Файл: Батяев, Б. Г. Исследование надежности и точности линейных систем автоматического управления.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2024
Просмотров: 96
Скачиваний: 0
52
Сравнивая эти формулы между собой, подучаем
|
т' |
N |
Тг |
|
|
|
|
|
|
|
т ' + т" |
П |
%' + т/ |
(5 .39) |
|
|
|||
Из формулы (3 .3 8 ) |
следует, |
что |
|
|
|
f |
i - K r |
|
(3. 40) |
|
Г |
Яг |
|
|
|
|
|
||
§ |
4 . Двойные и модулярные неравенства |
|
||
I . Основные понятия и определения. Рассмотрим необходимые поня |
тая и свойства неравенств для обоснования оценок надежности и точно
ста линейных управляемых |
систем [ 6 2 ] . |
|
|
|
|
||||||
Пусть |
Л |
*-множество действительных чисел. |
|
Тогда для |
любых |
||||||
элементов |
а |
и |
ё |
из |
Л |
имеет место одно и |
только одно из |
||||
соотношений: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а - 8 , а >ё и а < ё . |
|
|
|
|
|||||
Обозначим через |
х |
любой элемент подмножества |
X |
множества Л |
|||||||
действительных чисел. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Определение. |
Совокупность неравенств х > а |
|
и |
X < 8 |
при |
||||||
условии (X < В |
называется двойным неравенством |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
U < X |
< В . |
|
|
|
(4 . 1) |
|
Если ЗС > -а |
и |
X |
i ё |
, |
то при указанном условии |
имеем |
|
||||
|
|
|
|
|
и |
< X |
^ ё |
|
|
|
(4 . 2) |
В частном случае |
при |
8 - |
& |
двойное неравенство |
(4,2) становится |
||||||
равенством |
х |
= О, . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S3 |
|
|
|
|
|
|
Предположим, |
что значения |
х |
ограничены числами |
Z я |
% |
||||
При этом условии |
х |
можно представить в |
виде |
|
|
|
||||
|
х = г + л { а - г"), |
|
|
|
(4.3) |
|||||
где |
X - параметр, принимающий'значения |
от С |
до i |
. Вычитая |
||||||
из |
обеих частей равенства |
(4.3)долусущ у |
границ С = ~L(z + А) |
, |
||||||
находил |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
CC-I = ( л - £) (?- г) t |
O u < j . |
(4.4) |
|||||||
Из |
выражения (4 .4 ) |
получаем |
|
|
|
|
|
|
||
|
I X - 1\ 6 J | X - г\ . |
|
|
|
|
(4 . 5) |
||||
Полагая в выражении |
(4 .5 ) |
h = £ |
j 2 |
- Z j |
, |
имеем |
|
|
Определение. Неравенство, содержащее переменную под знаком абсолютной величины, называется модулярным неравенством.
Преобразуя модулярное неравенство ( 4 . 6 ) , получим двойное неравенство
е - к |
* |
х * |
с + я . |
и . ? ) |
|
Обозначим через х '= |
i n f |
X |
и х "= |
Su/i |
X - точные нижние и |
верхние границы значений |
X . |
|
|
||
По определению точных границ из |
(4 .7 ) |
получаем |
|||
х ' = i n f X = С - к |
(4 . 8) |
||||
и |
|
|
|
|
|
X “= би/i X ~ С + к . |
( 4 . 9 ) |
54
Учитывая |
( 4 . 8 ) |
и ( 4 . 9 ) |
, |
имеем |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
ос " - |
х |
‘ = 1% - |
г I |
= |
2 А . |
|
|
|
|
(4.10) |
||||
Пусть теперь значения |
х |
лежат вне промежутка межпу |
Z |
и |
Z |
|||||||||||||
Из этого условия следует, |
что значения X |
удовлетворяют |
модуляр |
|||||||||||||||
ному неравенству |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
IX - i \ > fi .. |
|
|
|
|
|
( 4 . I I ) |
||||||
|
|
2 . |
Системы двойных и модулярных неравенств. |
|
|
|
||||||||||||
|
|
Пусть |
Л |
Л - |
пространство |
п |
- |
мерных векторов ( |
х |
, , |
. х л) |
|||||||
с |
координатами |
X j |
|
из поля |
Л |
действительных чисел. |
|
|
|
|||||||||
|
|
Определение. |
Системой двойных линейных неравенств называется |
|||||||||||||||
совокупность неравенств ввда |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
с , * а „ х ' + a , z х г + . . |
* |
|
Хп 6 S t г |
|
|
|
||||||||||
|
|
с г < a Zf х , + а гг x z + . . . + &2П Хп * £ г , |
|
|
(4. 12) |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
ст * а т , х , + а т г <кг + . . |
+ а тп х а « £ т г |
|
|
|
||||||||||||
где |
tZij |
, |
С i |
и |
6 i |
- |
элементы из |
поля |
Л |
действительных чисел, |
||||||||
a |
X j - |
действительные переменные. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
* Систему неравенств |
(4 .1 2) |
можно записать |
в виде |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с ; |
-. |
] > > / |
* / |
* |
S i |
( г |
= |
|
|
|
(4 .13) |
||
|
|
|
|
|
|
|
Г |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
или |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ci * |
J i ( x |
, , . . . , x a ) s |
i i |
|
= |
|
|
(4 .14) |
|||||
где |
f i |
- |
линейные формы |
п |
переменных. |
|
|
(а */ ,..., ао„) |
||||||||||
Решением системы неравенств (4 . 12) называется |
элемент |
|||||||||||||||||
из |
<Яп |
. |
удовлетворящий всем данным неравенствам. Задача решения |
системы неравенств заключается в том, чтобы найти множество ее решений.
В некоторых случаях требуется при дополнительных условиях выделить из .множества решений либо положительные, либо отрицатель ные решения. Так например, многие задачи линейного программирова ния сводятся, в конечном счете, к определению неотрицательных ре шений систем неравенств.
При решении и доказательстве неравенств имеет широкое приме нение общий признак эквивалентности.
Две системы двойных линейных неравенств называются эквивалент ными, если они имеют одно и тоже множество решений.
Применяя свойства эквивалентности двойных неравенств, преоб разуем систему (4.13) к следующему виду
|
|
|
к |
+С{ |
|
|
|
|
хг |
z |
|
|
|
||
Из системы (4.15)нолучаем |
|
|
|
|
|
|
|
к - С ; |
QiJ |
XJ |
|
$i + Ci |
^ |
S{ |
С i |
Z |
|
~ г |
4 |
|
2 “ |
||
ю т |
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
Sj |
|
|
Si - C j |
||
И ач |
Т |
|
4 |
||||
Z |
|
|
<2 |
|
|||
|
|
|
|
||||
Л ' |
|
|
|
|
|
|
|
Обозначим через к = |
|
я |
A; = -jf(S; |
ч р и . |
|
||
С учетом этих обозначений запишем |
систему (4 .17) |
в виде |
|||||
|
|
i |
|
* h i |
( i= |
1,m ) . |
(4 . 15)
(4 .1 6)
(4 .1 7)
(4 .1 8)
Определение. Совокупность неравенств, у которых переменные находятся под знаком абсолютной величины, называется системой мо дулярных неравенств.
56
Преобразуя систему модулярных неравенств ( 4 . 1 8 ) , имеем
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
C i - A i |
|
< |
a {j х. ± |
e ^ f i i (i = i^h) . |
(4Л9) |
||
|
|
|
|
Г |
1 |
|
|
|
Отсюда следует, |
что |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
с “ |
Т . а у х / |
, е < ■ |
|
|
|
|
|
|
|
i zi |
|
|
|
|
Таким образом, системы (4 . 13) и (4.18) являются эквивалентны |
|||||||
ми. Если система неравенств |
(4 . 1 2 ) имеет решение, то она называетг |
|||||||
ся совместной. Множество решений совместней системы (4 .12) |
являет |
|||||||
ся выпуклым множеством. |
|
|
|
|||||
|
Пусть даны две системы односторонних неравенств |
|
||||||
Z |
e |
y * / |
« |
с * |
“ |
|
>6< < * * |
|
Г |
1 |
|
|
С{ < |
, |
Г - * |
|
|
при условии, ЧТО |
Ь ; . |
|
|
|
||||
|
Преобразуя эти системы неравенств, получаем |
|
||||||
|
|
п. |
|
|
, |
|
Si + C i |
|
|
Y |
а , , |
|
|
А: + Ci |
(4.20) |
||
|
</ |
|
^ |
Ci |
||||
|
|
У |
|
|
|
|
J= 1
п/у
X " ' |
п |
X - |
^ + С; |
> |
Si |
+ с,- |
|
(4.21) |
|||||
2 _ |
а У |
/ |
г |
' |
|
|
J - 1 |
|
|
|
|
|
|
Учитывая принятые обозначения S\ и к ,• , имеем
Y |
a i j X j - е . |
* - к . |
(4 .22) |
|
|
|
|
г - 1 |
|
|
|
|
а < / х . - i , |
» i , |
(4.23) |
-i