Файл: Цирлин, А. М. Основы оптимального управления конспект лекций.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 90
Скачиваний: 0
152
к %
|
|
|
t=/ |
г-, |
и |
|
3/ |
(V= |
О |
при Т |
tffaXeJ. |
|
|
Подчеркнем, |
что в функцию / / |
входят |
лишь регулярные слагаемые |
|||
Joj и j ^ j |
- , содержащие переменные первой группы. |
|||||
Верхняя |
грань |
функционала I в |
задаче ( 1 ч л ) , ( 1 4 . 6 ) совпадает с |
|||
величиной |
функционала |
на оптимальном |
решении расширенной |
задачи. Поэтому, из условия оптимальности расширенной задачи сле
дует условие |
оптимальности для задачи |
(14.1),(14.6). |
|
|
||||||||
• |
Теорема 14.1 |
; Если J(* (£j |
, |
U*(4/ |
|
решение |
исходной |
зада |
||||
чи, то существуют такие функции ^ |
О |
|
|
, |
и1 =1,2.. |
|||||||
не равные нулю одновременно,-и обращающиеся в нуль за проделали |
||||||||||||
отрезка /"т. |
Тг7 |
, что |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т. % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
!>=•/ |
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
Функция |
|
|
|
|
т it |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
достигает своей |
верхней |
грани |
по |
Vt, |
для почти всех |
|
||||||
Условие (14.11) |
эквивалентно требованию |
^ ^ ( / |
^ ' |
|
|
|||||||
|
Ниже мы будем |
рассматривать |
неособыи |
случай, когда |
|
|
||||||
I . этот множитель |
можно положить равным |
единице. Выражения, |
фигури- |
|||||||||
1 руящие в необходимых условиях |
опвимальнс-зти, можно |
записать |
более |
|||||||||
компактно„введя |
обозначение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\ Каждой ввязи |
в подинтегральном |
выражении |
£ |
функционала Лагран- , |
||||||||
жа / ^ с о о т в е т с т в у е т слагаемое |
£се |
» а |
сам функционал |
имеет вид |
I
Замечание |
I . В форме, |
аналогичной |
(14.6j, |
могут быть записаны и |
|||||||
ограничения типа |
неравенств |
|
(TJ^О |
,'Каждому такому |
условию |
||||||
соответствует |
слагаемое |
£?cgo t в |
|
котором |
причем |
|
|||||
Замечание |
2. |
Функции |
Л |
и Ло |
|
могут содержать параметр <Я , |
|||||
не зависящий |
и |
^ |
и подлежащий |
|
выоору. Условия оптимальности |
||||||
(14.10,), (14. I I ) |
в |
этом |
случае |
нужно дополнить условием |
|
||||||
|
|
|
|
с?*2- |
~ Q |
|
|
|
(14.14) |
||
где |
- допустимая вариация |
параметра. В тех случаях, |
когда |
||||||||
множество |
допустимых |
значений |
О. |
открытое, а пределы интегриро |
|||||||
вания в fS |
от |
О. |
не |
зависят, |
|
условие |
(14.14) примет вид |
||||
|
|
г , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о
Замечание 3. Вариация функционала I при изменении верхнего преде
ла интегрирования Т на оптимальном решении. |
|
|||
Функция |
X? |
при условиях |
(14.10) не изменяется |
при вариациях |
переменных |
второй группы JC |
. Разобьем ее на два слагаемых |
||
@ = /Зт + @£ |
, так что |
зависит только от У |
. Так как на |
|
множестве |
решений, удовлетворяющих уравнениям связей J~-=jS ,то |
|||
при U = u |
J/ - У |
{<**4J |
|
/ / 3 / £ ч>#т с/у ^ -13 |
}<у? |
140
Интеграл от двух последних слагаемых равен нулю в силу (,14.10). Ввиду этого получим вариацию максимизируемого функционала при изме нении верхнего предела, вычисленную вдоль оптимальной траектории
форма (14.6) оказывается достаточно универсальной. Различные ус ловия с использованием обобщенных.функций могут быть записаны в этой форме. Прежде,чем перейти к процедуре записи наиболее распро* траненных условий в форме (14.6) и определению соответсвующих им слагаемых ^?cf , остановимся на некоторых понятиях из теории обобщенных функций.
14.3? Некоторые свойства обобщенных функций При решении целого ряда технических задач приходится иметь
дело с разрывными функциями, а известной мере такие функции явля ются идеализацией реальности, однако,для многих случаев вполне правомерны. Но при проведении операций с разрывными функциями, включающими дифференцирование, мы сталкиваемся с тем фактом, что производная в обычном смысле в точке разрыва не существует, между жен, если рассматривать разрывную функцию как предел последова тельности непрерывных бесконечно дифференцируемых функций, то последовательность их производных тоже имеет смысл.
Естественно считать, что предел этой последовательности опреде ляет производную разрывной функции.
Такая производная уже не будет являться обычной функцией.
функции, которые наряду с непрерывными и разрывными составляющими цогут содержать и их производные, называют обобщенными. Теория
Обобщенных функций изложена |
в |
2 5 |
и др. |
J |
. Здесь огра |
||
ничимся |
лишь краткими |
сведениями, |
используемыми в |
дальнейшем. |
|||
S |
- функция- и ее |
свойства |
|
|
|
|
|
Функцию единичного |
скачка |
или функцию Хевисайда |
(рис.14.1а) |
можно получить как предел последовательности непрерывных дифферен цируемых функций. Например,
'jj ex. •З' 5Г |
4 ' |
( 1 4 Л 6 ) |
Могут быть и другие последовательности, имеющие то* же предел. Про дифференцируем по ~h выражение, стоящее в круглых скобках,в правой части (14.16). Производная $>л№) этого выражения при различ ных Ы изображена на рис.14.ip.
площадь |
втой производной, |
вычисленная |
в пределах |
от - =—=> до |
£>-=> |
, равна единице для |
любого |
. Предел |
последовательности |
функций, первообразные которых образуют последовательность, сходя
щуюся к |
К . (х), называют |
% |
- |
функцией или функцией Лирака и |
принимают |
8а производную |
К ( { ) |
в обобщенном омыоле. ^ ( t ) отлич |
|
на от нуля |
при всех £ ^ |
О, |
а |
её площадь равна единице, поэтому |
При этом |
предполагается, |
что при •jr=ct |
функция |
J-(-j;) |
непрерыв |
|||||
на. |
В точках |
разрыва |
функцию / |
(-t) можно доопределить. Конечный ин |
||||||
тервал интегрирования |
{р»"^} эквивалентен умножению в (14,17) не |
|||||||||
прерывной |
функции |
J. {{) |
на характеристичеокую функцию интервала |
|||||||
|
Ц(4), |
равную |
единице |
внутри |
и нулю вне интервала .Произведение |
|||||
это |
для всех |
4 |
G |
( 0 , Т ) непрерывно, |
и формула |
(14.17), |
следо |
|||
вательно, |
верна. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/«г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J |
|
|
Производные |
% - |
фикции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Аналогично |
S -фикции можно говорить и о ее производных или |
|||||||||||||||||||
о производных |
второго, третьего и т . д . порядков единичного |
скачка. |
||||||||||||||||||
Так |
как |
<S -функция и определяющая |
ее |
последовательность |
S^C-t) |
|||||||||||||||
четная, то последовательность первых производных |
|
|
|
и |
ее |
|||||||||||||||
предел |
|
- |
нечетные |
функции. Л ля |
дифференцируемой |
функции |
||||||||||||||
«=•0 |
|
|
|
|
|
ОСТ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для |
^ыкцин, |
имеющей |
в точке |
Т |
налом: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Наконец,для функции, |
имеющей |
при |
гг |
=• Т |
разрыв |
первого |
рода; |
|||||||||||||
Гит |
to |
|
- m - x j u |
м |
|
|
-ш] |
|
|
|
|
|||||||||
Совершенно |
аналогично |
можно |
рассмотреть |
производные |
8 |
|
-функ |
|||||||||||||
ции |
порядка выше первого. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Порядок |
сингулярности обобщенной |
функции |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Обобщенная |
функция |
-f |
({) |
может |
быть |
в |
окрестности |
произволь |
||||||||||||
ного |
значения |
4 |
= t |
|
|
представлена |
в |
виде |
суммы |
|
|
|
|
|||||||
где |
С |
- постоянные; |
1\. |
- |
|
единичная |
функция; |
Ъ |
'- |
|
I |
-я |
||||||||
производная |
% - |
функции, |
|
и |
|
Л+ |
|
~ гладкие функции. |
||||||||||||
Первые два олагаемых представляют собой локально суммируемые |
||||||||||||||||||||
функции. Они ограничены по модулю,и лиоо |
непрерывны при |
|
|
= Т" |
||||||||||||||||
и имеют непрерывные производные до порядка |
-б |
, |
либо |
имеют |
разрыв |
|||||||||||||||
первого |
рода. И в |
том я |
в |
другом |
случае |
эти составляющие |
|
называют |
регулярными. Слагаемые, входящие под знак суммы, называются сингу лярными. Число этих слагаемых TY\, = называют порядком