Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Медич Д. Статистически оптимальные линейные оценки и управление

.pdf
Скачиваний:
63
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
13.81 Mб
Скачать

 

Далее,

полагая u(k) =S(k)x(k),

представим

уравнение

(9-52)

в виде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х ( 6 + 1 ) = Ф ( / г - Н ,

k)x(k)—V(k+l,

k)W-l{k+\,

 

k)G>(k+\,

k)x(k)=0

для

всех

k=û,

1, ... ,

N—1.

Очевидно,

начальное

состояние приво­

дится к нулю уже на первом шаге управления.

Более

того,

из

уравнения

(9-50)

ясно, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W(k)=0'(k+\,

k)W(k+l)Q>(k+'l,

 

k)—a>'{k+\,

k)X

 

 

 

 

XW{k+(\)x¥(k+\,

 

к)Ч'~Цк+\,

 

а)Ф(к+\,

 

k)+A(k)

 

=A(k).

 

 

Тогда из уравнений (9-51)

и

(9-49)

 

следует,

что для

6=0,

М(0) = №(0)— Л ( 0 ) = 0

и

Ѵ"лг = 0,

т. е.

управление

является

«наи­

лучшим».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эти результаты можно было предсказать, попытавшись найти

такое управление u{k)

для уравнения (9-52), при котором x(k+[)

=

=0.

Поскольку

матрица

W(k+l,

k)

несингулярна

для всех

k,

то,

очевидно,

 

 

 

«(£)=— W-*(k+l,

k)0(k+\,

 

k)x(k).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Однако если матрица 4r(k+l,

k) сингулярна,

то этот

результат

бесполезен. В этом случае матрицу передачи

обратной

связи

мож­

но определить из первой строки в уравнении

(9-53).

 

 

 

 

 

 

Пример 9-2. В качестве более частного примера рассмотрим ска­

лярную

систему

 

x(k +

\)=x(k)+2u(k)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для

6=0,

I

 

 

N—1, и

пусть критерий

качества

имеет вид:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/д, =

х 2 ( Л О - И р Е и Ч '

— О.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

і=.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

ß — положительная постоянная.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для

этой

задачи

Ф ( £ + 1 ,

k) = \\

W(k+\,

k) =2;

A (N) = W(N) = 1;

A(N—l)=

 

...

= Л ( 1 ) = 0 ;

B(N—\)=

 

...

= ß ( 0 ) = 4 ß .

 

 

 

 

 

 

Тогда из уравнений (9-47) и (9-50)

получаем:

 

 

 

 

 

 

 

 

=

_

[Aw(k +

i) + 4pj-> 2W(k + 1 )

 

 

 

— W(k-\-

П

 

 

 

s(k)

=

2 [ r

( f

e | 1

) +

p]

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W2

(k + 1)

 

 

 

 

 

 

W{k+\)

+ $ — — ^ w

для k = N — 1 0 при W(N) =

\.

Замечая, что

— W (k)

 

'2 [W- (fe) + p]

иподставляя сюда выражение №(&), получаем рекуррентное соот­

ношение для коэффициента передачи обратной

связи

с „

n

2ßS(fe)

_

S (к)

°^

Ч-

2 [— 2р5 (Ä) +

H

1 — 2S (fe)'

390

где k—K—1, ... , 1. Можно видеть, что граничным условием дли

этого соотношения будет равенство

 

S(N—

 

 

— W(N)

=

— 1

 

 

 

1 ) -

2[Г(/ Ѵ ) +

р] ~~

2 ( ß + 1)

'

 

С помощью указанного рекуррентного соотношения

получаем

табл. 9-1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

9-1

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

N — 1

- 1 / 2 ( р +1 )

 

 

Р / ( Р + 0

 

N — 2

- 1/2 ( Р + . 2 )

 

 

Р/(Р +

2)

 

1

_ 1 / 2 ( р

+ І Ѵ - 1 )

 

 

ß/(ß +

tf-l)

 

0

-

1/2(Р +

N)

 

 

PAP +

W)

 

Из табл. 9-1 ясно, что общее

выражение для коэффициента пе­

редачи обратной связи имеет вид:

 

 

 

 

 

 

 

 

S

W =

2 (ß -f- TV - é) '

 

 

 

где &=0, 1, ... , N—1. Уравнение

системы

теперь примет вид

 

1) = X (£)

 

1

 

 

+

ІѴ — k — 1

 

x (fe +

p +

/ v _ f e

x (k) =

— ß +

y v _ £ ^ (k).

Если,

например,

положить $^N,

 

то S(&)

— l/2ß и

 

х( А + 1 ) = [ l - - p - ] x ( A ) .

Вэтом случае вес управляющего усилия в критерии качества значительно превышает вес конечной ошибки. Это приводит к ма­ лым значениям коэффициента передачи, точнее, к малой отрицатель­ ной величине, постоянной для всех к. Очевидно, управление очень

мало

влияет

на конечную

ошибку и в пределе при ß>-оо не

влияет вовсе, т е. x(k+l)=x(k),

что приводит к x(N)

= х ( 0 ) .

 

Из табл. 9-1 для ß>JV

имеем ЩО) « 1 и поэтому

в силу

урав­

нения

(9-51)

М ( 0 ) » 1 .

Тогда

значение

критерия качества составит

Ѵ*=хЦ0).

 

 

 

 

 

 

 

Если же положить

ß = 0 , т. е. если

в критерий качества

входит

только конечная ошибка, то

 

— 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

(k) = 2 (N к)

 

 

26*

 

 

 

 

 

 

 

391

и абсолютная величина коэффициента Передачи

обратной

связи Мо­

нотонно

возрастает от 1/2JV при

&=0 до

1/2

при

£=JV—1.

Из

табл.

9-1

также ясно,

что W(0)=0

при ß = 0,

поэтому

критерий

ка­

чества

в

этом

случае

Ѵ ІУ=0 .

Это

означает,

что конечная ошибка

равна

нулю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Очевидно,

другие

значения

ß в диапазоне

0 < ß < o o

позволяют

получить качество управления, лежащее где-то между двумя рас­ смотренными здесь экстремальными случаями.

9-3. СТОХАСТИЧЕСКАЯ З А Д А Ч А

Решение задачи стохастического линейного регуля­ тора, поставленной в § 9-1, получим, в основном следуя методу, «спользованному в предыдущем параграфе для решения детерминированной задачи. Так же как и при исследовании детерминированной задачи, обозначим:

 

 

N

 

Ѵдг =

гаіп..

rain E I£

[x' (i) A (j) x {i) - f

 

 

u(0)

u(N-l) ^.=

]

 

- f

и' (i -

1) В (i -

1) и (i - 1 )] J.

(9-54)

В уравнении (9-54) требуется проводить минимиза­ цию по физически реализуемым управлениям u(k), k = 0, l,...,N—1, т. е. по управлениям, удовлетворяющим уравнению (9-5).

Одношаговая

задача

 

 

 

 

Для одношаговой

задачи оптимизации

с

началом

в момент УѴ1 и окончанием

в момент N запишем:

V, =

min E [x' {N) A (N) x (N) +

и' {N -

1) X

 

u(N— 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

XB{N-

l)u(N—

1)].

 

(9-55)

Согласно уравнению (9-1)

 

 

 

 

 

х(Ы)=Ф{Ы,

N—l)x(N—ï)

+

 

 

+ T(N,

N—l)w(N—l)+W{N,

N-l)u(N-l)

и уравнение

(9-55) принимает вид:

 

 

 

Ѵ \ = min Е [(Фх +

Гда +

Wu)' А (Фх + Vw + Щ

+ и'Ви] =

и

 

 

 

 

+ т'Г'АФх

-4-

= min Е [х'Ф'АФх + х'Ф'АТхю+х'Ф'АЧи

"+ хю'Т'АЧи + т'Г'АГ

w + и'Ч'АФх

- f u'W'ATw

+

 

 

+ «'

(W'A¥-\-B)u],

 

 

392

где

 

 

 

 

 

 

x = x(N—\);

w = w{N— 1); u = u(N— 1);

Л = Л ( # ) ;

B = B(N—

1);

ф = ф(ІѴ,

ІѴ—1);

 

Г = Г(ЛГ, TV—1 ), W = W(N,

N—\).

Указанная

здесь

операция

усреднения

проводится

по x, w и и.

 

 

 

 

 

 

Заметим,

что все

слагаемые

в квадратных скобках

являются скалярами,

и

матрица

А симметрическая.

Поэтому второе и четвертое слагаемые равны, так же как попарно равны третье и седьмое, пятое и восьмое слагаемые. Следовательно,

 

V, =

min Е [х'Ф'АФх

+

2х'Ф'А?хю +

2х'Ф' AWu - f

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

2даТ'ЛЧГи +

w'V'AVw +

а' (Ч?'ЛЧ7 + В) и].

(9-56)

Согласно § 9-1 в рассматриваемой

модели х(і)

яѵи(і)

статистически

независимы

для

 

всех

і = 0,

1 . . . Так

как

{w(i);

і = 0, 1

. . . } —

случайный

процесс

с нулевым

сред­

ним,

то второе слагаемое

в

правой

части

уравнения

(9-56) обращается

в нуль, т. е.

 

 

 

 

 

 

 

 

E[2x'{N—

1)Ф'(М,

N—l)A(N)T(N,

 

 

N—l)w(N—l)]=*.

 

= 2E[x'(N—l)]0'(N,

 

N—\)A{N)T{N,

 

 

N—\)X

 

 

 

 

 

XE[w(N—\)]

 

= 0.

 

 

 

 

 

 

Кроме того, поскольку требуется, чтобы управление

было физически реализуемым, т. е.

 

 

 

 

 

 

 

 

u(N—l)=py-i[z4N—\),

 

 

 

х(0)1

 

 

 

а в

рассматриваемой

модели

системы

w(j)

и z(i)

ста­

тистически независимы

для

всех

г = 1 , 2

 

то

 

E[2w'{N—\)T'{N,

N—l)A(N)W(N,

N—\)u(N—l)]

 

=

= 2E[w'(N—l)]T'(N,

 

N—\)A(N)W(N,

 

 

N—\)E[u(N—\)).

Отсюда следует, что четвертое слагаемое в правой части уравнения (9-56) также обращается в нуль, по­ скольку имеет нулевое математическое ожидание.

Тогда

Ѵ1 =

min;£ [х'Ф'АФх + 2х'Ф'А Wu

+

+

w'V'AVw + и' (ЧГ'ЛЧ? + В) и].

. (9-57)

Согласно § 3-3 одно из свойств условного математи­ ческого ожидания состоит в том, что Е(х) = Е[Е(х\у)], где внешняя операция усреднения в правой части ра­ венства проводится по у. Используя этот результат, за­ пишем уравнение (9-57) в виде

V, = m i n

E {Е [х'Ф'АФх

+

2х'Ф' АЧи - f w'Y'ATw -f-

 

+

u'(47M47 + ß ) u | 2 * ( A ' - 1),

*(0)]},

(9-58)

где внешняя операция

усреднения

проводится

по

z*(N— 1).

 

 

 

 

 

 

Хотя внутреннее математическое ожидание является

условным относительно х(0)

и z*(N—1),

внешнюю

опе­

рацию усреднения можно

проводить по одному

z*(N—1),

поскольку х(0)—неслучайный вектор. В этой связи

заметим,

что

плотность

распределения

вероятностей,

соответствующая внутреннему математическому

ожида­

нию, имеет вид f = f(x,

w,

u\z*).

 

 

 

Теперь ясно, что критерий качества можно миними­

зировать,

минимизируя

по и

внутреннее

математическое

ожидание

в уравнении

(9-58)

для всех z*(N—1)

и

х(0).

Условие физической реализуемости требует, чтобы

управление

было некоторой

детерминированной

функ­

цией х(0)

и случайного вектора z*(N—1).

Поэтому

два

слагаемых

в

правой части

уравнения (9-58), в

которые

входит вектор

управления

и,

будут иметь

вид:

 

 

Е[2х'Ф'A4 u\z*{N— 1), х(0)] =

=2E[x'\z*{N—\), х{Щ]Ф'А4и;

E[u'(W'AW + B)u\z*(N— 1), x(0)] = u'C¥'AW + B)u.

Тогда, взяв от внутреннего математического ожида­ ния в уравнении (9-58) градиент по и и приравнивая его нулю, получим выражение

2E{x'\z*(N—\),

х{0)]Ф'АЧ + 2и'(4'А4

+ В) =0.

Транспонируя это выражение, решая полученное уравнение относительно и и вновь вводя аргументы, по­ лучаем:

u(N— 1 ) = W{N,

N—\)A(N)4(N,

N—\)

+

+ B(N—l)]-^'(N,

Ы—1)А(Ы)Ф(Ы,

N—l)x

XE[x(N-l)\z*(N~\),

x(0)].

 

Здесь использована

симметричность

матриц

A(N) и

B(N—1).

 

 

 

394

Поскольку E[x(N\)\z*{N1),

x(0)]

является про­

сто текущей оптимальной оценкой состояния

x(N1),

имеем:

 

 

 

 

u(N—\)=—[W'(N,

N—\)A(N)4t{N,

N—\)

+

ХФ(ІѴ,

N— \fx(N—

\\N— 1).

 

(9-59)

Сравнивая уравнения (9-59) и (9-12), можно видеть, что оптимальное управление для одношаговой задачи линейного стохастического регулятора совпадает с ре­ шением аналогичной детерминированной задачи с заме­ ной x(N—1) на x(N—1J АЛ1). Иными словами, получен первый результат для доказательства принципа разделе­ ния: оптимальное одношаговое управление представляет собой текущую оптимальную оценку, умноженную на матрицу передачи детерминированного регулятора, при­ чем обе вычисляются независимо.

Как и в детерминированном случае, введем матрицы

W(N)*=A(N) и

S(N—\)=—{W'(N,

N—\)W(N)W{N,

N—\)

 

+

+ B(N—l)\-iW(N,

N—l)W(N)G>(N,

N—l)

(9-60)

и запишем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u(N—

\) = S{N~

1)JC(A/—

1 f ІѴ — 1).

 

(9-61)

Вычислим Vu подставляя (9-59) в уравнение

(9-57)

при A(N)

= W(N).

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

V, = £ [x'Ф'ШФх -

2х'Ф'WW

(WWW

+

By 1 чГ'"7Фх +

-f- w' Y'WVw + x^'WW

(W'WW-\- B)~ Ч - 'ГФ

x).

Упростим это выражение, замечая вначале, что

x{N-l\N-

 

l) = x[N

— \)-x(N

1 \N

1).

Тогда, обозначая

символом

Л

матрицу

fflW*!*(^'WW-b

+ B)-1WWd>,

можно

преобразовать

второе

и

четвертое

слагаемые следующим

образом:

 

 

 

 

 

— 2х'Ах-Іг

х'А

х =

— 2х)'Ах

—— (x -f- х)'А

— х)==

== — х'Ах-\-х'

Ах

— х'Ах~\-

х'Ах

=

х'Ах

 

х'Ах,

где использована симметричность матрицы Л.

395

Следовательно,

V, — Е [х'Ф'УРФх - х'Ф'ЧРЧг (WWW + В) -*ЧГЧРФх + + х'Ф'ЧРФ (WWW+ В) ' 1Ч'№Фх + т'\YWVw) =

= Е {х'Ф' [W - WW (WWW + В)- 'WW] Фх} +

+ £ [ З с ' Ф W

-

f

By *ЧГѴРФx + о/Г'ГГш]. (9-62)

Первое слагаемое в правой части уравнения (9-62) аналогично значению Ѵ4 для детерминированной задачи, за исключением того, что теперь в этом выражении при­ сутствует оператор математического ожидания.

Второе слагаемое в уравнении (9-62) обусловлено имеющейся в задаче неопределенностью, а именно ошибкой фильтрации и возмущением системы. Это вто­ рое слагаемое можно вычислить следующим образом. Пусть Кц — элементы матрицы Л, а г\ц — элементы сим­ метрической матрицы T'WT размера рХр. Тогда

( п

E[x'Ax-{-w'VWrw]

 

=

П

, w ~

 

 

P

Р

 

 

2

2 bj

Xi

X

j +

2

S

 

-HjWiWj

l=\

/=1

 

 

 

i = l

/ = 1

 

 

n

n

 

 

 

p

 

p

=

2 2

 

^

j

+

2

TilijQïj,

 

г = і / = і

 

 

 

/ = i

/ = i

где PU элементы

корреляционной матрицы

ошибки

фильтрации

P(N— \\N—

\)=Е

 

[S(N—\\N—\)x'{N—

— 1|УѴ—1)],

a qa — элементы

корреляционной

матрицы

возмущения

системы

 

 

Q(N—\)=E[w(N—\)w'(N1)].

Обозначим это слагаемое

a(N1).

 

 

С другой стороны, заметим, что

 

 

E [x'Ax + w'T'Wrw]

= E {Sp [Ахх' +

 

 

+ T/WTww']}

= Sp(AP

+

T,WTQ).

 

Для того

чтобы

результаты

настоящего параграфа

по возможности были близки к результатам

решения

детерминированной

задачи, введем

матрицу

 

M=Ф' [ W— WW ( W' WW +

B)-iX¥'W]<$>,

 

упрощая тем самым уравнение (9-62).

Теперь введем вновь аргументы и перепишем резуль­ таты, полученные для одношаговой задачи оптимального 396

линейного

стохастического регулятора в виде

 

 

 

u(N-l)

 

=

S(N~l)2(N~\\N-l);

 

 

 

 

( 9 - 6 3 )

 

S {

N -

\ )

= -[4T(N,

 

N-l)W{N)V(N,

 

 

N - l )

+

 

+

B(N-\)]-LW'(N,

 

 

N

1) W ( / V ) Ф ( І Ѵ ,

N - l ) ;

( 9 - 6 4 )

 

 

 

 

 

 

W(N)=A{N);

 

 

 

 

( 9 - 6 5 )

 

V^E[x'(N

~

1) M (N -

1) x{N -

l)] +

a (N -

1 ) ; ( 9 - 6 6 )

M(N~

 

1) =

Ф'(ЛЛ

tf- 1 ) { Г ( / Ѵ ) - Г ( У Ѵ ) Т ( / Ѵ ,

 

У Ѵ - 1 ) Х

X l ^ ' W

/ V - 1)"7(іѴ)Т(/Ѵ,

/ V - [)-\-B(N-

 

1)]-'Х

 

 

 

X Х ? ' N

- l

)

W

( Л / ) } Ф(Ы,

N - i y ,

 

( 9 - 6 7 )

a(W — 1) =

£ {;?(W -

 

 

 

1)Ф'(#,

Л/ - 1)

X

X

4 7 ( W ,

Л/ -— 1 ) [47' (N,

 

W —

1 ) U 7 ( W ) 4 7 ( W ,

 

+

 

+ B ( N -

I ) ] " 1 47'(Л/',

ZV -

1 ) Г ( І Ѵ ) Ф ( М ,

W

-

1)Х

 

XMN-

 

 

l\N-l)

+ w'(N—

1 ) Г' (/V,

 

tf-

 

\)W(N)X

 

 

ХГ(Л/, л/ -

і)да(іѵ-

i ) } = f î [ t t i ' ( ^ -

i ) X

 

XV'(N,

N

-

1)Г:(Л')Г(Л', N -

l)w(N-

1 ) -

-

J C ' (

W -

 

 

1 ) Ф ' ( ^ . Nl)W{N)W{N,

 

 

N—l)X

 

 

 

 

X S ( N - l ) x ( N — l \ N — l ) ] .

 

 

 

( 9 - 6 8 )

 

Двухшаговая

 

задача

 

 

 

 

 

 

 

 

Переходя к двухшаговой задаче, запишем:

 

Ѵ'я =

min

m\t\E{\x'{N-l)A{N

l)x(N~

 

1) +

 

 

 

2 ) u ( t f - l )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

u' (N -

2) В(N

-

2)u(N

-

2)]

+

 

 

+

[x'

(M)A(N)X(N)

 

+ U'

 

 

 

 

(M-l)B(N-l)u(N-l)]},

где операция усреднения проводится по x(N1),

x(N),

u(N2)

и и (N1),

причем

требуется,

чтобы

управления

u(N2)

и u(N1)

были

физически

реализуемы.

 

Используя принцип

оптимальности,

имеем:

 

 

 

Vt

=

 

 

 

 

 

minE[x'(N—l)A(N-l)x(N—J)-\-

 

 

 

- f

и'\Н

-

2)B{N

- 2 )

и {N ^

2),-f V,].

 

(9-69)

397,

Из уравнений (9-66)

и (9-68) следует:

 

 

 

£{Vi)=E{E[x,(N—l)M(N—l)x(N—l)]+xi(N—l)}

 

 

=

 

= E[x'(N—l)M(N—l)x(N—l)]

 

 

+

a(N—l).

 

Поэтому уравнение (9-69) можно записать

в виде

 

У2

= тіп Е[х'

(N-

\)A{N—

\)x{N

- 1)+

 

 

 

u(/V—2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+u'(N

-

2) В {N - 2) u{M -

2) -f- je' (ЛГ - 1 )

M {N -

1) X

'X*(W—

 

-

lj = min E[x'

{N-

 

1)W(N—\)X

 

 

 

 

 

u(N—2)

 

 

 

 

 

X x ( i V - l) +

u' ( t f -

2)ß(A/ - 2 ) a ( i V — 2 ) ] + с ф Ѵ - І ) ,

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(9-70)

 

Г ( І Ѵ 1 )

= Af(tf— l)+A(N—

1).

 

 

 

 

 

 

Ясно,

что

a (N1)

можно

вынести

из-под

знака

минимума, поскольку его значение не зависит

от

выбо­

ра u(N—2).

 

 

 

 

 

 

 

 

a(N—1)

За

исключением

аддитивной

постоянной

уравнение

(9-70) имеет

ту

же

форму,

что

и

уравнение

(9-55) для одношаговой задачи. Значения индексов вре­ мени здесь, разумеется, на единицу меньше, чем в урав­ нении (9-55), а матрица W (N) =A(N) заменяется на

W(N—l)=M(N—l)+A(N—l),

чтобы получить подобное уравнение. Поэтому, повторяя

те же действия, что и ранее, получаем:

 

 

 

 

и (N - 2) =

S (N -

2) x (N - 2\N -

2);

S(N

— 2) =

— [¥'(N

1,

N -2)W{N-

1)47(ІѴ- 1,

N — 2) +

B(N — 2)}-1V'(N—

1, N —

 

2)W{N—\)X

 

 

 

Х Ф ( # -

1,

N-2);

 

 

 

V2

= E [x' (N — 2) M{N-2)x

(N - 2)] - f a (N — 2);

 

M(N

— 2) =

<b'{N—l,

 

N —

2){W(N—l)~

~W{N -

1 ) Ч Г ( # - 1, /V — 2)[ЧГ ' (/V— 1,

W - 2 ) X

Х Щ Ѵ - 1)Ч7(/Ѵ- 1,

A / - 2 ) + ß ( / V - 2 ) ] " 1 X

Х ^ ' ( ^ - 1 .

N - 2 ) № ( J V - 1 ) } Ф ( / Ѵ

— 1 ,

УѴ-2);

a(N-2)

= a(N -

1) + E [w' (N - 2)V(N

-

1,

# - 2) X

XW(N~

І ) П ( І Ѵ ~

1,

і Ѵ - 2 ) м ) ( Л ^ - 2 ) — A : ' ( / V — 2 | i V - 2 ) X

Х Ф ' ( І Ѵ - 1 > M-2)W(N-l)W(N-l,

 

N — 2 )X

 

 

Х 5 ( Л ^ - 2 ) ж ( Л ^ - 2 | У Ѵ - 2 ) ] .

 

 

398

Особо следует отметить физический смысл слагаемо­

го

a(N—2).

Это

слагаемое учитывает влияние на каче­

ство управления

ошибки

оценки и возмущения

системы

в

моменты

N—2

и N—1

и 'представляет собой

«цену»,

которую приходится платить за то, что система подвер­ жена случайным возмущениям и не удается точно опре­ делить состояние системы.

Хотя выражение для Ѵ2 здесь имеет более сложный характер, чем в детерминированной задаче, заметим, что расчет оптимального управления для двухшагового процесса является сравнительно простым. Матрицы пе­ редачи обратной связи S(N—2) и S(N—1) вычисляются точно так же, как и в детерминированной задаче и ис­

пользуются

в

сочетании

с

оптимальными

оценками

x(N2\N—2)

 

и x(N—

1 \N—

1)

при

формировании сиг­

налов управления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(71)-шаговая задача

 

 

 

 

 

 

 

 

Как и в детерминированной задаче,

 

при

/ ^ З

получим

оптимальное

управление

 

в

момент

времени

N—/+1

для

процесса, состоящего из /1 шагов,

опи­

сываемое следующими

соотношениями:

 

 

 

» 7 ( л / - /

+

2) =

Ж ( / Ѵ - /

+

2) +

Л ( / Ѵ - / + 2 )

(9-71)

S(N-l

+

\) =

-[W(N-j

 

 

+

2,

 

J V - j

+

l ) X

 

XW(N-j

 

+ 2)V(N-j-r-2,

 

 

N-j+l)

 

+

 

+

B(N-j

 

+ \)]-1W(N-j+2,

 

 

 

Л ' _ / +

1)Х

Х ^ ( Л > - / + 2 ) Ф ( . У - / +

2,

/ Ѵ - / + 1 ) ;

(9-72)

— / +

1) =

5(Л/

— / + 1 ) х ( / Ѵ — / +

1|Л^ — / + О; (9-73)

Ѵ*-і = £ [ • * ' ( # - / + l ) A f ( t f - / + ! ) • * ( # - 7 + 1 ) ] +

 

 

 

 

_ f _ a ( t f _ / + l ) ;

 

 

 

(9-74)

М ( Л Г - ] + 1) =

Ф ' ( Л Г - / +

2,

M - /

- f l ) {W{N-j

 

4 - 2 ) -

-W(N-j

+

2)V(N

- / 4 - 2 ,

N _ / + 1 ) [ Ч Г ' ( # - / +

2,

/V - / 4- 1 ) W (N - / 4- 2) 47 (/V - / + 2 , /V -

/ 4-1 ) 4-

4 - ДУ Ѵ- /4 - 1 ) ] - 1 Ч7 '(Л / - /4 - 2,

N-j+l)W(N-j

 

+

2)}X

 

 

Х Ф (

І Ѵ

- /

+ 2

,

/ Ѵ - / 4 - 1 ) ;

 

 

(9-75)

399

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ