Современная электроника №9/2019

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 20 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2019 Системы управления с «предвидением» Данная статья посвящена описанию технологии новых особо точных систем управления, повышающих точность управления на порядок и востребованных на производстве, в бизнесе и экономике, энергетике и оборонно-промышленном комплексе, гражданской авиации, судовождении и других отраслях. Эффект многократного повышения точности достигается за счёт применения управления с опережением (на основании предвидения поведения объекта или процесса). Блоки упоминаемых систем в виде IP-блоков с новыми свойствами могут быть интегрированы в системы на кристалле (SoC), использоваться в миллионах конкретных систем управления и реализоваться на рынке в качестве готовых изделий (микросхем) для конкретных гражданских и военных областей применения. Алексей Галицын (a.a.galitsyn@gmail.com ) , Александр Рождественский (rojdest@rambler.ru) , Дмитрий Рождественский (Veraro@yandex.ru ) Статья публикуется в авторской редакции. Мнение редакции не всегда совпадает с пози- цией автора. Но редакция открыта для диалога и предоставляет специалистам возможность донести свои идеи до аудитории журнала. Специализированный журнал – это информа- ционная площадка, на которой порой встре- чаются самые невероятные проявления твор- ческой мысли. В ВЕДЕНИЕ Конструкторы и инженеры заставля- ют разные «изделия» летать и двигать- ся быстрее, быть невидимками в возду- хе, на земле, на воде и под водой, пере- носить и доставлять большие массы, в то время как системы обнаружения, наведения и управления ограничива- ют возможности конструкторов [1]. Чем выше скорость боевого блока, тем сложнее им управлять, а следова- тельно, сложнее точно попасть в цель. Сверхточные системы обнаружения, наведения, управления дадут преиму- щество во всех видах вооружений, от стрелкового оружия до ракетного, и позволят не только развивать точное гиперзвуковое оружие, но постро- ить реально надёжную и действен- ную систему ПГО (оборона против гиперзвуковых носителей). Сверхточ- ная система управления всегда связана с прогнозированием поведения объ- екта или явления в будущем. Поэтому наличие системы управления с про- гнозом и технология прогноза дают стране приоритет и оружие сдержи- вания от любых средств нападения. Несомненно, что сверхточные систе- мы управления с прогнозированием являются рычагом военного сдержи- вания в военно-политическом проти- востоянии держав в XXI веке. Авторы предлагают технологию работы системы управления с опере- жением, которая основана на расшире- нии теоремы Котельникова для прак- тического случая конечной выборки (фактически речь идёт о новой тео- реме конечной выборки). Техноло- гия позволяет резко повысить точ- ность управления и применить дан- ную систему управления в разных областях. Предлагаемые в настоящей статье сверхточные системы не рабо- тают «на новых физических принци- пах» – новых физических принципов в опытной науке физике уже практиче- ски не бывает. Эти системы учитывают фундаментальные законы и фундамен- тальные ограничения и за счёт этого, «правильно» используя новый аппарат и знания классической науки, обеспе- чивают технологический прорыв. Блоки упоминаемых систем управ- ления конструктивно исполняются в виде электронных чипов (IP-блоков) с новыми свойствами. В виде IP-блоков они могут быть интегрированы в системы на кристалле (SoC). Кри- сталлы могут как использоваться в конкретных системах управления, так и реализоваться на рынке в каче- стве готовых изделий (микросхем). В этом качестве они являются гото- выми завершёнными и самостоя- тельными рыночными продуктами для самых массовых сфер примене- ния – от систем управления автоном- ных устройств до систем управления групповым поведением множества мобильных объектов, а также систем управления объектами и процессами через Интернет, которые сейчас назы- вают Интернетом вещей (IoT). Всё это придаёт проекту глобальный масштаб, невиданную массовость и качествен- но расширяет сферы применения. Таким образом, рынок электрон- ных микрочипов с новыми свойства- ми, для производства которых в про- екте есть научный и научно-промыш- ленный задел, обеспечен тупиковой научно-технологической ситуацией в мире и параличом сегодняшней госу- дарственной технической политики в полупроводниковой индустрии РФ. О БЩИЙ ВЗГЛЯД НА РАЗВИТИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ Приоритет России в создании гиперзвуковых средств доставки, возможно, будет сохраняться 10 лет и более. Но сегодня в России есть и более важный приоритет: на рубе- же XXI века здесь создана теорети- ческая и рабочая модель системы сверхточного обнаружения, наве- дения и управления, которая в том смысле идеальна, что её невозмож- но улучшить! Невозможность улучше- ния такой системы связана с идеаль- ными свойствами (законами) исполь- зуемых математических моделей. Здесь временно ′ й приоритет автора- ми оценивается в 50, 70 и более лет, т.к. в мировой науке и публикациях сегодня отсутствует понимание путей и методов построения точных систем управления для быстропротекающих процессов [2, 3]. Повышение точно- сти управления имеет фундаменталь- ное (физическое и математическое) ограничение. Дело в том, что сегод- ня управление объектом ведётся на основе его положения и состояния в данное (текущее) время. Это состо- яние и положение фиксируется дат- чиками, сигнал от которых система управления использует для формиро- вания управляющего сигнала . Такое управление при попытках повыше- ния точности теряет устойчивость. Для сохранения устойчивости систе-