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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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)

 

 

(q2s2) .

 

 

 

 

 

 

 

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.