вектор-столбцов uA = (As(1)u,ЕAs(i)u,ЕAs(N)u)T и yA = (Az(1)y,ЕAz(j)y,ЕAz(K)y)T, являются базисами линейных оболочек U = span(Aiu, i = 0, M -1) и соответственно Y = span(Aiy, i = 0, M -1) Ч подпространств U L и Y L;
4) s(i), z(j) такие индексы, что As(i) GB, Az(j) GB, N M, K M.
Если база GB свободного модуля G содержит тождественный (единичный) оператор A0 = I и y U, то можно получить разложение (в общем случае неортогональное) вектора y по базису uA подпространства U Ч уравнение N i y = As(i)u (y = auA) (4) a i=и разложение квадрата нормы этого вектора ||y||2 = P*GU-1P, (5) которое является аналогом равенства Парсеваля в метрике подпространства U.
Вследствие чего элементы N1-матрицы P билинейных форм pi,1 = As(i)u, y будем называть замкнутой системой билинейных форм пары векторов (u, y).
(Здесь a = (a1,ЕaN) = P*GU-1 Ч арифметическая вектор-строка коэффициентов уравнения (4); P*Ч 1N-матрица, сопряженная матрице P; GU, GU-1 Ч эрмитова невырожденная матрица Грама базиса uA с элементами (GU)ij = As(i)u, As(j)u и ей обратная.) В электротехнических приложениях, когда векторы u и y являются скалярными или векторными функциями напряжения и тока, элементы pi,1 = As(i)u, y матрицы билинейных форм P интерпретируются как мощности, а результат умножения выражения (5) на ||u||2 Ч как разложение полной мощности.
Представляя в ортогональных разложениях векторов Az(i)y = prU Az(i)y + ortU Az(i)y, As(i)u = prY As(i)u + ortY As(i)u базисов yA и uA проекции этих векторов prU Az(i)y, prY As(i)u на подпространства U и соответственно Y как результат действия операторов ортогонального проектирования Q : Y U и R : U Y, можно получить матричные уравнения yA = Q(yA) + yA = Q uA + yA,, (6) uA = R(uA) + uA = R yA + uA, (7) где Q(yA) = Q uA, R(uA) = R yA Ч векторы с компонентами prU Az(i)y = Q(Az(i)y) и соответственно prY As(i)u = R(As(i)u); Q = P*GU-1, R = PGY-1 Ч матрицы, являющиеся представлениями оператора Q : Y U в подпространстве U с базисом uA и оператора R : U Y в подпространстве Y с базисом yA;
yA = (ortU Az(1)y,ЕortU Az(K)y)T, uA = (ortY As(1)u,ЕortY As(N)u)T Ч векторы, компоненты ortU Az(i)y, ortY As(i)u которых (перпендикуляры) принадлежат, соответственно, ortU Az(i)y U, ortY As(i)u Y ортогональному дополнению U U Y к подпространству U и ортогональному дополнению Y U Y к подпространству Y; P Ч NK-матрица билинейных форм (мощностей) pij = As(i)u, Az(j)y пары векторов (u, y); GU, GY Ч симметричные (эрмитовы) положительно определенные матрицы Грама базисов uA и yA. При этом справедливы следующие утверждения:
1. Операторы ортогонального проектирования Q : Y U и R : U Y взаимно сопряженные, а размерности их образов равны рангу матрицы билинейных форм P: dim(im Q) = rank Q = rank P = rank R = dim(im R).
2. Матрицы Q и R*, R и Q* эквивалентны: Q = GYR*GU-1, R = GUQ*GY-1.
Умножив скалярно компоненты уравнений (6) на Az(i)y, i =1, K, а компоненты уравнений (7) на As(i)u, i =1, N, получим два матричных уравнения, которые после элементарных преобразований примут вид Y = GY - P*GU-1P, U = GU - PGY-1P*, (8) где Y, U Ч эрмитовы матрицы Грама компонент векторов yA и uA.
Если U Y , то для z U Y существуют нетривиальные разложения z = auA, a = (a1,Еai,ЕaN) 0, ai P и z = byA, b = (b1,Еbj,ЕbK) 0, bj P по базисам подпространств U и соответственно Y, т.е. справедливо равенство KN ji (9) b Az( y = a As(i)u (byA = auA), j ) j=1 i=которое можно рассматривать как уравнение, которому удовлетворяет частное решение Ч пара векторов (u, y).
О взаимном расположении подпространств U и Y можно судить по внутренней структуре ортогональных дополнений Y, U, отражением которой являются алгебраические свойства матриц Y, U и, опосредованно, вследствие уравнений (7) и (8) алгебраические свойства матрицы билинейных форм P и матриц Грама GU, GY.
Если U , Y и 1. если P = 0 (rank P = 0), то подпространства U, Y ортогональны U Y = U Y и не существует линейной относительно операторов Ai взаимосвязи векторов u и y, даже в виде уравнений (6), (7);
2. если rank P 0 и rank Y = K = dim Y, rank U = N = dim U, то U Y = , U Y =U + Y и можно выделить линейную относительно операторов Ai взаимосвязь между векторами u, y в виде уравнений (6), (7), но не существует уравнений (9).
Теорема 1. Если U , Y , rank P 0 и матрица Y (U) вырождена rank Y < dim Y (rank U < dim U), то:
1. вырождена и матрица U (Y);
2. U Y и существуют dim U Y линейно независимых векторов zk = bkyA = akuA U Y, ak = (ak1,Еaki,ЕakN) 0, bk = (bk1,Еbkj,ЕbkK) 0, ai P, bj P и соответствующих каждому из них уравнений KN ji (10) b Az( y = a As(i)u, k =1,dimU Y ;
kk j ) j=1 i=3. dim U Y = def U = dim U - rank U = def Y = dim Y - rank Y.
Условиями вырожденности матриц Y, U являются условия равенства нулю их определителей det Y = det(GY - P*GU-1P) = 0, det U = det(GU - PGY-1P*) = 0. (11) Если y U, K = 1, Az(1) = A0 = I, то равенство (5), являющееся обобщением равенства Парсеваля на случай неортогонального базиса, совпадает с первым из равенств (11). Поэтому равенства (11) можно считать условиями замыкания системы билинейных форм, обобщающими равенства Парсеваля.
Определение. Матрицу P будем называть замкнутой системой билинейных форм (мощностей) пары векторов (u, y), отражающей взаимосвязь этих векторов в виде уравнений (9), если выполняются условия замыкания (11).
Если U Y = , то любому вектор z U Y можно поставить во взаимно однозначное соответствие уравнение (9), частным решением которого является пара векторов (u, y), а любой линейной комбинации векторов zi U Y Ч единственную линейную комбинацию соответствующих этим векторам уравнений. Следовательно, множество уравнений (9) изоморфно пересечению U Y подпространств U, Y и является линейным пространством. Любое уравнение, принадлежащее этому линейному пространству, можно рассматривать как математическую модель взаимосвязи заданных векторов u и y, а линейное пространство этих уравнений Ч как множество моделей, эквивалентных для данного частного решения (пары векторов (u, y)).
Систему уравнений (10), соответствующих векторам zk U Y, k =1,dimU Y базиса пересечения U Y подпространств U, Y, можно рассматривать как множество образующих (базу) линейного пространства (свободного модуля) уравнений моделей (ЛПУМ) исследуемой системы для всех пар векторов (u, y), удовлетворяющих всем уравнениям (10). Это множество пар векторов (u, y) будем называть множеством решений ЛПУМ. Но для некоторых решений (u*, y*) системы уравнений (10) система векторов z*k U* Y*, соответствующих этим уравнениям, может оказаться линейно зависимой, а ЛПУМ только сюръективно отображаться на пересечение подпространств U*, Y*, порожденных векторами u* и соответственно y*.
Можно утверждать, что любое уравнение (модель), принадлежащее ЛПУМ, адекватно отражает взаимосвязь входа и выхода исследуемой системы на множестве решений ЛПУМ.
Это означает, что в задачах идентификации для построения оптимальной (в каком-либо смысле) математической модели системы достаточно найти подходящую линейную комбинацию уравнений базы свободного модуля моделей.
Справедливы следующие свойства симметричных (эрмитовых) и неотрицательно определенных матриц Y, P*GU-1P U, PGY-1P*, входящих в выражения (8) и условия замыкания (11):
1) Все собственные числа этих матриц действительные и неотрицательные.
2) Для собственных чисел Y, Y, Y и U, U, U, соответственно, матриц P*GU-1P, Y, GY и PGY-1P*, U, GU справедливы следующие оценки:
0 Y maxY, 0 Y maxY, 0 U maxU, 0 U maxU.
3) Обобщенные собственные числа , матриц P*GU-1P и PGY-1P* удовлетворяют неравенствам: 0 1, 0 1.
4) Если одна из матриц Y, U (P*GU-1P, PGY-1P*) имеет нулевое собственное число (единичное обобщенное собственное число), то и другая имеет такое же (обобщенное) собственное число и той же кратности, пересечение подпространств U, Y не пусто U Y и существует ЛПУМ, размерность которого равна кратности этих (обобщенных) собственных чисел.
Можно ввести понятие обобщенных сингулярных чисел матрицы билинейных форм P, равных квадратному корню k = i = из совпадающих j обобщенных собственных значений i = j матриц P*GU-1P и PGY-1P*. Тогда будут справедливы следующие свойства:
5) Если матрица P имеет единичное обобщенное сингулярное число, то пересечение подпространств U, Y не пусто U Y и существует ЛПУМ, размерность которого равна кратности единичного обобщенного сингулярного числа матрицы P.
6) Если прямоугольная матрица P является матрицей полного ранга и все обобщенные сингулярные числа матрицы P равны единице и если rank P = K (rank P = N), подпространство Y (U) вложено Y U (U Y) в подпространство U (Y), компоненты векторного уравнения yA = P*GU-1 uA (uA = PGY-1 yA) (12) преобразования базисов uA yA (yA uA) являются базисом K-мерного (N-мерного) ЛПУМ и справедливо матричное уравнение GY = P*GU-1P (GU = PGY-1P*). (13) 7) Если матрица P, квадратная K = N, невырожденная rank P = N и все ее обобщенные сингулярные числа равны единице, то Y = U, компоненты любого из векторных уравнений (12) являются базисами N-мерного ЛПУМ, выполняются соотношения конгруэнтности матриц (13) и справедливо матричное уравнение P* = GYP-1GU.
В Главе 2 построены теоретические основы мультиоператорного метода построения математических моделей, т.е. использования операторов, являющихся элементами свободной линейной мультиоператорной алгебры с конечным множеством образующих операторов.
Выбор подходящего класса описывающих систему математических моделей, (структурная идентификация) Ч это в первую очередь выбор подходящего множества операторов. Обычно, вследствие естественного развития науки, это множество является свободной линейной алгеброй операторов с одним или несколькими образующими элементами.
В этой работе оператор g: L L называется линейным, если g(x) = (gx) при x L и P; эндоморфизмом, если g(x + y) = gx + gy при x L, y L и линейным эндоморфизмом, если g(x + y) = gx + gy при x L, y L и P, P.
Определение. Свободную линейную алгебру A(Gr), порожденную конечным множеством Gr образующих: линейных операторов gj Gr, j =1, r, действующих gj: L L в евклидовом (унитарном) линейном пространстве L, будем называть мультиоператорной алгеброй, а ее элементы a(n) A(Gr) Ч мультиоператорами a(n): L L.
Предполагается, что мультиоператорная алгебра A(Gr) Ч линейно упорядоченное множество, а множество модулей Mod(Gr, n) различных порядков n, подмножеств алгебры A(Gr), элементами которых являются мультиоператоры a(k n) Mod(Gr, n) порядков k n, а базой мономы m(si(k)), k = 0, n Ч строго N k ( ) n упорядочено. Здесь a n = m si k Ч мультиоператор порядка n;
( ) ( ) ( ) ki k=0 i=m(si(k)) M(Gr) Ч операторные мономы (одночлены) порядка k, являющиеся r s j ( ) произведениями m si k = s(j)-тых степеней (индексов s j ) обра( ) ( ) ( ) g j j=зующих, элементами свободного мультипликативного моноида M(Gr);
si(k) = (s(1), s(2),Еs(j),Еs(r)) Ч мультииндекс монома m(si(k)); N(k) Ч количество различных мономов порядка k.
Если все образующие мультиоператорную алгебру A(Gr) линейные операторы являются линейными эндоморфизмами пространства L, то и любые мультиоператоры Ч элементы алгебры A(Gr) являются линейными эндоморфизмами этого пространства.
Определение. Если образ действия мультиоператорной алгебры A(Gr) на линейном многообразии X L линейного пространства L совпадает с X и все элементы алгебры A(Gr) являются линейными эндоморфизмами X, то такое линейное многообразие будем называть мультиоператорным линейным многообразием (линейным многообразием с мультиоператорной алгеброй A(Gr)).
Подмножество A(Gr)x = {ax L | x L, a A(Gr)} L линейного пространства L, каждый элемент которого является результатом ax A(Gr)x действия какого-либо элемента a A(Gr) мультиоператорной алгебры A(Gr) на вектор x L, можно назвать A(Gr)-орбитой вектора x L. Очевидно, что для P A(Gr)-орбиты векторов x совпадают.
Теорема 2. A(Gr)-орбита A(Gr)x L вектора x L является мультиоператорным линейным многообразием.
Частным случаем A(Gr)-орбит являются подпространства Крылова, названные в честь российского и советского математика и инженера, академика А.Н.
Крылова, который предложил использовать эти подпространства конечномерного векторного пространства в прикладных задачах линейной алгебры. В настоящее время метод подпространств Крылова является основой многих эффективных алгоритмов, допускающих использование параллельных вычислений, и одним из наиболее востребованных при решении многих задач в различных областях науки и техники, в частности при решении систем линейных алгебраических уравнений и отыскании собственных значений и собственных векторов матриц большой размерности.
Подпространство Крылова Ч это A(g)-орбита порождающего ее вектора для свободной мультиоператорной алгебры A(g) с одним образующим линейным оператором (представлением которого в пространстве n является матрица) и поэтому со строго упорядоченным мультипликативным моноидом.
Определение. Любое максимальное линейно независимое подмножество системы векторов {m(sj(i))x, i = 0, n, j =1, N i } будем называть естествен( ) ным базисом Mod(Gr, n)-орбиты Kn(x) вектора x L. Этот базис будем называть невырожденным, если его размерность равна dim Kn(x) = N числу n N = N i всех мономов m(sj(i)) Mod(Gr, n) модуля Mod(Gr, n).
( ) i=Для a A(Gr) A(Gr)-орбита вектора ax A(Gr)x является мультиоператорным линейным подмногообразием A(Gr)-орбиты вектора x L.
Если произведение мультиоператоров ai A(Gr), i = 0, n, n не равно нулевому оператору, то пересечение aiA(Gr)-орбит вектора x L не пусто и всегда n содержит ai ( )-орбиту этого вектора.
( )A Gr i=Mod(Gr, n)-орбита вектора x L Kn(x) = span(m(sj(i))x| x L, m(sj(i)) Mod(Gr, n), i = 0, n, j =1, N i ) ( ) является конечномерным линейным подпространством Kn(x) A(Gr)x A(Gr)орбиты этого вектора (но не является мультиоператорным многообразием).
Определение. Мультиоператор (порядка k > 0) ann(k, x) A(Gr), для которого выполняется равенство ann(k, x)x = 0, (14) будем называть аннулятором вектора x L.
Элементы идеала ann(k, x)A(Gr) A(Gr) мультиоператорной алгебры A(Gr), порожденного аннулятором ann(k, x) A(Gr) вектора x L, являются аннуляторами этого вектора. Любой аннулятор вектора x L является аннулятором A(Gr)-орбиты этого вектора. Любая линейная комбинация конечного числа аннуляторов вектора x L является аннулятором этого вектора.
Множество аннуляторов вектора x L порядка 0 < k n является подмодулем Ann(k n, x) Mod(Gr, n) модуля Mod(Gr, n). В нем всегда можно выбрать систему линейно независимых аннуляторов (базу подмодуля Ann(k n, x)) anni(k, x), i =1, K, K = dim Ann(k n, x).
Если модуль Mod(Gr, n) содержит хотя бы один аннулятор (не содержит ни одного аннулятора) вектора x L порядка k n, то естественный базис Mod(Gr, n)-орбиты Kn(x) этого вектора вырожден (не вырожден).
Множество однородных мультиоператорных уравнений порядка k n (14) изоморфно подмодулю Ann(k n, x), и, следовательно, является линейным пространством, базисом которого является система совместных уравнений {anni(k, x)x = 0, i =1, K } (по крайней мере, вектор x L удовлетворяет всем этим уравнениям).
Размерность Mod(Gr, n)-орбиты вектора x L равна разности размерности базы модуля Mod(Gr, n) мультиоператоров порядка n-1 и числу линейно независимых аннуляторов этого вектора порядков k n.
Если число линейно независимых аннуляторов порядка n равно N(n), то A(Gr)-орбита вектора x L является конечномерным подпространством линейного пространства L, совпадающим с Mod(Gr, n-1)-орбитой этого вектора. Повидимому, только в этом случае построенный для вектора x L базис линейного пространства (систему) однородных мультиоператорных уравнений порядка k n можно рассматривать в качестве математической модели, а A(Gr)-орбиту вектора x L Ч как подмножество решений этой системы уравнений.
Если все образующие операторы мультиоператорной алгебры A(Gr) являются линейными эндоморфизмами, - то A(Gr)-орбита A(Gr)z L вектора z = x + y является подмножеством объединения A(Gr)-орбит A(Gr)x, A(Gr)y, соответственно, векторов x L и y L;
- то Mod(Gr, n)-орбита вектора z = x + y, P, P является линейным подпространством объединения Mod(Gr, n)-орбит вектора x L и вектора y L;
- а аннулятор ann(n, x) вектора x L аннулирует ann(n, x)y = 0 вектор y L, то он аннулирует любой вектор, принадлежащий объединению A(Gr)-орбит вектора x L и вектора y L (Mod(Gr, n)-орбит вектора x L и вектора y L).
Произведение аннуляторов ann(k, x) вектора x L и ann(l, y) вектора y L является аннулятором порядка n = k + l любого вектора, принадлежащего объединению A(Gr)-орбит вектора x L и вектора y L.
Определение. Равенство bу = au, (15) в котором мультиоператоры b A(Gr) и a A(Gr) не являются аннуляторами векторов y L и, соответственно u L, будем называть мультиоператорным уравнением, устанавливающим взаимосвязь векторов u L и y L.
Если пересечение A(Gr)-орбиты U вектора u L и A(Gr)-орбиты Y вектора y L не пусто U Y , то для любого вектора z U Y, z 0 найдутся такие мультиоператоры b A(Gr), a A(Gr), что z = bу, z = au, и, следовательно, справедливо мультиоператорное уравнение (15).
Если элементы мультиоператорной алгебры A(Gr) упорядочены, то любому мультиоператорному уравнению (15) можно приписать порядок n = max(k, m), где k Ч порядок мультиоператора b A(Gr), а m Ч порядок мультиоператора a A(Gr).
Если пара (u, y) векторов u L и y L удовлетворяет мультиоператорному уравнению (15), то:
1) пересечение A(Gr)-орбит этих векторов не пусто U Y ;
2) A(Gr)-орбита Z вектора z = bу = au является подмножеством Z U Y пересечения A(Gr)-орбит векторов u L и y L;
3) для любого мультиоператора d A(Gr), при условии что произведения мультиоператоров db и da не являются аннуляторами соответственно векторов y L и u L, пара (u, y) векторов u L и y L удовлетворяет мультиоператорным уравнениям (db)у = (da)u;
4) для любого мультиоператора d A(Gr) пара векторов du U, dy Y, принадлежащих A(Gr)-орбитам U, Y, соответственно, векторов u L и y L, удовлетворяет мультиоператорному уравнению (15).
Непустое пересечение U Y A(Gr)-орбиты U вектора u L и A(Gr)орбиты Y вектора y L является мультиоператорным линейным многообразием Ч объединением A(Gr)-орбит векторов, принадлежащих этому пересечению.
Если мультиоператорная алгебра не содержит аннуляторов векторов u L и y L, то пересечение A(Gr)-орбит Zk любого конечного числа векторов n zk = bkу = aku U Y, k =1, n, n < не пусто Zk .
k=Если Mod(Gr, n-1)-орбиты векторов u L и y L не пересекаются, а пересечение Kn(u) Kn(y) Mod(Gr, n)-орбит этих векторов не пусто, то для каждого вектора zk Kn(u) Kn(y), k =1, dim Kn u Kn y базиса этого пересечения ( ) ( ) найдутся такие мультиоператоры bk(nk) Mod(Gr, n), ak(mk) Mod(Gr, n) порядков nk n, mk = n или nk = n, mk n, что пара векторов (u, y) будет удовлетворять мультиоператорному уравнению (порядка n) bk(nk)у = ak(mk)u. (16) Если любому z Kn(u) Kn(y) поставить в соответствие линейную комбинацию уравнений (16) с теми же коэффициентами, как и в разложении вектора z по векторам zk базиса Kn(u) Kn(y), то это соответствие будет взаимнооднозначным. И линейное пространство (свободный модуль) мультиоператорных уравнений (ЛПМУ), базой которого являются уравнения (16), будет изоморфно пересечению подпространств Kn(u) Kn(y).
Решениями системы уравнений (16) и любой их линейной комбинации являются пары векторов (du, dy), d A(Gr), принадлежащих A(Gr)-орбитам векторов u L и y L.
Поскольку на практике предпочитают пользоваться моделями минимального порядка, то чаще всего достаточно найти базис первого (по возрастанию порядка модуля Mod(Gr, n)) непустого пересечения Kn(u) Kn(y) Mod(Gr, n)орбит Kn(u), Kn(y) векторов u L и y L и соответствующие векторам этого базиса уравнения базисных моделей. Но, если требуется пополнение ЛПМУ, например, когда для построения модели, обеспечивающей достаточную адекватность исследуемой системе, требуется повысить порядок уравнения модели, то надо по крайней мере, знать какую структуру имеет пересечение A(Gr)-орбит векторов u L и y L.
юбому вектору A(Gr)-орбиты Zk вектора zk можно поставить в соответствие мультиоператорное уравнение порядка m n. Но это соответствие опять же не обязательно взаимнооднозначно.
Поэтому построение базиса пересечения U Y A(Gr)-орбит U, Y векторов u L и y L проще проводить последовательно, повышая на единицу порядок m Mod(Gr, m)-орбит Km(u), Km(y) и пополняя базис линейного подпространства Km(u) Km(y) до базиса линейного подпространства Km+1(u) Km+1(y). Выбирая какое-нибудь мультиоператорное уравнение порядка m+1, соответствующее каждому новому вектору пополнения, мы пополняем базу ЛПМУ.
Если пересечение A(Gr)-орбит U и Y двух векторов u L и, соответственно, y L не пусто U Y , то возможны три случая расположения этих A(Gr)орбит:
1) U = Y, либо когда одномерные линейные оболочки векторов u L и y L совпадают span(u) = span(y) (векторы коллинеарные), либо когда у U и u Y, т.е. существуют такие мультиоператоры a A(Gr) и b A(Gr), что выполняются уравнения у = au, u = bу; (17) 2) U Y (Y U), когда найдется такой мультиоператор a A(Gr) (b A(Gr)), что выполняется первое (второе) уравнение из (17), но не найдется такого мультиоператора b A(Gr) (a A(Gr)), что будет выполняться второе (первое) уравнение из (17);
3) U Y U и U Y Y, когда мультиоператорная алгебра A(Gr) не содержит мультиоператоры a и b, такие что выполняется хотя бы одно из уравнений (17).
В прикладных задачах рассматриваемые векторы u L и y L являются либо дискретными (сеточными) скалярными или векторными функциями (в этой работе зависящими только от времени и заданными на некотором его характерном интервале), либо конечными гладкими аппроксимациями (степенными или тригонометрическими полиномами и т.п.) этих дискретных функций. То есть линейное пространство L, в которое они погружены, конечномерное Ч это либо пространства арифметических векторов или матриц, либо им изоморфные функциональные пространства.
В этом случае A(Gr)-орбита любого вектора x L является линейным подпространством пространства L. Существуют модуль Mod(Gr, n) порядка n, начиная с которого все Mod(Gr, m n)-орбиты вектора x L совпадают с его A(Gr)-орбитой, конечный естественный базис этой A(Gr)-орбиты и конечная система однородных мультиоператорных уравнений порядка n, которую можно рассматривать как математическую модель системы. Если существует непустое пересечение U Y A(Gr)-орбит векторов u L и y L, то оно является конечномерным линейным подпространством A(Gr)-орбит этих векторов и, следовательно, базис ЛПМУ (линейного пространства моделей), изоморфного пересечению U Y, будет состоять из уравнений конечного порядка.
Если на конечномерном линейном пространстве L все образующие операторы мультиоператорной алгебры A(Gr) являются линейными эндоморфизмами, то в L всегда найдется вектор, A(Gr)-орбита которого совпадает с L. Кроме того, так как представлением любого образующего оператора gi Gr мультиоператорной алгебры A(Gr) в арифметическом векторном пространстве, изоморфном L, является квадратная матрица, то для каждого из них справедлива теорема Гамильтона - Кэли. То есть, если fi() Ч характеристический многочлен оператора gi, то операторные многочлены (мультиоператоры) fi(gi) являются нулевыми операторами и, следовательно, аннуляторами x L (всего пространства L). Для любого x L найдется аннулятор минимального порядка, являющийся r делителем мультиоператора fi gi.
( ) i=Ниже приведен алгоритм вычисления матрицы билинейных форм P и коэффициентов базисных уравнений ЛПМУ.
В Главе 3 анализируются особенности реализации мультиоператорного метода построения дифференциальных моделей систем со скалярными функциями входа и выхода, являющимися конечными C-гладкими аппроксимациями.
В основном результаты получены применительно к однофазным электромагнитным системам переменного тока, т.е. при аппроксимации функций напряжения u = u(x) и тока входа y = y(x) тригонометрическими полиномами (где x = t, = 2/T0, T0 Ч основная угловая частота и период ЭДС источника, t Ч время).
При обработке экспериментальных данных на ЭВМ в научных исследованиях и в АСУ ТП, а также в вычислительных экспериментах при исследовании математических моделей имеют дело с дискретными значениями непрерывных функций и/или требующих аппроксимации непрерывными функциями для корректной интерпретации исследуемого процесса.
Полагаем, что функции напряжения u = u(x) E и тока входа y = y(x) E принадлежат N-мерному линейному евклидову (унитарному) функциональному пространству E с метрикой L2, являющемуся линейной оболочкой E = span(n(x), n = 0, N -1) базисных аппроксимирующих функций n(x). Для построения моделей используется мультиоператорная алгебра A(D) с одним образующим оператором дифференцирования D = d/dx Ч линейным эндоморфизмом D: E E, D0 = I.
Теорема 3. Если конечномерное линейное функциональное пространство E инвариантно относительно оператора (линейного эндоморфизма) D: E E и f(x) E не является собственной функцией оператора D, то базисом (Крылова) A(D)-орбиты (подпространства Крылова) K(f(x)) E функции f(x) является последовательность (Крылова) функций {Dkf(x), k = 0, dim K f x -1} раз( ) ( ) мерности dim K(f(x)), равной степени аннулятора этой функции минимального порядка dim K f x ( ( ))-ann dim K f x, f x = Ddim K( f (x)) + cnDn, ( ) ( ) ( ( ) ) n=являющегося делителем мультиоператора(D), где () Ч характеристический многочлен оператора D.
При использовании аппроксимации функций алгебраическими полиномами справедлива следующая теорема.
Теорема 4. Если функции u(x) E и y(x) E принадлежат евклидовому функциональному пространству E = span(xn, n = 0, N -1) и u(x) 0, y(x) 0, а D оператор дифференцирования, то:
1. размерность A(D)-орбиты (подпространства Крылова) любой функции f(x) E на единицу больше максимальной степени аппроксимирующего её полинома; минимальным аннулятором этой функции является Ddim K(f(x));
2. всегда одна из A(D)-орбит U E и Y E соответственно функций u(x) E и y(x) E вложена в другую U Y и/или Y U, существует замкнутая система билинейных форм и линейное пространство связывающих функции u(x), y(x) мультиоператорных (линейных дифференциальных) уравнений (ЛПМУ) с базисом yD = P*GU-1 uD и/или uD = PGY-1 yD, где в общем случае прямоугольные матрицы P*GU-1 и PGY-1 являются правыми треугольными (k-тые компоненты векторов uD, yD естественных базисов являются функциями Dku(x) и Dky(x) базисов Крылова).
Рассмотрены вопросы использования сглаживающих (прореживающих) полиномиальных сплайнов и БПФ для получения аппроксимаций тригонометрическими полиномами или полиномами комплексных экспонент. В частности, получены формулы, разработаны алгоритмы и программы для получения комплексных спектральных составляющих сплайнов. Так, для нелокального сплайна степени Ks > 1 требуется Ks + 1 обращений к процедуре БПФ (для каждого коэффициента сплайна). Для вычисления комплексных спектральных составляющих локальных и эрмитовых сплайнов требуется только один раз вызывать процедуру БПФ. Эти спектральные составляющие могут быть представлены в виде U(k) = UFFT(k)W(k), W( - k)=W(N - k)=W*(k), где UFFT(k) Ч спектральные составляющие, полученные БПФ дискретной функции u0(n), n = 0, N -1; W(k) Ч функция частотного окна. Например, 2 W(0) = 1 и W(k) = sin2 k N k N ( ) ( ) ( ) ( ) (W(k) = sin4 k N k N ) при k > 0 для линейного сплайна (локального кубический сплайн дефекта 2).
Исследуется алгебраическая структура матриц Грама GU, GY и билинейных форм P, а также пространства линейных дифференциальных моделей при использовании аппроксимации тригонометрическими полиномами. Обсуждается физическая и техническая интерпретация замкнутых систем билинейных форм (в том числе ортогонального разложения полной мощности) для электромагнитных систем.
Для построения базисов Крылова используется ортонормализация последовательностей Крылова uDuon, yDyon по методу Ланцоша с переортогонализацией по методу Грама-Шмидта.
Установлено, что при использовании формата представления чисел DOUBLE PRECISION, для функций, являющихся конечными рядами Фурье на интервале [-, ] с асимптотическими свойствами коэффициентов от Ak O 1 k ( ) k до Ak O 4 k 4k e ( ) (1 ) и соответственно различной гладкостью, вызванное численным вырождением базиса Крылова (при ортонормализации) достаточно использовать число точек разбиения периода N = 2m 32.
Разработаны алгоритмы и программы построения аппроксимаций дискретных функций входа и выхода тригонометрическими полиномами, базисов Крылова, порожденных этими аппроксимациями, вычисления матрицы билинейных форм P и коэффициентов базисных уравнений ЛПМУ.
Тестовые расчеты проводились для функций напряжения и тока, полученных с помощью разработанной автором одномерной МРГД-модели сильноточного дугового разряда (z-пинча).
В Главе 4 анализируются особенности реализации мультиоператорного метода построения дифференциальных моделей систем с вектор-функциями входа и выхода, компоненты которых являются конечными C-гладкими аппроксимациями, в основном применительно к M-фазным электромагнитным системам переменного тока.
Предполагается, что компоненты um(x) E, ym(x)) E M-мерных векторфункций входа u(x) = (u1(x),ЕuM(x)) и выхода y(x) = (y1(x),ЕyM(x)) принадлежат конечномерному линейному евклидову (унитарному) функциональному пространству с метрикой L2 Ч линейной оболочке E = span(n(x), n = 0, N -1), а вектор-функций входа u(x) EM и выхода y(x) EM Ч векторному функциональному пространству EM с евклидовой (унитарной) метрикой, соответствующей L2-метрике компонент.
Рассматривается и анализируется применение мультиоператорных алгебр:
1. A(D), образующим которой является оператор дифференцирования векторфункций D: EM EM, D0 = I (D = diag(D), I = diag(I) Ч операторные диагональные MM-матрицы, элементами главной диагонали которых являются оператор D: E E и соответственно тождественный оператор I: E E);
2. A(D, S), образующими которой являются оператор дифференцирования вектор-функций D и оператор циклической перестановки компонент векторфункций S: EM EM, который фактически представляет собой MMматрицу циклической перестановки S, являющейся генератором циклической группы порядка M, Sk+1 = SkS, (Sk)-1 = SM-k, S0 = SM = EMM;
3. A(D, Sm, m = 0, M -1), образующими которой являются оператор дифференцирования вектор-функций D и M идемпотентных, самосопряженных ортогональных проекторов Sm: EM EM, которые могут быть представлены MM-матрицами (бивекторами) Sm = emem*, построенными на векторах em, m = 0, M -1 ортонормированного базиса арифметического пространства M ( M ) и генерирующих ортогональные составляющие fm(x) EM векторM -функции f x = fm x, f(x) EM ( ) ( ) m=fm(x) = Smf(x) = emem*f(x) = emm(x), m(x) = e m*f(x), m = 0, M -1, fn(x), fk(x) = 0 при n k;
4. A(D, Tm, m = 0, M -1), образующими которой являются оператор дифференцирования вектор-функций D и M идемпотентных, самосопряженных ортогональных операторных проекторов Tm: EM EM Ч операторных MM-матриц (бивекторов) Tm = tmtm*, построенных на операторных векторах tm = M -1/2(I, Tm, Е(Tm)MЦ1)T, m = 0, M -1 и генерирующих ортогональные симметричные составляющие fm(x) = Tmf(x) = tmtm*f(x) EM вектор-функции M -f x = fm x, f(x) EM, где оператор T: E E обладает свойствами, ( ) ( ) m=перечисленными в теореме 5.
Все эти мультиоператорные алгебры линейно упорядочены. Порядок монома равен степени входящего в него оператора дифференцирования, а элемента алгебры Ч максимальному порядку, входящих в него мономов.
Построена теория операторных проекторов, поскольку одной из задач анализа многофазных электромагнитных систем является оценка асимметрии системы по напряжению (по входу нагрузки), по току (по выходу нагрузки) и по активной мощности. Показано, какие коэффициенты асимметрии можно построить, используя предлагаемый метод анализа систем.
Определение. M-мерную вектор-функцию fn(x) EM будем называть Tnсимметричной, если ее компоненты fn,m(x) = (Tn)mЦ1fn(x) = Tn(mЦ1)fn(x), m =1, M являются результатом применения n(m-1)-той степени линейного оператора T: FF, порождающего конечную циклическую группу GM порядка M операторов Tn (T0 = TM = I) преобразований скалярных функций fn(x) F E, неинвариантых Tfn(x) fn(x) относительно оператора T.
Теорема 5. Пусть оператор T: FF является образующим конечной циклической группы GM порядка M операторов Tn (T0 = TM = I), изоморфной группе CM 2 поворотов в плоскости на углы n, n = 0, M -1, и обладает следующими M свойствами:
1. оператор T ортогональный ||Tf(x)|| = ||f(x)||;
2. оператор, сопряженный оператору T, равен T* = TЦ1 = TMЦ1;
3. (Tn)* = (Tn)-1 = T-n = TM-n;
4. действительные собственные функции оператора T инвариантны относительно групповых преобразований;
M i-n-k 0, n k 5. T = ;
( ) { M I, n = k i=6. оператор T коммутирует D(Tf(x)) = T(Df(x)) с оператором дифференцирования.
Тогда можно построить M операторных проекторов (бивекторов) Tn = tntn*: EM EM (где tn = M -1/2(I, Tn, Е(Tn)MЦ1)T, tn* = M -1/2(I, T -n, Е(T -n)M-1)), которые будут обладать следующими свойствами 1) операторные бивекторы Tn самосопряжены Tn* = Tn;
2) операторные бивекторы Tn идемпотентны TnTn = Tn;
3) TnTk = O при n k (O Ч матрица, все элементы которой нулевые операторы);
M -4) I = Tn, (I Ч матрица с тождественными операторами на главной n=диагонали, а все остальные элементы нулевые операторы);
5) справедливо разложение вектор-функции f(x) EM на Tn-симметричные ортогональные составляющие fn(x) EM M -f x = fm x, fn(x) = Tnf(x) = tnn(x), n(x) = tn*f(x), fn(x), fk(x) = 0, при n k.
( ) ( ) m=Исследуется алгебраическая структура матриц Грама GU, GY и билинейных форм P, а также пространства линейных дифференциальных моделей, построенных для перечисленных выше мультиоператорных алгебр. Обсуждается физическая интерпретация замкнутых систем билинейных форм.
В Главе 5 предложена физическая интерпретация реактивной мощности (или первой составляющей реактивной мощности), т.е. элемента p12 = u, Dy матрицы билинейных форм P однофазных электромагнитных систем с периодическими функциями напряжения u = u(x) (входа нагрузки) и тока y = i(x) (выхода нагрузки) T1 di Q = (18) u dt.
0T0 0 dt После подстановки в (18) формул для напряжения u =- E0dl и полного то l ка i t = j + D t ds = H d двухполюсника, с помощью перехода к ин( ) ( ) SC тегральным суммам и последующего предельного перехода можно преобразовать произведение линейного и поверхностного интегралов в интеграл по объему объекта V, а линейных интегралов в интеграл по поверхности объекта SV и получить выражения (в СИ) T1 1 H B E D 1 j E Q =- + E - j dvdt, T0 0 V 0 t t t t 2 t t (19) T1 1 E H dsdt, Q = H - E T0 0 SV 20 t t где E0 =-, Чнапряженность потенциального электрического поля и его потенциал; A Ч векторный магнитный потенциал; C Ч замкнутый контур пересечения эквипотенциальной поверхности S с поверхностью объекта SV;
E = E0 - A t, D Ч напряженность и индукция результирующего электрического поля; H, B Ч напряженность и индукция магнитного поля; j Ч плотность тока проводимости;
Этот переход возможен при следующих допущениях: двухполюсник Ч протяженный объект, объем которого не изменяется и не деформируется; внутри объема объекта и на его поверхности все электромагнитные параметры непрерывны и ограниченны; среда объекта нейтральна; поверхности электрического контакта объекта с соединительными проводниками эквипотенциальны; индуцированным электрическим полем - A t вне объема объекта можно пренебT1 1 A H dsdt речь. При этом можно пренебречь интегралом -.
T0 0 SV 0 t t Из уравнений Максвелла можно получить дополнительно к уравнению Умова-Пойнтинга еще одно уравнение дивергентного вида (в СИ) 1 D B 1 H B E D 1 j E E - H +- + E - j = t 20 t t 0 t t t t 2 t t q r,t (20) ( ) 1 H E =- E - H t t 2которое можно трактовать как локальное уравнение сохранения (в интегральном виде Ч баланса) реактивной энергии. Выражение в квадратных скобках первого слагаемого левой части (20) можно по аналогии с уравнением УмоваПойнтинга назвать плотностью реактивной энергии, второе (плотность мощности источника) Ч объемной плотностью реактивной мощности q r,t, а вы( ) ражение под знаком дивергенции правой части уравнения (20) Ч плотностью потока реактивной энергии, соответствующему представлению реактивной мощности в виде поверхностного интеграла (19).
Построение моделей в сосредоточенных параметрах требует некоторых допущений, в частности при введении понятия напряжения. Поэтому логичнее считать, что существует электромагнитная характеристика объекта Ч реактивная мощность Q, определяемая через локальные электромагнитные параметры выражениями (19).
Используя для электромагнитных величин преобразование Фурье, можно из (19) получить принимающую только действительные значения спектральную плотность объемной плотности реактивной мощности (в СГСМ), B r H r + B r H r D r E r + D r E r 2 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) q r, =- + ( ) 16 16 + i E r j r - j r E r, ( ) ( ) ( ) ( ) () 4 где частота 0, а q r = q r, d Ч усредненная объемная плотность ре( ) ( ) активной мощности.
Получены энергетические представления реактивной мощности T0 k Q = Ek , dtdv T0 0 V k 20Ek t позволяющие считать ее все-таки мощностью Ч суммой усредненных определенным образом изменений составляющих энергии поля и среды, а также мерой неуравновешенности скоростей преобразования энергии одного вида в другой. Здесь Ek Ч плотность энергии: кинетической, внутренней, электрического или магнитного полей; k Ч положительный (слагаемое ассоциируется с изменением энергии магнитного поля) или отрицательный (слагаемое ассоциируется с изменением энергии электрического поля) коэффициент.
Показано, что в однородной, изотропной и нейтральной лоренцевой (с * * = (t), = (t) и = (t)) среде вариационная задача Q E = 0 (где E Ч компоненты вектора напряженности электрического поля сопряженной задачи, Q = dv dt{- Lw(r,t) 2}) с лагранжианом V 1 E E* Lw = - ( ) E E* + () 0 0 t t 0 1 0 E* E + + 0 + - E - E* 2 t t t t 1 1 -+ 0 - 0 + 2 + 0 EE* 2 t t2 t t t t приводит к волновому уравнению D j 11 D + + E + + j = 0.
( ) t2 t 0 t t Плотность реактивной мощности совпадает с этим лагранжианом с точностью до 4-дивергенции (выражение в фигурных скобках) 4 Z DE 1 Z 1 n q =-Lw + + Z t E H + 20n2 t E H , ( ) ( ) t Z t 2 0 где Z = 0 0, n = Ч волновое сопротивление и коэффициент преломления среды объекта; c Ч скорость электромагнитных волн в вакууме. Поэтому реактивную мощность можно считать функционалом действия.
Этот результат позволяет предположить, что в задачах моделирования электромагнитных систем в распределенных параметрах плотность функции Лагранжа (и/или плотность реактивной мощности) может иметь и прикладное значение.
Знак реактивной мощности указывает на то, является ли нагрузка индуктивной (плюс, средняя энергия магнитного поля больше средней энергии электрического поля) или емкостной (минус, средняя энергия электрического поля больше средней энергии магнитного поля).
По аналогии можно использовать средние значения плотности функции ЛаT1 1 гранжа Lw r и лагранжиана L r = ( ) ( ) 8 (DE - BH) + c jA - edt волноT0 вого электромагнитного поля для выявления его структуры, подобной структуре стоячей электромагнитной волны, т.е. разбиением на знакоопределенные области (области пучностей электрического или магнитного полей стоячей волны) Lw r > 0 ( L r > 0 ) и Lw(r) < 0 ( L r < 0 ), границами которых являются ( ) ( ) ( ) поверхности, определяемые из уравнения Lw r = 0 ( L r = 0 ).
( ) ( ) Такую пространственную структуру, подобную структуре стоячей волны, будем называть лагранжевой структурой электромагнитного поля. Области пространства (поверхности, линии и точки), в которых Lw r = 0 ( L r = 0 ), ( ) ( ) можно рассматривать как области локального резонанса.
Исследование структуры полей с помощью лагранжиана как функции пространственной координаты и управляющих параметров (например, угла падения плоской волны на поверхность раздела сред), а именно поиск нулей, экстремумов, асимптот и т.п., позволит классифицировать решения задач математического моделирования и дополнить информацию о структуре поля.
В работе рассмотрены и проиллюстрированы лагранжевы структуры электромагнитного поля некоторых простых систем, рассматриваемых в классической электродинамике.
Так, в задаче об отражении плоской волны от плоской поверхности раздела диэлектрических сред для условий n12<1 и n12>1, r получено обобщение 1 0 = arcsin n12 +1- n12 +1 - 4n12 sin2 2 2n12 sin 2 22 2 ( ) угла Брюстера B = arcsin 1 n12 +1 на произвольный угол поляризации волны ( ) в пределах /41 0=r, r = arcsin(1/n12) - предельный угол полного отражения.
На рис. 1, 2 продемонстрированы Lw -структуры собственных ТЕ (H22) - и ТM (E22) - волн в волноводах круглого сечения (заштрихованные области с Lw < 0). На рис. 3 представлена Lw -структура электромагнитного поля осциллирующего диполя d=(0,0,dz=d0cost) в среде без диссипации с положительными, постоянными и равными диэлектрической и магнитной проницаемостями (волновое сопротивление равно 1, sR() Ч диаграмма направленности), штриховыми линиями показаны асимптоты z = r 2 поверхности локального резонанса, минимальное расстояние до которой от диполя равно rmin = 2 4, и экстремальная точка лагранжиана (Lextr) с координатами rextr = 3 4, 0. Для ( ) осциллирующего магнитного диполя на рис. 3. заштрихована область Lw > 0.
В среде без диссипации с постоянными диэлектрической и магнитной проницаемостями, отличающимися знаком и равными по модулю, лагранжевой структуры поля нет Ч лагранжиан во всем пространстве имеет один и тот же знак. Рис. 3 демонстрирует области знакопостоянства средней плотности энергии электромагнитного поля.
z/ sR() 0,0,Lextr 0,-0,-0, r/ -0,0 0,1 0,2 0,3 0,Рис. 1. H22 - волна. Рис. 2. E22 - волна.
Рис. 3. Lw -структура диполя Алгоритм вычисления матрицы P и коэффициентов базисных уравнений ЛПМУ 1. Задать N-мерные векторы xk, k = 1, N, все компоненты которых равны 0 кроме k-того, равной 2. Задать нулевые N-мерные вектор-строки коэффициентов bk, ak, k = 1, N базисных уравнений bkyD = akuD ЛПМУ 3. Провести ортонормализацию естественного базиса uA uon, yA yon и вычислить их размерности, соответственно, KU N и KY N 4. Вычислить элементы KUKY матрицы Pon (скалярных произведений компонент ортонормированных базисов) 5. Вычислить и обратить левые треугольные матрицы LU, LY разложений базисов Крылова uA = LU uon и yA = LY yon по ортонормированным базисам и матрицы билинейных форм P = LUPonLY* 6. if KU KY 7. Вычислить элементы KYKY матрицы B = Pon*Pon - E 8. if матриц B нулевая (Y U) 9. Вычислить bk = xk, ak = (xkPon*)LU-1, k = 1, KY 10. stop 11. else 12. Получить QR-разложение матрицы B = QR 13. if матрица R трапециевидная, то 14. Вычислить все нетривиальные решения (арифметические вектор- строки xk) уравнения Rxk* = 0 и вектор-строки коэффициентов bk = xkLY-1, ak = (xkPon*)LU-15. stop 16. else 17. goto 18. end if 19. end if 20. else (KU < KY) 21. Вычислить элементы KUKU матрицы A = PonPon* - E 22. if матриц A нулевая (U Y) 23. Вычислить ak = xk, bk = (xkPon)LY-1, k = 1, KU 24. stop 25. else 26. Получить QR-разложение матрицы A = QR, 27. if матрица R трапециевидная 28. Вычислить все нетривиальные решения (арифметические вектор- строки xk) уравнения Rxk* = 0 и вектор-строки ak = xkLU-1, bk = (xkPon)LY-29. stop 30. end if 31. end if 32. end if Основные результаты и выводы.
1. Разработаны основы теории мультиоператорного метода построения линейного пространства математических моделей, связывающих векторфункции входа u и выхода y систем, изоморфного пересечению орбит свободной линейной (мультиоператорной) алгебры A(Gr) с конечным множеством Gr образующих операторов, порожденных вектор-функциями u и y.
2. Введено и алгебраически обосновано понятие замкнутой системы билинейных форм вектор-функций входа u и выхода y и интерпретируемых для систем листочник - нагрузка как энергетические характеристики процесса (мощности). Доказано, что следствием выполнения обобщающего равенство Парсеваля условия замыкания системы (матрицы) билинейных форм является существование линейного пространства математических моделей (мультиоператорных уравнений).
3. Получены оценки спектра обобщенных сингулярных чисел матрицы билинейных форм. Доказано, что система билинейных форм замкнута, если хотя бы одно из обобщенных сингулярных чисел этой матрицы равно 1.
4. Разработана реализация мультиоператорного метода построения дифференциальных моделей и связанных с ними замкнутых систем билинейных форм для скалярных и векторных функций входа и выхода одного аргумента, являющихся C-гладкими периодическими аппроксимациями, и некоторых мультиоператорных алгебр, одним из образующих которых является оператор дифференцирования.
5. Разработаны теоретические основы метода симметричных составляющих, т.е. разложения с помощью операторных ортогональных проекторов (операторных матриц) вектор-функций на ортогональные составляющие, компоненты которых являются результатами преобразования предыдущей с помощью одного из элементов конечной мультипликативной циклической группы линейных операторов.
6. Предложен метод прореживания дискретных сигналов с помощью сглаживающих сплайнов и БПФ для получения периодических C-гладких аппроксимирующих функций. Получены функции частотных окон линейного сплайна, эрмитового и локального сплайнов третьего порядка.
7. Разработан алгоритм вычисления матрицы билинейных форм и коэффициентов базисных уравнений линейного пространства мультиоператорных уравнений.
8. Разработан комплекс программ, реализующий этот алгоритм для построения дифференциальных моделей, связывающих C-гладкие периодические аппроксимации функций входа и выхода с использованием сглаживающих сплайнов.
9. Для периодических функций напряжения (вход) u и тока (выход нагрузки) y, описывающих процессы в электромагнитных системах, и мультиоператорной алгебры A(D) с образующим оператором дифференцирования D получена физическая интерпретация реактивной мощности Ч элемента p12 = u, Dy = -Du, y = p21 матрицы билинейных форм P, а именно:
Получены два локальных (в распределенных параметрах электромагнитного поля) представления реактивной мощности, позволяющие считать реактивную мощность мерой неуравновешенности преобразования одного вида энергии в другой.
Из уравнений Максвелла, в дополнение к уравнению УмоваПойнтинга, выведено новое уравнение дивергентного вида, составляющие которого имеют энергетическую интерпретацию (уравнение баланса реактивной энергии);
Показано, что для однородных изотропных сред с линейными электромагнитными свойствами плотность реактивной мощности с точностью до 4-дивергенции совпадает с плотностью функции Лагранжа, а реактивная мощность равна значению функционала действия объекта (вариационная задача для этой функции Лагранжа приводит к волновому уравнению для напряженности электрического поля);
Установлено, что плотность функции Лагранжа позволяет найти набор опорных точек в информационном множестве, позволяющих полнее анализировать структуру электромагнитного поля (лагранжевы структуры) в различных задачах электродинамики. В частности, в задаче об отражении монохроматической волны от плоскости раздела двух диэлектрических сред получен особый угол вырождения лагранжевой структуры поля, являющийся обобщением угла Брюстера для произвольного угла поляризации падающей волны. Найдены еще три особых угла, связанные с особыми точками зависимости лагранжиана от угла падения как от параметра, позволяющих более тонко подразделить область решения этой задачи на классы.
Публикации Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 29 статьях и в монографии.
Из них 13 статей в периодических изданиях, рекомендованных ВАК:
1. Казаков О.А. О вольт-амперной характеристике дугового разряда переменного тока // Электричество. - 1995. № 8. с. 49-56.
2. Казаков О.А. Реактивная мощность как характеристика преобразования составляющих энергии электромагнитного поля // Инженерная физика. - 1999. - № 1. - С. 50 - 59.
3. Казаков О.А. Применение дифференциальных циклических базисов, порождаемых периодическими функциями напряжения и тока, для ортогонального разложения полной мощности // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2000. - № 7. - С. 71 - 76.
4. Казаков О.А. Лагранжевы структуры электромагнитного поля // Инженерная физика. - 2000. - N 4. - С. 23 - 43.
5. Казаков О.А. Алгебраический метод структурной идентификации динамических моделей системы Уисточник - нагрузкаФ на классе C-гладких аппроксимирующих скалярных и векторных функций входа и выхода // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Серия Математическое моделирование и оптимальное управление. Вып. 2 (29).
Нижний Новгород: Изд-во ННГУ, - 2005. - С. 109 - 117.
6. Казаков О.А. Структурная идентификация динамических моделей системы Уисточник-нагрузкаФ на классе гладких функций, аппроксимирующих дискретные сигналы входа и выхода // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2005. - № 11. - С. 25 - 31.
7. Казаков О.А. Структурная идентификация линейных динамических моделей электромагнитных систем и их связь с разложением полной мощности // Измерительная техника. - 2006. - № 6. - С. 26 - 29.
8. Казаков О.А. Применение сглаживающих сплайнов и быстрого преобразования Фурье для построения периодических непрерывных аппроксимаций дискретных сигналов // Измерительная техника. - 2006. - № 7. - С. - 29.
9. Казаков О.А. Общие принципы построения линейного пространства моделей при идентификации динамических систем на вектор-функциях входа и выхода // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2007. - № 2. - С. 24 - 27.
10. Казаков О.А. Использование линейных операторов для построения линейного пространства моделей при идентификации динамических систем на вектор-функциях входа и выхода // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2007. - № 7. - С. 27 - 30.
11. Казаков О.А. Использование операторов, генерирующих симметричные составляющие, при построении линейного пространства моделей для идентификации динамических систем на вектор-функциях входа и выхода // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2007. - № 9. - С. 21 - 24.
12. Казаков О.А. Ортогональные проекторы и метод симметричных составляющих для многофазных электромагнитных систем // Измерительная техника. - 2009. - № 1. - С. 26 - 29.
13. Казаков О.А., Фарнасов Г.А., Душин А.Н. К расчету электрических параметров сильноточной дуги сталеплавильной печи // Электротехника, 1982, N 4. с. 61 - 63.
Монография:
14. Казакова О.А. Мультиоператорный метод построения математических моделей и связанных с ними замкнутых систем билинейных форм. - М.:
ЯНУС-К, 2010. - 96 C.
Статьи в других периодических изданиях, сборниках научных трудов, трудах конференций:
15. Казаков О.А. Структурная идентификация динамических объектов на классе интерполяционных многочленов / О. А. Казаков // Управление и проектирование на базе интеллектуальных технологий. Сборник научных трудов. Межвузовский. - М.: МГИРЭА. 1999. ISBN 5-7339-0196-9. с. 66 - 72.
16. Казаков О.А. Лагранжевы структуры электромагнитного поля в некоторых задачах радиофизики // Физика радиоволн: Труды Всероссийской научной конференции Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. ISBN 5-7511-1549-X.
с. VI-33 - VI-36.
17. Казаков О.А. Алгебраический метод структурной идентификации динамических моделей системы листочник-нагрузка на классе С гладких аппроксимирующих функций // Фундаментальные физикоматематические проблемы и моделирование технико-технологических систем: Сборник научных трудов, вып. 6 / Под ред. Л.А. Уваровой. - М.:
Изд-во Янус-К, 2003. ISBN 5-8037-0122-X. с. 198 - 204.
18. Казаков О.А. Построение периодических и апериодических непрерывных аппроксимирующих функций дискретных сигналов с помощью сглаживающих сплайнов и БПФ // Фундаментальные физико-математические проблемы и моделирование технико-технологических систем: Сборник научных трудов, вып. 6 / Под ред. Л.А. Уваровой. - М.: Изд-во Янус-К, 2003. ISBN 5-8037-0122-X. с. 198 - 204.
19. Казаков О.А. Применение Лагранжевых структур для исследования электромагнитных полей в задаче об отражении плоской волны от плоской поверхности раздела двух диэлектрических сред // VI научная конференция МГТУ Станкин и Учебно-научного центра математического моделирования МГТУ Станкин - ИММ РАН. Сборник докладов. М.:
Янус-К. 2003. ISBN 5-8037-0131-9. с. 29 - 32.
20. Казаков О.А. Лагранжевы структуры в задаче об отражении плоской волны от поверхности раздела двух диэлектрических сред // Фундаментальные физико-математические проблемы и моделирование техникотехнологических систем: Сборник научных трудов, вып. 7 / Под ред. Л.А.
Уваровой. - М.: Изд-во Янус-К, 2004. ISBN 5-8037-0175-0. с. 82 - 89.
21. Казаков О.А. Структурная идентификация дифференциальных моделей на классе C-гладких вектор-функций, аппроксимирующих дискретные сигналы входа и выхода. // Фундаментальные физико-математические проблемы и моделирование технико-технологических систем: Ежегодный сборник научных трудов, вып. 9 / Под ред. Л.А. Уваровой. - М.: ЯнусК, 2006. ISBN 5-8037-0319-2. с. 47 - 56.
22. Казаков О.А. Структурно-параметрическая идентификация динамических моделей систем на классе C-гладких аппроксимирующих скалярных и векторных функций входа и выхода // Третья международная конференция по проблемам управления (20 - 22 июня 2006 года): Пленарные доклады и избранные труды. - М.: Институт проблем управления, 2006.
ISBN 5-201-14989-8. с. 281 - 288.
23. Казаков О.А. О реактивной мощности и лагранжевых структурах электромагнитного поля // Труды Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи имени А.С. Попова / РНТОРЭС им.
А.С. Попова, Ин-т радиотехники и электроники РАН, Рос. Секция IEEE. - М., 2007. (Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации; вып. 2). ISBN 978-5-93907-031-7. с. 166 - 170.
24. Казаков О.А. Структурно-параметрическая идентификация динамических моделей систем на классе C-гладких аппроксимирующих скалярных и векторных функций входа и выхода // Труды VI Международной конференции Идентификация систем и задачи управления SIGPROТ07/ Москва, 29 января - 2 февраля 2007 г. Институт проблем управления им.
В.А. Трапезникова РАН. М.: Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, 2007. ISBN 5-201-14992-8. с. 116 - 142.
25. Елисеева Ю.В., Казаков О.А., Уварова Л.А., Федирко В.А., Щетинин Е.Ю. Математическое моделирование процессов, явлений и структур в сложных системах. // Вестник МГТУ Станкин № 1, 2008. с. 44 - 59.
26. Казаков О.А. Замкнутые системы билинейных характеристик // Фундаментальные физико-математические проблемы и моделирование техникотехнологических систем: Ежегодный сборник научных трудов, вып. 12 / Под ред. Л.А. Уваровой. Том 1. - М.: Янус-К, 2009. ISBN 978-5-80370452-2. с. 102 - 124.
27. O.A. Kazakov. Structural identification for electromagnetic system linear dynamic models and the relation to total power resolution // Measurement techniques. V. 49. N. 6. 2006. p. 562 - 566.
28. O.A. Kazakov. Use of smoothing splines and rapid fourier transformation for constructing periodic differentiable approximations of discrete signals. // Measurement techniques. V. 49. N. 7. 2006. p. 666 - 671.
29. O.A. Kazakov. Orthogonal projectors and he method of symmetrical components for multiphase electromagnetic systems // Measurement techniques. V.
52. Issue 1 (2009). p. 65 - 75.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям