В статье исследуется чувствительность квадратичного функционала в системах с ограниченной неопределенностью параметров. Задача синтеза управлений, гарантирующих двухсторонние оценки функционала качества, решается на основе достаточных условий оптимальности непрерывных процессов [33], которые с использованием интервальных функций Ляпунова обобщены на случай систем с параметрическими возмущениями [34].
Пусть цель управления состоит в минимизации квадратичного функционала
(13)
при
динамических ограничениях (2). Значения функционала (13), вычисленные вдоль
траекторий замкнутой системы, при всех и
должны удовлетворять
двухстороннему неравенству
или
принадлежать заданному интервалу
.
Для
решения задачи динамической оптимизации воспользуемся достаточным условием
оптимальности непрерывных процессов, в соответствии с которым для оптимальности
допустимого процесса ,
достаточно существование
функции
, обладающей следующими
свойствами:
1)
функция - допускает бесконечно
малый высший предел;
2)
функция - удовлетворяет уравнению
Гамильтона - Якоби - Беллмана.
При синтезе управлений, обеспечивающих устойчивость и заданный уровень качества систем с ограниченной неопределенностью параметров, могут использоваться два подхода, широко распространенных в интервальном анализе. Первый подход связан с рассмотрением интервальных математических объектов (матриц, функций, уравнений и т.д.) как множеств, элементами которых являются соответствующие “точечные” объекты (объекты с вещественными коэффициентами). При этом необходимые действия выполняются над точечными объектами с последующим объединением результатов.
Данный подход используется на первой стадии синтеза - этапе выделения множества стабилизирующих регуляторов. Вторая стадия синтеза - определение параметров робастного регулятора - связана с решением интервального матричного уравнения. На этой стадии подход, связанный с рассмотрением интервального объекта как множества точечных объектов, требует решения континуума алгебраических уравнений Риккати с вещественными коэффициентами. Для преодоления возникающих на этом пути трудностей задача нахождения поточечного или объединенного множества решений интервального уравнения трансформируется в задачу определения аппроксимирующего множества решений, которая в традиционных рамках интервального исчисления решается с помощью построения двухсторонних неравенств.
Обобщение
достаточных условий оптимальности на случай систем с ограниченной
неопределенностью параметров основано на замене функции Ляпунова ее естественным
интервальным расширением:
-интервальной
функцией Ляпунова. Обозначим через
-
воронку интегральных линий с вершиной в точке
,
определяемую множеством отрезков
решений
системы (2), которые
отвечают различным значениям параметров и удовлетворяют условию
.
Введем
скалярно-оптимизационную функцию множества
, устанавливающую
соответствие между множеством
и
точками числовой оси
.
Скалярно-оптимизационная
функция определяет наибольшее значение
производной
на ограниченном множестве
интегральных воронок, вдоль которых интервальная функция Ляпунова
убывает. Функция
может рассматриваться как
обобщение понятия производной положительно определенной функции на системы с
интервальными коэффициентами.
Введем вспомогательную функцию
(14)
и в качестве функции Ляпунова возьмем интервальную квадратичную форму
.
(15)
Здесь - естественное
интервальное расширение вещественной квадратичной формы. Тогда функциональное
уравнение Беллмана примет вид
.
С
учетом вида выбранной интервальной функции Ляпунова и скалярно-оптимизационной
функции функция (14) равна
.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.