Про точну керованiсть та повну стабiлiзацiю для лiнiйних систем
Анотація
У цiй роботi ми розглядаємо лiнiйнi системи з керуванням, описанi рiвнянням $\dot x = \mathcal A x +\mathcal B u$, де функцiї u та x приймають значення U та X вiдповiдно. Для такого об’єкта подано короткий огляд результатiв, що стосуються зв’язкiв мiж точною керованiстю та повною стабiлiзацiєю (стабiлiзацiя з довiльною швидкiстю спаду). Аналiз проводиться в рiзних ситуацiях: обмежений чи необмежений стан та оператори керування $\mathcal A$ та $\mathcal B$, простори Банаха або Гiльберта U та X. Добре вiдома еквiвалентнiсть мiж повною керованiстю та розташуванням полюсiв у ситуацiї скiнченновимiрних просторiв в загальному випадку не має мiсця в нескiнченномiрних просторах. Точної керованостi недостатньо для повної стабiлiзацiї, якщо U i X є банаховими просторами. У постановцi Гiльбертового простору цей результат є справедливим. Зворотньє твердження також не є простим: в деяких ситуацiях повна стабiлiзацiя передбачає точну керованiсть (у просторi Банаха з обмеженими операторами), в iнших ситуацiях це не вiдповiдає дiйсностi. Вiдповiднi результати наведенi з деякими iдеями доведення. Технiчнi деталi можна знайти в цитованiй лiтературi. Наведено кiлька прикладiв. Особлива увага придiляється випадку нескiнченновимiрних систем, збудованих за системами iз загаюваннями нейтрального типу iз розподiленими загаюваннями. Бiльш детально дослiджується питання про зв’язок мiж точною нуль-керованiстю та повною стабiлiзацiєю. Загалом мiж цими поняттями немає еквiвалентностi. Однак для деяких класiв рiвнянь нейтрального типу iснує еквiвалентнiсть. Питання про те, чи є еквiвалентнiсть для бiльш загальних систем, залишається вiдкритим. Це короткий i невичерпний огляд деяких дослiджень теорiї керування у нескiнченновимiрних просторах. Нашi роботи в цiй сферi були iнiцiйованi В. I. Коробовим протягом 70-х рокiв минулого сторiччя у Харкiвському державному унiверситетi.Завантаження
Посилання
A. D. Andrew, W. M. Patterson. Range inclusion and factorization of operators on classical Banach spaces. J. Math. Anal. Appl., - 1991. - 1. V. 156. - P. 40-43. DOI: 10.1016/0022-247X(91)90380-I.
P. Barkhayev, R. Rabah, G. Sklyar. Conditions of exact null controllability and the problem of complete stabilizability for time-delay systems. In Stabilization of Distributed Parameter Systems: Design Methods and Applications. Cham, G. Sklyar, A. Zuyev, eds., Springer Intern. Publ. -2021. - P. 1-15. DOI: 10.1007/978-3-030-61742-4_1.
R. Datko. Uniform asymptotic stability of evolutionary processes in a Banach space. SIAM J. Math. Anal., - 1972. - 3. V. 3. - P. 428-445. DOI: 10.1137/0503042.
R. G. Douglas. On majorization, factorization, and range inclusion of operators on Hilbert space. Proc. Amer. Math. Soc., - 1966. - 2. V. 17. - P. 413-415. DOI: 10.1090/S0002-9939-1966-0203464-1.
G. Eckstein. Exact controllability and spectrum assignment. In Topics in modern operator theory (Timi¸soara/Herculane, 1980), volume 2 of Operator Theory: Adv. Appl., - 1981. Birkh¨auser, Basel-Boston, Mass. - P. 81-94. DOI: 10.1007/978-3-0348-5456-6_7.
M. R. Embry. Factorization of operators on Banach space. Proc. Amer. Math. Soc., - 1973. - 3. V. 38. - P. 587-590. DOI: 10.2307/2038955.
M. A. Kaashoek, Cornelis V. M. van der Mee, Leiba Rodman. Analytic operator functions with compact spectrum. III: Hilbert space case: Inverse problem and applications. J. Oper. Theory, - 1983. -2. V. 10. - P. 219-250.
V. E. Khartovski˘ı, A. T. Pavlovskaya. Complete controllability and controllability for linear autonomous systems of neutral type. Automation and Remote Control, - 2013. - 5. V. 74. - P. 769-784. DOI: 10.1134/S0005117913050032.
V. Komornik. Rapid boundary stabilization of linear distributed systems. SIAM J. Control Optim., - 1997. - 5. V. 35. - P. 1591-1613. DOI: 10.1137/S0363012996301609.
V. I. Korobov, R. Rabah. Exact controllability in Banach space. Differential Equations, -1980. -12. V. 15. - P. 1531-1537. Translated from russian: Differentsialnye Uravnenia, -1980. -12. V. 15. - P. 2142-2150.
J.-C. Louis, D. Wexler. On exact controllability in Hilbert spaces. Journal of Differential Equations, - 1983. -2. V. 49. - P. 258-269. DOI: 10.1016/0022-0396(83)90014-1.
E. Makarov, M. Niezabitowski, S. Popova, V. Zaitsev, M. Zhuravleva. On Assignment of the Upper Bohl Exponent for Linear Discrete-Time Systems in Infinite-Dimensional Spaces. Proceedings of 25th International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics (MMAR), - 2021. - P. 239-244. DOI: 10.1109/MMAR49549.2021.9528496.
A. S. Markus, V. R. Olshevsky. Complete controllability of spectrum assignment in infinite dimensional spaces. Integral Equations Oper. Theory, - 1993. - 1. V. 17. - P. 107-122, 1993. Translation of the paper published in russian: Matematicheskiye issledovaniya, Kishinev,- 1989, V. 106. - P. 97-113. DOI: 10.1007/bf01322549.
M. Megan, V. Hiri¸s. On the space of linear controllable systems in Hilbert spaces. Glasnik Mat. Ser. III, - 1975. - 1. V. 10(30). - P. 161-167.
A. V. Metel'skii, S. A. Minyuk. Criteria for the constructive identifiability and complete controllability of linear time-independent systems of neutral type. Izv. Ross. Akad. Nauk Teor. Sist. Upr., - 2006. - 5. - P. 15-23.
D. A. O’Connor, T. J. Tarn. On stabilization by state feedback for neutral differential equations. IEEE Trans. Automat. Control, - 1983. - 5. V. 28. - P. 615-618. DOI: 10.1109/TAC.1983.1103286.
A. W. Olbrot, L. Pandolfi. Null controllability of a class of functional differential systems. Int. J. Control, - 1988. - 1 V. 47. - P. 193-208. DOI: 10.1080/00207178808906006.
L. Pandolfi. Stabilization of neutral functional differential equations. J. Optimization Theory Appl., - 1976. - 2. V. 20. - P. 191-204. DOI: 10.1007/BF01767451.
R. Rabah. Commandabilit´e des syst`emes lin´eaires `a retard constant dans les espaces de Banach (Controllability of linear systems with constant delay in Banach spaces). RAIRO Automat.-Prod. Inform. Ind., -1986. - 6. V. 20. - P. 529-539.
R. Rabah, G. M. Sklyar, P. Yu. Barkhayev. On exact controllability of neutral time-delay systems. Ukrainian Math. Journal, - 2016. - 6. V. 68. - P. 800-815. DOI: 10.1007/s11253-016-1265-7.
R. Rabah, G. M. Sklyar, A. V. Rezounenko. Stability analysis of neutral type systems in Hilbert space. J. Differential Equations, - 2005. - 2. V. 214. - P. 391-428. DOI: 10.1016/j.jde.2004.08.001.
R. Rabah, G. M. Sklyar, A.V. Rezounenko. On strong regular stabilizability for linear neutral type systems. J. Differential Equations, - 2008. - 3. V. 245. - P. 569-593. DOI: 10.1016/j.jde.2008.02.041.
R. Rabah, J. Karrakchou. On Exact Controllability and Complete Stabilizability for Linear Systems in Hilbert Spaces. Applied Mathematics Letters, - 1997. - 1. V. 10. - P. 35-40. DOI: 10.1016/S0893-9659(96)00107-3.
R. Rabah, G. Sklyar, P. Barkhayev. Exact null controllability, complete stabilizability and continuous final observability of neutral type systems. Int. J. Appl. Math. Comput. Sci., - 2017. - 3. V. 27. - P. 489-499. DOI: 10.1515/amcs-2017-0034.
R. Rabah, G. M. Sklyar. The analysis of exact controllability of neutral-type systems by the moment problem approach. SIAM J. Control Optim., - 2007. - 6. V. 46. - P. 2148-2181. DOI: 10.1137/060650246.
R. Rabah, G. M. Sklyar, P. Yu. Barkhayev. Stability and stabilizability of mixed retarded-neutral type systems. ESAIM Control Optim. Calc. Var., - 2012. - 3. V. 18. - P. 656-692. DOI: 10.1051/cocv/2011166.
W. Rudin. Functional analysis. International Series in Pure and Applied Mathematics. McGraw-Hill Inc., New York, 2d edition. 1991. 424 p.
G. M. Sklyar. The problem of the perturbation of an element of a Banach algebra by a right ideal and its application to the question of the stabilization of linear systems in Banach spaces. Vestnik Kharkiv University, - 1982. - 230. - P. 32-35. In Russian.
M. Slemrod. A note on complete controllability and stabilizability for linear control systems in Hilbert space. SIAM J. Control, - 1974. - 3. V. 12. - P. 500-508. DOI: 10.1137/0312038.
R. Triggiani. A note on the lack of exact controllability for mild solutions in Banach spaces. SIAM J. Control Optim., - 1977. - 3. 15. - P. 407-411, DOI: 10.1137/0315028.
R. Triggiani. Addendum: “A note on the lack of exact controllability for mild solutions in Banach spaces” [SIAM J. Control Optim. 15 (1977), no. 3, 407–411; MR 55 #8942]. SIAM J. Control Optim., - 1980. - 1. V. 18. - P. 98-99, DOI: 10.1137/0318007.
J. van Neerven. The asymptotic behaviour of semigroups of linear operators. Operator theory advances and application. V. 88. Birkh¨auser, Basel. 1996. 234 p.
W. M. Wonham. Linear multivariable control: a geometric approach. Springer, New York, 3rd edition, 1985. 334 p.
Jerzy Zabczyk. Mathematical control theory: an introduction. Systems & Control: Foundations & Applications. 1992. Birkh¨auser Boston, Boston. 260 p.
Yi. Zeng, Z. Xie, F. Guo. On exact controllability and complete stabilizability for linear systems. Appl. Math. Lett., - 2013. - 7. 26. - P. 766-768, DOI: 10.1016/j.aml.2013.02.008.
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі. (Attribution-Noncommercial-No Derivative Works licence).
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).