Файл: Ларин В.Б. Синтез оптимальных линейных систем с обратной связью.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 13.07.2024
Просмотров: 127
Скачиваний: 0
определитель матрицы V является полиномом конечной степени. Напомним, что факторизация полиномиальной матрицы сводится к последовательному исключению нулей определителя исходной матрицы путем домножения справа на аналитические в правой полуплоскости матрицы Тс, а слева — на 7 > (см. (1.120), (1.121)). Факторизацию матри цы V можно осуществить аналогичным способом. Однако, в отличие от факторизации полиномиальных матриц, фак торизация этой матрицы состоит из двух этапов. На первом этапе в исходной матрице исключаются члены, содержащие
множители e5Z и e~ST, а второй этап соответствует обычной процедуре факторизации полиномиальной матрицы.
Остановимся более подробно на процедуре исключе
ния членов, содержащих множители еэт и é~sz. Аналитщ ческую в правой полуплоскости вместе с обратной матрицу
выбираем в виде
|
|
|
|
|
m |
b — cs — e sx |
. ' |
||
|
|
Тг = |
|
|
|
1 |
|
~ |
, |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
J |
|
, |
eqx + |
e qx |
|
|
|
eqx — e~~qx |
, |
T. e. |
выбраны так, |
|
7 |
;-------. |
|
c |
|
||||
где b = ------- |
’ |
2q |
|
|
|
||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|||
что |
b — cs — e~ ” |
— целая функция. |
|
|
|||||
Л2 -- ‘ |
|
|
|
||||||
Таким образом, после выполнения первого этапа полу- |
|||||||||
•чим полиномиальную матрицу |
|
|
|
||||||
Уг = |
|
1 |
|
|
|
+ |
|
|
m ф + cs) |
ТыѴ Т ,= |
|
|
— m(b — cs) |
|
|
(q2— s2) . |
|||
|
|
|
|
|
|
|
факторизацию которойг выполним обычным способом. Окончательно получим
Кka
Т =
ka
|
|
1 |
(xftp (s - f Q) — (ka — |
H = |
|
|
|
М «+в)| |
tn |
||
|
|
1 |
—kp(s + a) — \ka — " |
где |
ka |
1 ± 1 |
|
|
|
m |
|
■ b — cs — e q2 —s3
b — cs —- é ~ sx\
— s3 /
145
|
Для нахождения матрицы W осталось определить /<® = |
||||||||||||||
= |
Ко + |
К +. Согласно (5.24), имеем |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
/С© + К - = |
Г |
, - і |
(aa _ |
1 |
—s) я |
|
||||||
|
|
|
|
|
s2) |
|
|||||||||
|
|
■ m \k» ( a ~ s ) |
+ |
(Ä, |
~ |
£ - |
и-г м — Pst |
|
|||||||
|
|
•b^ |
sf |
)} + gST |
|
||||||||||
!>< |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- m |
jp ^ (ö — s) - f (£a — - j- ■ |
|
+ |
sesx |
||||||||||
|
Применяя изложенный в предыдущем примере метод |
||||||||||||||
определения /Сф, |
получаем |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
mk^ + |
c ' |
|
1 |
’ a |
|
К е |
= - Т |
~ 1 (a + |
p) {a + |
s) |
|
mp&n — etc |
~ |
mk^ (a + s) |
L-iJ |
||||||
|
|
||||||||||||||
|
Теперь, согласно |
(5.23), |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
W = |
(Ke M - H ) - l Ke P- |
-1 |
|
||||||||
|
|
|
a + s; — e - sx — p ^ (s + a) + |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
. |
I , |
|
in |
|
b — cs — e ST\ |
|
|
|||||
|
|
|
+ |
\ka |
- - ^ |
|
----- 3 |
|
— |
1s |
_i_ |
a |
|||
|
а + |
s |
|
|
|
|
|
|
|
tf2---- |
! |
|
|||
|
0; |
— |
— e |
sx + |
&n (s + |
a) + |
m |
- 1 |
|||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
m b — cs—s_sx\ |
|
|
|||||
|
|
|
+ |
\K — ~y |
' |
q- - ^ |
L |
-1 |
|
||||||
|
m; |
- |
mvJ* + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- s + |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ !ß _ |
c2 |
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- 1 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0; m ^ + i b i W | ! z ^ L + i z i e- , |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
q2 — sa |
|
|
<72 —sa |
|
|||||
|
Таким образом, в изображениях Лапласа уравнения |
||||||||||||||
регулятора имеют вид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
mul (s) + [e-sx — tnk\i (s + |
И-)] uz (s) = |
(a + s) x (s), |
||||||||||||
i mk^ -f |
b(a — s) + c (q" — as) |
+ |
s — a |
|
«a (s) = — x (s). |
||||||||||
ф — sa |
|
|
|
ф — s9- |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5.52) |
140
Изменение во времени координат замкнутой системы, движение которой описывается уравнениями (5.46) и (5.52). имеет вид
л'і (0 |
= |
■*10 |
Х2< |
|
|
1 |
p—a(t—т) |
I |
nfikn |
-M(i—X)]l(^-T) + |
|||||||
|
|
|
mk„ |
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
||
+ |
— |
[l—q |
дѴ—х) |
4_Г~Д еЧ(і—х) |
[ 1 ( 0 - |
! ( * - * ) ] |
+ |
||||||||||
|
|
|
Р + ? |
|
|
|
|||||||||||
~ |
2q |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
+ |
%К)е~ а11 (0> |
|
|
|
|
|
||||
*2 (0 |
|
•V1°_X2° |
|
[е-Ж'-ю — e-u«-t)] |
1 (f _ |
x) - f x20e~atl (/), |
|||||||||||
|
|
|
(p, — a) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. e4V—x)__ |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H+ <7 |
|
|
|
|
||
|
1 |
|
e—q{i—X) [1 (0 — l (t — T)]- |
X2e ~ |
^ 1 (/- T) , |
||||||||||||
|
\L— q |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Щ(0 = |
|
yl0--A'M „—ut |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
mkß |
|
|
|
|
|
|
||||
T. e. JC(0 |
= |
Xj (/) — x2 (/) = |
^10^ |
* |
20- |A2 (a + |
p) e~ ^ -x ) |
x |
||||||||||
|
Kl(i-T) + i |
^ |
~ a g?(/-T) I. |
? + |
f l . g - g ( / - T ) |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
(.1+9 e |
|
|
^ |
n—q |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
■X [1 (0 — 1 (^ — T)l|- |
|
|
|
|
|||||||
Нетрудно убедиться, |
что при т- >-0, й-э-0, |
т = |
— 1, |
||||||||||||||
Ях > |
0, |
А2 < |
0 полученное решение совпадает с |
решением |
|||||||||||||
примера |
II |
предыдущего параграфа. |
|
|
|
|
|
||||||||||
При т ->- 0, А2 > |
0 полученное решение совпадает с ре |
||||||||||||||||
шением предыдущего примера. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Наличие запаздывания в управлении |
приводит к тому, |
||||||||||||||||
что кривая |
kfx (т, |
|
Aj, Я2) = |
0 |
разделяет |
область |
парамет |
||||||||||
ров Ах, А2 на две |
|
области, |
в |
одной |
из |
которых |
рассмат |
||||||||||
риваемая |
изопериметрическая |
игровая |
задача |
совпадает |
|||||||||||||
с минимаксной задачей |
в |
открытой |
области, т. е. задачей |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нахождения min max J [х2(t) + |
A1u? (t) + |
Я2«1 (£)] dt, а вдру |
|||||||||||||||
|
|
|
|
гъ |
и, |
0 |
|
|
|
|
причем решение второй |
||||||
гой — эти задачи |
|
не |
совпадают, |
||||||||||||||
из них не |
имеет |
игрового |
смысла. |
|
|
|
|
|
ЛИТЕРАТУРА
1. |
А б г а р я н |
К. |
А. , |
Р а п о п о р т |
И . М . |
Динамика ракет. «Ма |
||
|
шиностроение», |
М ., |
1969. |
|
|
|
|
|
2. |
Б е л л м а н |
Р. , Д р е й ф у с |
С. |
Прикладные задачи динамиче |
||||
|
ского программирования. «Наука», М ., 1965. |
|
|
|||||
3. |
Б е р щ а н с к и й |
Я- М. , Я н у ш е в с к и й Р. Т. |
О решении |
|||||
|
векторного уравнения Винера — Хопфа ва Ц В М .— В |
кн: Управле |
||||||
|
ние. Доклады |
II |
Всесоюзного совещания по |
статистическим мето |
||||
|
дам теории управления. Ташкент, |
1970. |
|
|
4.Б р о к с м е й е р Ч . Ф. Системы инерциальной навигации. «Су достроение», М ., 1967.
5.Г а н т м а х е р Ф. Р . Теория матриц. «Наука», М ., 1967.
6.В о л г и н Л . Н . Элементы теории цифровых управляющих ма шин. «Советское радио», М ., 1962.
7. |
К а т к о в н и к |
В . Я -, |
П о л у э к т о в |
Р. А . О |
задаче синтеза |
|
оптимальных многомерных систем автоматического |
управления.— |
|||
|
Автоматика и телемеханика, 1965, 1. |
|
|
||
8. |
К а т к о в н и к |
В. Я ., |
П о л у э к т о в |
Р. А . |
Многомерные |
дискретные системы управления. «Мир», М ., 1966.
9.К а т к о в н и к В. Я- Оптимизация многомерной замкнутой си стемы в случае объекта с прямоугольной передаточной матрицей.— Автоматика и телемеханика, 1968, 4.
10.К о л м о г о р о в А . Н . Интерполирование и экстраполирование стационарных случайных последовательностей.— Изв. А Н СССР. Сер. матем.,1941, 5, 1.
11.К р а с о в с к и й Н . Н . Проблема стабилизации управляемых движений. — В кн.: М а л к и н И. Г. Теория устойчивости движе ния. «Наука», М ., 1966.
12.Л а р и н В . Б . Об одной задаче аналитического конструирования оптимальных регуляторов.— Автоматика и телемеханика, 1966, 7.
13.Л а р и н В. Б ., С у н ц е в В . Н . Об оптимальной стабилизации нескольких координат объекта при случайных возмущениях. — Ав томатика и телемеханика, 1968, 2.
14.Л а р и н В . Б ., С у н ц е в В . Н . О задаче аналитического кон
|
струирования регуляторов. —Автоматика и телемеханика, 1968, 12. |
|||||
15. |
Л а р и н |
В. Б. , |
Н а у м е н к о |
К- И. , |
С у п ц е в |
В. Н . Оп |
|
тимальная стабилизация нескольких координат объекта одним |
|||||
|
управляющим воздействием. —Д А Н СССР , 1971, 198, 2. |
|||||
16. |
Л а р и н |
В . Б ., |
Н а у м е н к о |
К- И. , |
С у п ц е в |
В. Н . Спект |
|
ральные методы синтеза линейных систем с обратной связью. «Науко- |
|||||
|
ва думка», |
К-, 1971. |
|
|
|
148
17. Л а р и н |
В. Б ., Н а у м е |
и к о |
К . И ., С у н ц е в В . Н . |
Син |
тез оптимальных линейных |
систем |
стабилизации. — Д А Н |
СССР, |
|
1972,204, |
2. |
|
|
|
18.Л е т о в А. М . Аналитическое конструирование регуляторов, L — Автоматика и телемеханика, 1960, 4.
19.Л е т о в А . М. Динамика полета и управление. «Наука», М .,
1969.
20. Л и т о в ч е н к о И . А . К изопериметрической задаче аналити ческого конструирования оптимального регулятора.— Автоматика
и телемеханика, 1961, 22.
21.Л у р ь е А . И. Минимальный квадратичный критерий качества регулируемой системы.— Изв. А Н СССР. Сер. технической кибер нетики, 1963, 4.
22. |
Л э н и н г |
Д ж . |
X ., |
Б э т т и н Р. Г. |
Случайные |
процессы в |
|
|
задачах автоматического управления. И Л , М ., 1958. |
|
|
||||
23. |
М а к - К л у р К. Л . |
Теория инерциальной навигации. |
«Наука», |
||||
|
М ., 1964. |
|
|
|
|
|
|
24. |
Н ь ю т о н |
Дж. |
К. , |
Г у л д Л. А. , К а й з е р Дж . |
Ф. |
Теория |
|
|
линейных следящих систем. Физматгиз, М ., |
1961. |
|
|
25.П о л у э к т о в Р. А . Ограничения, вызванные объектом в зада чах синтеза многомерных замкнутых систем.— Автоматика и теле механика, 1966, 3.
26.П о л у э к т о в Р. А . Задача синтеза многомерных замкнутых си стем при случайных входных сигналах.— Автоматика и телемеха ника, 1966, 4.
27.П р я х и н Н . С. К вопросу об аналитическом конструировании
|
регуляторов.— Автоматика и телемеханика, 1963, 9. |
|||
28. |
Ф а д е е в Д . К ., |
Ф а д е е в а |
В. Н . Вычислительные методы |
|
|
линейной алгебры. |
Физматгиз, |
М ., |
1960. |
29. |
Ц я н ь С ю э - С э н ь . Техническая |
кибернетика. И Л , М ., 1956. |
30.Ч а и г Щ. Л . С . Синтез оптимальных систем автоматического управления. «Машиностроение», М ., 1964.
31. |
Я к у б о в и ч |
В. А. |
О синтезе оптимальных управлений в ли |
|||
|
нейной дифференциальной игре с квадратичным функционалом |
|||||
|
платежа.— Д А Н |
СССР , 1970, 195, 2. |
|
|
||
32. |
D а V і s |
М. С. |
Factoring the Spectral |
Matrix.— IE E E Trans, 1963, |
||
|
AC-8, 4. |
|
|
|
|
|
33. |
H o Y . C. |
B r y s o n |
A. E. , B a r o n |
S .— |
Differential Games and |
|
|
Optimal Pursuit— Evasion Strategies.— IE E E |
Trans, 1965, AC-10, 4. |
34.W i e n e г N . Estrapolation, Interpolation and Smoothing of Sta tionary Time Series. Technology Press, Cambridge, 1949.
35. Y о u 1 a D. S. On the Facterisation of Rational Matrices.— IR E Trans, 1961, IT —7, 3.