Андриевский Б.Р., Фрадков А.Л. Избранные главы теории автоматического управления
.pdf1) |
®¯®à ï âà ¥ªâ®à¨ï |
|
(t) ४ãàà¥â \ |
x |
|||
2) |
á¨á⥬ (13.42) N - ¡«î¤ ¥¬ ¤«ï ¥ª®â®à®£® N >0\ |
3)§ ª b0 ¢ (13.43) ¨§¢¥áâ¥\
4)¯ à ¬¥âàë á¨áâ¥¬ë ¨ 楫ì 㤮¢«¥â¢®àïîâ á«¥¤ãî騬 ®£à ¨ç¥¨ï¬:
|
n;2 |
|
n;2 |
|
||
|
X |
|
X |
|
||
jb0j ; |
i=1 jbij > 0 jy j < |
u |
|
jb0j ; |
i=1 jbij! : |
(13.48) |
®£¤ áãé¥áâ¢ã¥â 0 > 0 â ª®¥, çâ® ¤«ï ª ¦¤®£® y< 0 áãé¥áâ¢ãîâ > 0, >0, 2(0,1) â ª¨¥, ç⮠楫ì (13.40) á y ¨ y ¤«ï ¢á¥å ¤®áâ â®ç® ¡®«ìè¨å k >0 ¢ á¨á⥬¥ (13.39), (13.45), (13.46) á ®£à ¨ç¥¨¥¬ jukj< u.
®ª § ⥫ìá⢮ â¥®à¥¬ë ®á®¢ ® ¨á¯®«ì§®¢ ¨¨ äãª- 樨 ï¯ã®¢ V (x) = k ; k2. ëè¥ãª § ë© «£®à¨â¬ ¡ë« ãá¯¥è® ¯à¨¬¥¥ ª § ¤ ç ¬ ¤ ¯â¨¢®£® ã¯à ¢«¥¨ï ¬®¤¥-
«ìî ¡àîáᥫïâ®à á ¢¥è¨¬ ¢®§¡ã¦¤¥¨¥¬, ¬®¤¥«ìî ñá- á«¥à ¨ ¬®¤¥«ìî ãªã誨 { ᨯ®¢ 娬¨ç¥áª®© ॠªæ¨¨ á ä §®¢ë¬ ¯¥à¥å®¤®¬ [31, 149].
¨¦¥ ¯à¨¢®¤ïâáï ¢ ª ç¥á⢥ ¯à¨¬¥à®¢ १ã«ìâ âë ¤«ï ¡àîáᥫïâ®à ¨ á¨á⥬ë ñáá«¥à , á«¥¤ãï [31].
13.4.2. ¤ ¯â¨¢®¥ ã¯à ¢«¥¨¥ ¬®¤¥«ìî ¡àîáᥫïâ®à
¤®© ¨§ ¨¡®«¥¥ ¯®¯ã«ïàëå ¨ ¯®¤à®¡® ¨áá«¥¤®¢ ëå ¬®¤¥«¥© 娬¨ç¥áª®© ª¨¥â¨ª¨ ï¥âáï âਬ®«¥ªã«ïà ï ¬®- ¤¥«ì, ¨«¨ ¡àîáᥫïâ®à. â ¬®¤¥«ì ¡ë« ¯à¥¤«®¦¥ . ìî- ਣ®¬ [192] ¢ 1952£. ¨ ¤¥â «ì® ¨§ãç « áì . ਣ®¦¨ë¬ á
ª®««¥£ ¬¨ [70]. ®¤¥«ì ¡àîáᥫïâ®à |
¢ ¡¥§à §¬¥à®© ä®à¬¥ |
||||||||
¨¬¥¥â ¢¨¤ |
_ |
= A |
|
(B + 1)X |
2 |
|
|
||
|
|
Y |
|
||||||
|
X |
; |
+X |
(13.49) |
|||||
|
|
|
; X |
2 |
|
|
|
||
|
Y_ = BX |
|
Y |
|
|
|
|||
£¤¥ X { ª®æ¥âà æ¨ï ¨á室®£® ¢¥é¥á⢠\ Y { ª®æ¥âà æ¨ï |
|||||||||
¯à®¤ãªâ ॠªæ¨¨\ A B { ¯ à ¬¥âàë (ª®áâ âë ᪮à®á⨠à¥- |
|||||||||
ªæ¨¨). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
áᬠâਢ ¥¬ ï á¨á⥬ |
¨¬¥¥â ¥¯®¤¢¨¦ãî â®çªã ¯à¨ |
||||||||
X = A, Y = BA;1, ¨ ¤«ï ¥ª®â®àëå § 票© ¯ à ¬¥â஢ A B |
|||||||||
íâ ¥¯®¤¢¨¦ ï â®çª |
¥ãá⮩稢 , |
á¨á⥬ (13.49) ¨¬¥¥â |
гбв®©з¨¢л© ¯а¥¤¥«мл© ж¨ª« [70], ¯®¤®¡л© ¨§®¡а ¦¥®¬г а¨б. 13.2. бᬮва¨¬ б«¥¤гойго § ¤ зг г¯а ¢«¥¨п.гбвм ¢ ¬®¬¥вл ¢а¥¬¥¨ tk ¯¥à¥¬¥ ï Y (t) ¤®á⨣ ¥â ᢮¥£®
382
¨á. 13.2. áâ®©ç¨¢ë© ¯à¥¤¥«ìë© æ¨ª« ¡àîáᥫïâ®à .
k-£® «®ª «ì®£® ¬ ªá¨¬ã¬ , ᮮ⢥âáâ¢ãî饥 ¬ ªá¨¬ «ì®¥ § 票¥ ®¡®§ 稬 yk = Y (tk ). ãáâì ã¯à ¢«ïî饥 ¢®§¤¥©- á⢨¥ u(t) ¡ã¤¥â ªãá®ç®-¯®áâ®ï®© äãªæ¨¥©, ¨§¬¥ïî饩 ¯ à ¬¥âà A ¢ ¬®¬¥âë ¢à¥¬¥¨ tk á ãç¥â®¬ ¨§¬¥à¥®£® § - 票ï yk : A = A0 + u(t), u(t) = uk ¤«ï tk t < tk+1. ç¥¨ï ¯ à ¬¥â஢ á¨á⥬ë A0 ¨ B ¯à¥¤¯®« £ îâáï ¥¨§¢¥áâ묨.¥«ì ã¯à ¢«¥¨ï á®á⮨⠢ 㤥ঠ¨¨ § 票© «®ª «ìëå ¬ ªá¨¬ã¬®¢ Y (t) ¤ ®¬ ã஢¥ y á ¯®¬®éìî 楫¥ ¯à - ¢«¥®£® ¨§¬¥¥¨ï u(t) ¢ ¬®¬¥âë ¢à¥¬¥¨ tk. ¨¥ ਧ®- ¢ ï ¬®¤¥«ì "¢å®¤{¢ë室" (13.43) ¯à¨¬¥â ¢¨¤
yk+1 = ayk + buk + 'k |
(13.50) |
£¤¥ a ¨ b { ¥¨§¢¥áâë¥ ª®íää¨æ¨¥âë, 'k { ®£à ¨ç¥ ï ®è¨¡ª ¬®¤¥«¨.
¤ ¯â¨¢ë© «£®à¨â¬ ã¯à ¢«¥¨ï ¢ª«îç ¥â ¢ ᥡï |
«£®- |
|
à¨â¬ ã¯à ¢«¥¨ï ®á®¢®£® ª®âãà |
|
|
^;1 |
|
|
uk = (y ; ^akyk)bk |
|
(13.51) |
®¯à¥¤¥«ïî騩 ®¢®¥ § 票¥ ã¯à ¢«ïî饣® ¢®§¤¥©á⢨ï uk , ¨ «£®à¨â¬ ¤ ¯â 樨, ®á®¢ ë© à¥§ã«ìâ â å ¯à¥¤ë- ¤ã饩 £« ¢ë ¨ ¢ëç¨á«ïî騩 ®æ¥ª¨ ^ ^ ¯ à ¬¥â஢ ¬®¤¥«¨
ak bk
383
¨á. 13.3. à 䨪 Y (t) ¤«ï ã¯à ¢«ï¥¬®£® ¡àîáᥫïâ®à .
¨á. 13.4. ®â¨ç¥áª¨© ââà ªâ®à ¢®§¡ã¦¤¥®£® ¡àîáᥫï- â®à .
384
¨á. 13.5. à 䨪 Y (t) ¤«ï ã¯à ¢«ï¥¬®£® ¢®§¡ã¦¤¥®£® ¡àîáᥫïâ®à (y =2.5).
¨á. 13.6. à 䨪 u(t) ¤«ï ã¯à ¢«ï¥¬®£® ¢®§¡ã¦¤¥®£® ¡àîáᥫïâ®à (y =2.5).
385
®¡ê¥ªâ ã¯à ¢«¥¨ï ( > 0 { ª®íää¨æ¨¥â ãᨫ¥¨ï |
¤ ¯â - |
|||||
樨) |
|
|
|
|
|
|
a^k+1 |
= a^k |
; |
(yk |
; |
y )yk |
(13.52) |
^ |
^ |
(yk |
|
|||
bk+1 |
= bk |
; |
; y )uk : |
|
||
à¨á. 13.3 ¯®ª § |
§ ¢¨á¨¬®áâì Y (t) ®â ¢à¥¬¥¨ t ¤«ï |
楫¨ ã¯à ¢«¥¨ï (13.40) ¯à¨ y = 4:5 ( max Y (t) 3:55 ¤«ï ¥- ã¯à ¢«ï¥¬®© á¨á⥬ë). 뫨 ¢ë¡à ë á«¥¤ãî騥 ç «ì-
ë¥ ãá«®¢¨ï ¨ § ç¥¨ï ¯^ à ¬¥â஢: A0=2\ B=5.2\ X (0)=2\ |
||
Y (0) = 2:5\ =0.095, a^0=1, b0=100. |
|
|
ë«® ®¡ à㦥®, çâ® ¤¨ ¬¨ª ¡àîáᥫïâ®à ¬®¦¥â ®ª - |
||
§ âìáï å ®â¨ç¥áª®© [68], ¥á«¨ ª®æ¥âà æ¨ï ¢¥é¥á⢠A ¬®¤ã- |
||
«¨àã¥âáï ¯® £ ମ¨ç¥áª®¬ã § ª®ã á ¬ «®© |
¬¯«¨â㤮©: |
|
A = A0 |
+ a~cos(!t). ®®â¢¥âáâ¢ãî騥 § ç¥¨ï ¯ à ¬¥â஢ |
|
[68]: A0 |
= 0:4, B = 1:2 a~ = 0:05 ¨ ! = 0:81 : «ï 㪠§ ëå § - |
|
票© ¯ à ¬¥â஢ áãé¥áâ¢ã¥â å ®â¨ç¥áª¨© |
ââà ªâ®à (à¨á. |
13.4). ®áâ ®¢ª § ¤ ç¨ ã¯à ¢«¥¨ï ¨ ¤ ¯â¨¢ë© «£®à¨â¬
г¯а ¢«¥¨п ¥ ¬¥повбп ¢ ба ¢¥¨¨ б а бᬮва¥®© § ¤ - з¥© г¯а ¢«¥¨п ª®«¥¡ ¨п¬¨ ¡аобб¥«пв®а . н⮬ б«гз ¥ A = A0 + a~ cos(!t) + u(t), yk = Y (tk): ç¥¨ï ¯ à ¬¥â஢ á¨- á⥬ë A0 B a~ ¨ ! ¯à¥¤¯®« £ îâáï ¥¨§¢¥áâ묨. ¥«ì ã¯à - ¢«¥¨ï á®á⮨⠢ 㤥ঠ¨¨ § 票© «®ª «ìëå ¬ ªá¨¬ã- ¬®¢ Y (t) ¤ ®¬ ã஢¥ y á ¯®¬®éìî 楫¥ ¯à ¢«¥®£®
¨§¬¥¥¨ï u(t) ¢ ¬®¬¥âë ¢à¥¬¥¨ tk .
à¨á. 13.5, 13.6 ¯®ª § ë § ¢¨á¨¬®á⨠Y (t) ¨ u(t) ®â ¢à¥- ¬¥¨ t ¯à¨ y =2.5 (maxY (t) 3:2 ¤«ï ¥ã¯à ¢«ï¥¬®© á¨áâ¥- ¬ë). «ï ¬®¤¥«¨à®¢ ¨ï ¡ë«¨ ¢ë¡à ë á«¥¤ãî騥 ç «ì- ë¥ ãá«®¢¨ï ¨ § ç¥¨ï ¯ à ¬¥â஢: X(0)=0.5\ Y (0)=1.0. ®- ¤¥«¨à®¢ ¨¥ ¯®ª § «®, ç⮠楫ì ã¯à ¢«¥¨ï (13.40) â ª¦¥ ¤®-
á⨣ ¥âáï ¤«ï ¤àã£¨å § 票© y , ¢¯«®âì ¤® y =3.5.
13.4.3. ¤ ¯â¨¢®¥ ã¯à ¢«¥¨¥ ¬®¤¥«ìî ñáá«¥à
áâ®ï饩 £« ¢¥ ¬®¤¥«¨à®¢ ¨¥¬ ¨áá«¥¤ã¥âáï ¢®¯à®á ® ¥- ®¡å®¤¨¬®á⨠¢¢¥¤¥¨ï ®£à ¨ç¥¨ï ¢¥«¨ç¨ã ã¯à ¢«¥¨ï ¨ ¢®§¬®¦®á⨠¤®á⨦¥¨ï 楫¨ ã¯à ¢«¥¨ï á ¯®¬®éìî â - ª®£® ®£à ¨ç¥¨ï ¯®á।á⢮¬ ¬ «®£® ã¯à ¢«¥¨ï.
áᬮâਬ ¬®¤¥«ì ¤¨ ¬¨ª¨ 娬¨ç¥áª®© ॠªæ¨¨, ¯à®â¥-
ªî饩 ¢ ¥ª®â®à®© ¥¬ª®áâ¨ á ¯¥à¥¬¥è¨¢ ¨¥¬ ¨ ¯à¥¤«®¦¥-
386
¨á. 13.9. à 䨪 ã¯à ¢«¥¨ï u(t) (y = 6).
¨á. 13.10. §®¢ë© ¯®àâà¥â ã¯à ¢«ï¥¬®© ¬®¤¥«¨ ¥áá«¥à (y = 6).
388
¨á. 13.11. ।¥«ìë© æ¨ª« ¯¥à¢®£® ¯®à浪 ¢ á¨á⥬¥¥áá«¥à .
¨á. 13.12. à 䨪 ª®®à¤¨ âë Y (t) (y = 2).
389
¨á. 13.13. §®¢ë© ¯®àâà¥â ã¯à ¢«ï¥¬®© ¬®¤¥«¨ ¥áá«¥à (y = 2).
®© . ¥á᫥஬ ¢ 1976 £. [68, 70]:
_ |
|
Y |
|
Z |
|
|
X = |
; |
; |
|
|||
_ |
|
|
|
(13.53) |
||
8 Y_ |
= X |
+ AY |
|
|||
< Z = BX ; CZ + XZ |
|
£¤¥ A B C { ¯®«®¦¨â:¥«ìë¥ ¯ à ¬¥âàë. í⮩ ¬®¤¥«¨ ¨¬¥-
¥âáï ¥ãá⮩稢®¥ ¯®«®¦¥¨¥ à ¢®¢¥á¨ï ¢ â®çª¥ X = Y = = Z = 0 ¨ ¯à¨ ¥ª®â®àëå § 票ïå ¯ à ¬¥â஢ A,B,C ¤¨ -
¬¨ª á¨á⥬ë (13.53) áâ ®¢¨âáï å ®â¨ç¥áª®© [70], ª ª ¯®ª -
§® à¨á. 13.7.
бᬮва¨¬ б«¥¤гойго § ¤ зг г¯а ¢«¥¨п. гбвм tk { в¥ ¬®¬¥вл ¢а¥¬¥¨, ¢ ª®в®ал¥ ¯¥а¥¬¥ п Y (t) ¤®бв¨£ ¥в б¢®¥£® k-£® «®ª «м®£® ¬ ªб¨¬г¬ . ®®в¢¥вбв¢гой¥¥ ¬ ªб¨- ¬ «м®¥ § з¥¨¥ ®¡®§ з¨¬ yk =Y (tk). гбвм г¯а ¢«пой¥¥ ¢®§¤¥©бв¢¨¥ ¡г¤¥в ªгб®з®-¯®бв®п®© дгªж¨¥©, ¨§¬¥по-
饩 § 票¥ ¯ à ¬¥âà C ¢ ¬®¬¥âë tk á ãç¥â®¬ ¨§¬¥à¥- ®£® § 票ï yk: C = C0 + u(t), u(t) = uk ¤«ï tk t < tk+1. ç¥¨ï ¯ à ¬¥â஢ á¨á⥬ë A,B,C0 ¯à¥¤¯®« £ îâáï ¥¨§- ¢¥áâ묨. ¥«ì ã¯à ¢«¥¨ï á®á⮨⠢ 㤥ঠ¨¨ § 票© «®ª «ìëå ¬ ªá¨¬ã¬®¢ Y (t) ¤ ®¬ ã஢¥ y á ¯®¬®éìî 楫¥ ¯à ¢«¥®£® ¨§¬¥¥¨ï u(t) ¢ ¬®¬¥âë ¢à¥¬¥¨ tk . ¨-
390
¥ ਧ®¢ ï ¬®¤¥«ì "¢å®¤{¢ë室" (13.43) ¤«ï à áᬠâà¨- ¢ ¥¬®© á¨áâ¥¬ë ¯à¨¬¥â ¢¨¤
yk+1 + a1yk + a2yk;1 + a3yk;2 = b1uk +b2uk;1 + b3uk;2 + 'k (13.54)
£¤¥ uk { ã¯à ¢«ïî饥 ¢®§¤¥©á⢨¥\ faig3 ¨ fbig3 { ¥¨§¢¥áâë¥
1 1
ª®íää¨æ¨¥âë\ 'k { ®£à ¨ç¥ ï ®è¨¡ª ¬®¤¥«¨.
¤ ¯â¨¢ë© «£®à¨â¬ ã¯à ¢«¥¨ï ¢ª«îç ¥â ¢ á¥¡ï «£®- à¨â¬ ã¯à ¢«¥¨ï ®á®¢®£® ª®âãà
uk = [y + ^a1kyk +a^2kyk;1 +a^3kyk;2 |
|
^ |
|
^ |
^;1 |
|
(13.55) |
; |
b2kuk;1 |
; |
b3kuk;2 |
]b1k |
|||
|
|
|
|
|
|
®¯à¥¤¥«ïî騩 ®¢®¥ § 票¥ ã¯à ¢«ïî饣® ¢®§¤¥©á⢨ï uk , ¨ «£®à¨â¬ ¤ ¯â 樨, ®á®¢ ë© à¥§ã«ìâ â å ¯à¥- ¤ë¤ã饣® ¯ à £à ä ¨ ¢ëç¨á«ïî騩 ®æ¥ª¨ ^ ^ ¯ à ¬¥-
ai k bi k
â஢ ¬®¤¥«¨ (13.54) ®¡ê¥ªâ ã¯à ¢«¥¨ï ( > 0 { ª®íää¨æ¨¥â ãᨫ¥¨ï ¤ ¯â 樨):
a^i k+1 |
= a^i k |
; |
#kyk;i+1 |
i = 1 2 3 |
(13.56) |
^ |
^ |
|
|
||
bi k+1 |
= bi k |
; #kuk;i |
i = 1 2 3 |
|
ᮮ⢥âá⢨¨ á ⥮६®© 1 ç¨á«® ª®íää¨æ¨¥â®¢ ¬®¤¥«¨ "¢å®¤-¢ë室" ¤®«¦® ¡ëâì ¥¤¨¨æã ¬¥ìè¥ à §¬¥à®á⨠¨á室®© ¥¯à¥à뢮© á¨á⥬ë. ¤ ª® ¨â¥à¥á® ¨áá«¥¤®- ¢ âì ¢®¯à®á ®¡ 㢥«¨ç¥¨¨ ¨«¨ 㬥ì襨¨ ç¨á« ª®íää¨æ¨- ¥â®¢ ¬®¤¥«¨ á â®çª¨ §à¥¨ï ª ª á®åà ¥¨ï à ¡®â®á¯®á®¡- ®á⨠«£®à¨â¬ , â ª ¨ ᪮à®á⨠á室¨¬®á⨠«£®à¨â¬ ¯à¨ ¤®á⨦¥¨¨ 楫¨ ã¯à ¢«¥¨ï. ®í⮬㠤«ï ¬®¤¥«¨ ¥áá«¥à ¡ë«¨ ¯à®áç¨â ë ¬®¤¥«¨ "¢å®¤-¢ë室" ¤«ï âà¥å, ¤¢ãå ¨ ®¤-
®£® ª®íää¨æ¨¥â®¢ ¯à¨ ¯à®ç¨å à ¢ëå ãá«®¢¨ïå. ®¤¥«¨- ஢ ¨¥ ¯®ª § «®, ç⮠楫ì ã¯à ¢«¥¨ï ¤®á⨣ ¥âáï ¤ ¦¥ ¯à¨ ¯à®á⥩襩 ¬®¤¥«¨ á ®¤¨¬ ª®íää¨æ¨¥â®¬ (¢¨¤¨¬®, íâ® ®á®- ¡¥®áâì ª®ªà¥â®© á¨á⥬ë), ® ¢ áà ¢¥¨¨ á ¬®¤¥«ìî á âà¥¬ï ª®íää¨æ¨¥â ¬¨ ᪮à®áâì á室¨¬®á⨠áãé¥á⢥® ¯ - ¤ ¥â.
¥®à¥â¨ç¥áª¨¥ १ã«ìâ âë ¯®¤¢¥à£«¨áì ¯à®¢¥àª¥ ¯®á।- á⢮¬ ª®¬¯ìîâ¥à®£® ¬®¤¥«¨à®¢ ¨ï á ¨á¯®«ì§®¢ ¨¥¬ ¯ - ª¥â [72], äãªæ¨®¨àã饣® ¢ á।¥ MATLAB. à¨á. 13.8, à¨á. 13.9 ¯®ª § ë § ¢¨á¨¬®á⨠ª®®à¤¨ âë Y (t) ¨ ã¯à ¢«ïî饣® ¢®§¤¥©á⢨ï u(t) ª ª äãªæ¨¨ t ¤«ï 楫¨ ã¯à - ¢«¥¨ï (13.40) ¯à¨ y = 6 (max Y (t)=4.54 ¤«ï ¥ã¯à ¢«ï¥¬®© å ®â¨ç¥áª®© á¨á⥬ë). ®®â¢¥âáâ¢ãî騩 ä §®¢ë© ¯®àâà¥â
391