
- •Глава 1. Оптимизация статических объектов 6
- •Глава 2. Основы линейного программирования 22
- •Глава 3. Способы описания динамических систем 34
- •Глава 4. Применение вариационных методов для поиска
- •Глава 1. Оптимизация статических объектов
- •1.1. Понятие статических и динамических объектов
- •1.2. Задача нелинейного программирования
- •Задачи на условный экстремум, неопределенные множители Лагранжа
- •1.4. Пример применения метода неопределенных множителей Лагранжа для поиска наибольших значений функций
- •1.5. Общая постановка задачи линейного оценивания параметров
- •Глава 2. Основы линейного программирования
- •2.1. Постановка задачи
- •2.2. Основные геометрические фигуры в линейном программировании
- •Экстремальные точки
- •2.4. Основные теоремы об экстремальных точках
- •2.5. Симплексный метод решения задач линейного программирования
- •2.6. Учет ограничений типа неравенств
- •2.7. Поиск начальной экстремальной точки
- •Глава 3. Способы описания динамических систем
- •3.1. Передаточные функции
- •3.2. Описание в форме Коши
- •3.3. Управляемость, наблюдаемость, стабилизируемость, обнаруживаемость
- •3.4. Понятие фильтра и общая задача регулирования
- •Глава 4. Применение вариационных методов для поиска оптимальных управлений
- •4.1. Понятие линейного пространства
- •4.2. Функционал и его вариация
- •4.3. Вычисление вариации функционала
- •4.4. Задача Эйлера
- •4.5. Применение уравнения Эйлера для поиска оптимального закона управления
- •4.6. Уравнение Эйлера – Пуассона и его применение
- •4.8. Неопределенные множители Лагранжа в вариационном исчислении
- •Глава 5. Вариационные задачи с подвижными границами
- •5.1.Основные виды задач с подвижными границами
- •5.2. Скольжение граничных точек по заданным траекториям
- •Глава 6. Принцип максимума
- •Постановка задачи поиска оптимального управления
- •Пояснения к получению принципа максимума
- •6.3. Динамическое программирование
- •Примеры применения динамического программирования
- •Глава 7. Аналитическое конструирование регуляторов (акор)
- •7.1. Постановка задачи
- •7.2. Решение задачи акор
- •7.3. Уравнение Риккати
- •7.4. Общие свойства решения уравнения Риккати
- •7.5. Способы решения уравнения Риккати
- •7.7. Метод диагонализации
- •Глава 8. Случайные процессы в системах управления
- •8.1. Описание случайных процессов
- •8.2. Стохастические дифференциальные уравнения
- •8.3. Прогнозирование (оценивание) значений случайных величин с использованием закона распределения
- •8.4. Линейное оценивание значений случайных величин
- •Глава 9. Фильтр калмана
- •9.1. Постановка задачи
- •9.2. Основные принципы получения формул дискретного фильтра Калмана
- •9.3. Получение формул фильтра Калмана
Пояснения к получению принципа максимума
1. Изменение начальных условий. |
|
|
|
|
||||||
δx = x |
(τ ) − x (τ) = ε ( |
dxн |
− |
dx |
) |
при t =τ , |
x |
н |
– движение при |
|
|
|
|
||||||||
н |
|
dt dt |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
u н (t ) = u (t ) + δ(t) ,
δx = ε{ f [( xн (τ ), u н (τ )] − f [x (τ ), u(τ)]} ≈
ε{ f [x (τ ), uн (τ )] − f [x (τ ), u(τ)]}.
Линеаризация уравнений.
-
d [δx j ]
n
= ∑δxi (t )
∂f j
(x0 , x1 ,..., xn ,u) .
dt
i=0
∂xi
3. Сопряженные уравнения.
dtd < δx (t ), ψ(t ) >=< dtd δx , ψ(t ) >+ < δx (t ), dtd ψ(t) >= 0 .
С учетом линеаризации и смены порядка суммирования:
57
|
n |
|
n |
|
∂f j |
|
dψ |
|
|
|
|
|
∑ δxi (t )[∑ψj ( t ) |
+ |
i |
] = 0 . Откуда |
|
|
|||||||
∂xi |
dt |
|
|
|
||||||||
|
i = 0 |
|
j=0 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
dψ |
|
n |
∂f j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
= −∑ψj (t ) |
, |
i = 0,1,..., n . Это сопряженные уравнения. |
|
|||||||
|
dt |
|
∂xi |
|
||||||||
|
|
j=0 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
4. Введение функции H. |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
H =< f (x , u ), ψ(t) >. |
|
|
|||
5. Получение принципа максимума. |
|
|
||||||||||
δx (τ ) = ε[ f ( x , u н ) − f (x , u )], ε > 0, < δx (τ), ψ(τ) >= − δJ ≤ 0 . |
По- |
|
этому
<[ f ( x , u н ) − f (x , u)], ψ(τ) > не положительно, что означает вы-
полнение неравенства: < f ( x , u н ), ψ(τ) >≤< f (x , u), ψ(τ) > . Поскольку τ произвольно, то для выполнения условия опти-
мальности функция H =< f (x , u ), ψ(t) > должна достигать в любой момент времени наибольшего значения.