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

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

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

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