МОДЕЛЬНОЕ ПРОГНОЗИРУЮЩЕЕ УПРАВЛЕНИЕ ДЛЯ СИСТЕМ С КОНЕЧНЫМ ВХОДОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ КВАНТОВОГО ОТЖИГА

Abstract

Работа посвящена применению методов квантового отжига для повышения эффективности систем модельно-прогностического управления высокодинамичными объектами с конечным числом управляющих воздействий. Главная проблема традиционных систем управления такого рода заключается в значительной вычислительной нагрузке, возникающей при поиске оптимального управляющего сигнала, что существенно ограничивает их применение в ситуациях с быстрым изменением состояния объекта управления. Для устранения указанного недостатка предлагается гибридная программно-аппаратная архитектура, основанная на концепции межуровневой инкапсуляции. Согласно предложенной архитектуре квантовый процессор выполняет ресурсоемкую операцию поиска глобального оптимума, в то время как стандартные микропроцессорные системы осуществляют предварительную обработку данных и фильтрацию помех. Проведенное имитационное моделирование на примере трехуровневого инвертора напряжения с фиксированной нейтралью показало, что предложенный подход обеспечивает точность управления, близкую к полному перебору всех возможных вариантов. Ядро квантового решателя (отжиг, считывание и распаковка цепочек) по расчетной оценке занимает 150 мкс, однако полный цикл шага управления на текущем оборудовании определяется программированием квантового процессора и по расчетной оценке составляет не менее 28,7 мс. Применение подхода в приложениях реального времени требует аппаратной поддержки обновления локальных полей без полного перепрограммирования процессора и подтверждения на реальном квантовом оборудовании.