Сравнение эффективности методов оптимизации применительно к задаче синтеза избирательно демпфирующего регулятора на основе спектрального разложения грамиана

Автор(ы): Катаев Д.Е., Шевляков А.А.

Выпуск: 120

Рубрика: Анализ и синтез систем управления

Год: 2026

Библиография: Катаев Д.Е., Шевляков А.А. Сравнение эффективности методов оптимизации применительно к задаче синтеза избирательно демпфирующего регулятора на основе спектрального разложения грамиана // Управление большими системами. - 2026. - Вып. 120. - С.95-117.

Дата опубликования: 31.03.2026

Ключевые слова: энергосистемы, управление, оптимизация, грамиан

Аннотация: Исследуется скорость сходимости некоторых методов глобальной численной оптимизации применительно к задаче синтеза ранее предложенного избирательно демпфирующего регулятора на основе спектрального разложения грамиана наблюдаемости. Демпфирующие или стабилизирующие регуляторы и управление в целом используются в большом количестве прикладных областей, таких как управление актуаторами роботов, строительство сейсмо- и ветроустойчивых зданий и мостов, проектирование систем подвески и виброизоляции в транспорте. Задача синтеза стабилизующего регулятора также обладает определенной фундаментальной значимостью сама по себе. Рассматриваются метод конфигураций (generalized pattern search), роя частиц (particle swarm), генетический алгоритм (genetic algorithm) и суррогатная оптимизация (surrogate optimization). Приводятся подробные описания алгоритмов соответствующих методов. Использование синтезируемого регулятора актуально в~крупномасштабных системах средней и высокой размерности, поэтому фактор скорости сходимости является важным при выборе метода оптимизации. Работа содержит описание задачи синтеза, краткие описания анализируемых методов, анализ их эффективности на примере поставленной задачи синтеза регулятора и формулирует практические рекомендации по их выбору в зависимости от стоящей задачи. Для проведения численных экспериментов и~построения графиков используется среда MATLAB.

Author(s): Kataev D., Shevlyakov A.

Article title: Benchmarking optimization methods applied to selective damping regulator synthesis based on gramian spectral decomposition

Issue: 120

Year: 2026

Keywords: power systems, control, optimization, gramian

Abstract: This paper studies convergence of a few global numerical optimization methods applied to the previously proposed problem of selective damping regulator synthesis based on observability Gramian spectral decomposition. Damping or stabilizing regulators and control in general are used in many applied domains, such as robot actuator control, construction of earthquake and wind resistant buildings and bridges, designing suspension and vibroisolation in transport vehicles. Synthesizing a stabilizing regulator is also of some fundamental theoretical significance in itself. Detailed descriptions of these algorithms are provided. We consider generalized pattern search, particle swarm, genetic algorithm and surrogate optimization. The regulator synthesized is of immediate interest for large scale systems of medium to high order. Therefore, the speed of convergence is important for choosing the optimization method. This study presents the synthesis problem statement, brief descriptions of studied optimization methods, their efficiency analysis for the chosen synthesis problem, and provides practical recommendations for choosing a method depending on the problem.