Файл: Цирлин, А. М. Основы оптимального управления конспект лекций.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 93
Скачиваний: 0
ооотояний, тем больше требуется объем памяти. Этот фактор осо бенно сильно сказывается при увеличении размерности вектпра У .,
Вато мы получаем |
в качестве решения управление, |
обеспечивающее |
||||
абсолютный максимум |
jf0 |
. Более того, мы в качестве |
"побочно |
|||
го продукта" получаем |
синтез |
оптимального управления,, i . s , |
||||
его вавиоиыооть |
от состояния. Зная синтез, мы мокеи подавать |
|||||
sa управляющее |
устройство состояние оистемы |
а |
асдучать |
|||
ооответотвуюцее |
ему |
оптимальное |
управление. |
|
|
22
§10. Достаточные уодовия оптимальности для дискретных аадач и следующие из них алгоритмы -
10,1. Алгоритм динамического программирования пра воем своем яеоокненноы изяществе обладав* одним существенным недостатком. Недостаток атот осстоит в том, что он никак не вытекает (во всяком случае на первый взгляд) из методов нелинейного програм мирования, между тем рассмотренная в § 9 задача есть чаотный случай задачи нелинейного программирования. Ниже мы. будем рас сматривать дискретную задачу как задачу нелинейного программи рования. Эта точка врзння полевна не только из-аа своей общности, но в потому, что позволяет естественным образом перенести пред ставление о оедловоа точки фу акции Лагранжа, связанные о ним методы получения оценок решения и поиска условного максимума, на важный класс оптимальных задач. Покажем также, ч?о иа этого подхода, в частности, одедует и алгоритм динамического програм мирования.
Итак, вернемоап к |
зада*) о максимуме |
целевой |
функции |
||
|
|
|
|
|
(ЮЛ) |
при условиях |
несколько более общего вида, чем |
ранее |
|||
|
|
|
|
|
(IB.2) |
У €• VK |
; |
U. € V«_ ; i / , |
2У .. . |
п |
|
и получим для нее достаточные условия оптимальноеги. При |
|||||
этом мы воспользуемся логикой п. |
6.6 [ / 5 ] f з |
котором для задачи |
|||
условного максимума |
было сформулировано |
достаточное условие че |
|||
рез расширенную функцию Лагранжа |
R, . |
|
|
S3
|
Чтобы у*(г £ ) |
|
была решением аадачи достаточно, утверждалось |
|||||||||||||||||||
там, |
найти |
такую |
функцию jfty) , |
чтобы!?, достигала |
абсолютного |
|||||||||||||||||
максимума, |
на |
V y |
в |
точке |
|
. |
|
И предлагался |
такой |
метод |
||||||||||||
•выбора |
ji |
( ^ |
) , |
чтобы максимум |
R |
|
по |
свободным |
составляющим |
|||||||||||||
не зависел от значения остальных составляющих. Тот хе подход |
||||||||||||||||||||||
применим |
и к |
задаче |
( Ю Л ) , |
(10.2). |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Специфика |
этой |
задачи |
соотоит |
в |
том, |
что уравнение |
(10.2) |
||||||||||||||
содержит |
не |
|
только Si |
и |
|
И'к |
, |
входящие |
в |
Ь £ |
• слагаемое фун |
|||||||||||
кционала |
(ЮЛ) , |
но и |
Si |
-| |
. Если |
|
бы этого не |
было, |
задачу |
|||||||||||||
можно было бы сильно облегчить, максимизируя каждое иа слага |
||||||||||||||||||||||
емых |
|
I |
( |
|
Si, |
|
|
|
) |
по |
Si |
|
и К,- |
без учета |
их |
влияния |
||||||
|
|
|
ч/о |
|
|
I |
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на остальные слагаемые, о учетом |
лишь связи |
между |
ними. |
|
||||||||||||||||||
|
Условия |
|
оптимальности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Схема |
получения |
условий |
|
оптимальности |
такова: |
|
|
|
|||||||||||||
|
I.Образуем |
функционал |
|
^ |
/ |
равный |
I и содержащий под |
зна |
||||||||||||||
ком |
оуммы,кроме |
/ ь ( |
I |
, |
|
Si |
|
, |
tCc |
) , еще функции, |
зави |
|||||||||||
сящие |
от S-L к |
|
Si-±. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
2. |
Эти функции |
нужно |
выбрать |
так, |
чтобы |
максимум по |
Si, |
||||||||||||||
S(. |
| |
каждого |
ив |
слагаемых, стоящих под знаком сунны, не за4 |
||||||||||||||||||
висел |
от |
значения |
переменных, |
входящих в другие |
слагаемые |
|||||||||||||||||
( |
Si |
или Si_{ |
) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
3. |
Если |
точка |
максимума |
функционала |
*S |
окажется |
на множе |
||||||||||||||
стве J), |
определяемом |
условиями |
(10.2), |
то |
все |
в порядке, ре |
||||||||||||||||
шение |
получено. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Приступим к |
реализации |
этой программы, Запишем |
|
|
|
i = '
Проведя суммирование, легко заметить, что для любых ограни-
90
«иных функций J.0u ^ |
- I . Пара пишем 2 в форме |
Так как выбор функции |
^ |
не наруиает равенотва I |
и 5 |
, |
||||||
то заберем ее так, чтобы макоимум каждого иа влагаемых f?t по |
||||||||||
и |
»Vi |
или |
no |
U; и <^i-i |
не вавиоех о* |
|
||||
У{~\ |
или от У-i |
|
ооояветотвенно. Боки такую функцию |
|
||||||
удается |
подобрать, |
то мы ликвидируем овязь влагаемых |
Qi |
друг |
||||||
о другом для воех |
J(i |
и |
|
, доставляющих уолознын мак |
||||||
симум Rv . • ЬюДГ |
того, |
что по |
и |
Ui находят макон- |
|
|||||
кум, а-ox |
|
|
этот максимум зависать ие должен, то едни- |
|||||||
отэенная. переменная, |
от которой |
оя может аазисеть, это аргуменв |
||||||||
L . |
Сформулируем условно оптимальности. |
|
|
|||||||
Чтобы последовательноояь |
I |
* ^U. \ |
доставляла |
абсолют-. |
||||||
дыд максимум функционалу |
I , |
достаточно |
существования |
такой |
||||||
(ВУНКПИИ |
^ ( i |
I X |
с |
) f |
ч»о |
|
|
|
|
|
|
|
J |
- |
H |
U |
^ |
^ ^ |
I |
) |
=0 |
|
(10.5) |
|
Величина С i |
|
может быть любой в том смысле, что,если |
най |
||||||||||
дется |
функция |
^ |
( i |
|
) , удовлетворяющая |
(10.5) для неко- |
|||||||
торой |
ограниченной |
С |
-с |
, |
то найдется |
такая |
функция и для |
||||||
С ( i |
) |
0. |
Повтому |
|
примем |
С ^~ |
0, |
|
2,.../?, iyKZ |
||||
Ввшолиения условия |
(10.5) |
удобно |
требовать |
для воех^ |
|
||||||||
( - 0 , 1 , |
. . . И, положив |
|
^ - / , У _ , ) и л и |
^(tbj^J'^S |
°* |
|
Верхнюю грань квадратной |
скобки |
в (10.5) |
находят по Ci^ |
|
a |
или по ^ \ . и |
U. i |
. В первом случав |
можно вынеотн |
|
ра знак Si-cp функцию |
^Cii^i) |
* прийти к выражв- |
|||
«•ю |
(о учетом С (1 ) • |
0): |
|
|
|
во втором - 8а анак "Sup можно вынеотн |
^C-J, тогда |
Алгоритмы определения функции ^ , записанные в форме (10.6) и (10.7), позволяют, реиая на каждом шаге задачу услов
ного максимума, одновременно |
о вычислением |
^ |
найти и ту |
||||||
последовательность управлений ^ ^ i * J |
» которая доставляет |
||||||||
абсолютный максимум |
tS |
, |
а значит,и |
|
ЪшЪ. |
|
|||
В первом случае расчет проводится'"вперед" |
от |
t' = 0 к • |
|||||||
L = П. , |
10 втором-от |
П. к О. |
Еоли |
допустимы оба на |
|||||
правления |
расчета, |
то обычно |
предпочтительнее |
движение "впе |
|||||
ред", так как оно позволяет |
не задаваться |
числом |
влагаемых |\ , |
а выбрать его,удовлетворяя определенным дополнительным требо ваниям .
Алгоритмы (10.6) и (10.7) решают и вопрос существования
функции . Функция J. ограничена, поэтому при ^^•(.x'-jjsO