Явний вигляд поверхні перемикання в задачі допустимого позиційного синтезу

  • В. І. Коробов Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, майдан Свободи, 4, Харків, Україна, 61022 https://orcid.org/0000-0001-8421-1718
  • О. С. Возняк Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, майдан Свободи, 4, Харків, Україна, 61022 https://orcid.org/0000-0001-9729-0742
Ключові слова: керованість, метод функції керованості, керованістдопустимий принцип максимуму, поверхня перемикання

Анотація

В цій статті розглядається проблема, пов'язана із задачею допустимого позиційного синтезу та методом функції керованості, а саме, з допустимим принципом максимуму. На відміну від більш звичого підходу, допустимий принцип максимуму дає розривний розв'язок задачі синтезу. Нехай задана канонічна керована система $\dot{x}_i=x_{i+1}, i=\overline{1,n-1}, \dot{x}_n=u$ з обмеженнями на керування вигляду $|u| \le d$. Задача синтезу для довільної лінійної системи вигляду $\dot{x} = A x + b u$ може бути зведена до канонічної. Функція керованості $\Theta(x)$ задана як єдиний додатний розв'язок деякого рівняння $\Phi(x, \Theta) = 0$. Керування обирається таким чином, щоб мінімізувати похідну функції $\Theta(x)$ за часом в кожній точці, і воно може бути записано у вигляді $u(x) = -d \text{ sign}(s(x,\Theta(x)))$. Множина точок, що задовольняє рівності $s(x,\Theta(x)) = 0$, називається поверхнею перемикання і визначає точки, де керування змінює свій знак. Зазвичай вона включає змінну $\Theta$, що є неявним розв'язком рівняння $\Phi(x, \Theta) = 0$. В цій роботі ми шукаємо явне представлення поверхні перемикання, тобто таке, що не включає зміної $\Theta$. В нашому випадку вирази $\Phi(x, \Theta)$ та $s(x, \Theta)$ є поліномами відносно $\Theta$, тому задача пов'язана з задачею знаходження умов при яких два поліноми мають спільний додатний корінь. Раніше було відомо рішення для 2-вимірного випадку. Але в ході дослідження з'ясувалося, що для систем більшої розмірності існують певні труднощі. У цій статті представлено та досліджено поверхню перемикання для тривимірного випадку. Також показано, що ця поверхня перемикання є поверхнею ковзання (згідно з визначенням Філіппова). В роботі також запропоновані інші способи побудови поверхні перемикання за допомогою інтерполяції та апроксимації. Ці способи застосовано для знаходження траєкторій конкретних початкових точок.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

A.M. Lyapunov, The General Problem of the Stability of Motion. - 1892. Kharkov Mathematical Society, Kharkov. English translation: The general problem of the stability of motion (trans. A.T. Fuller), in International Journal of Control, 55:3, 531-573. 1992 DOI: https://doi.org/10.1080/00207179208934253

L. S. Pontryagin, V. G. Boltyanskii, R. V. Gamkrelidze, E. F. Mishechenko, The Mathematical Theory of Optimal Processes. VIII + 360 S. New York/London 1962. John Wiley & Sons. Preis 90/-. DOI: https://doi.org/10.1002/zamm.19630431023

R. Kalman, Y. Ho, K. Narendra, Controllability of linear dynamical systems. Contributions to Differential Equations 1. - 1963, 189-213.

V. I. Korobov. A general approach to the solution of the bounded control synthesis problem in a controllability problem, Math. USSR Sb. 37. - 1980. - No. {bf 4}, 535-557. DOI: https://doi.org/10.1070/SM1980v037n04ABEH002094

V. I. Korobov, G. M. Sklyar. Time optimality and the power moment problem. Mat. Sb., Nov. Ser. 134(176). - 1987. no. 2(10), 186-206; Math. USSR, Sb. 62. - 1989. No. 1, 185-206. DOI: https://doi.org/10.1070/SM1989v062n01ABEH003235

V. I. Korobov, G. M. Sklyar. Methods for constructing of positional controls and an admissible maximum principle, Differ. Equations 26 (1990), Vol. 11, 1422-1431.

V.I. Korobov, Method of controllability function, R$&$C Dynamics, Moskow-Ijevsk, 2007. ISBN 978-5-93972-610-8.

A. F. Filippov, Differential equations with discontinuous right-hand side, Mat. Sb. (N.S.), 51(93):1 (1960), 99-128.

Опубліковано
2022-12-24
Цитовано
Як цитувати
Коробов, В. І., & Возняк, О. С. (2022). Явний вигляд поверхні перемикання в задачі допустимого позиційного синтезу. Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія «Maтeмaтикa, приклaднa мaтeмaтикa i механiка», 96, 40-55. https://doi.org/10.26565/2221-5646-2022-96-03
Розділ
Статті