Конечномерные аппроксимации конфликтно-управляемых систем нейтрального типа

  • Михаил Игоревич Гомоюнов
    • Институт математики и механики им. Н.Н. Красовского УрО РАН
    • Уральский федеральный университет
  • Антон Романович Плаксин
    • Институт математики и механики им. Н.Н. Красовского УрО РАН
Ключевые слова: теория управления, дифференциальные игры, системы нейтрального типа

Аннотация

В статье рассматривается конфликтно-управляемая динамическая система, движение которой описывается функционально-дифференциальными уравнениями нейтрального типа в форме Дж. Хейла. Исследуются аппроксимации этой системы при помощи управляемых систем обыкновенных дифференциальных уравнений высокой размерности. Предлагается процедура взаимного прицеливания между исходной системой и ее конечномерной аппроксимацией, обеспечивающая близость их движений. Устанавливается свойство устойчивости этой процедуры по отношению к погрешностям измерений, приводится иллюстрирующий пример. Дается приложение процедуры к решению задачи оптимизации гарантированного результата, в которой движение динамической системы описывается линейными функционально-дифференциальными уравнениями нейтрального типа в форме Дж. Хейла, а показатель качества оценивает историю движения системы и реализации воздействий управления и помехи. Для этого формулируется вспомогательная задача об управлении аппроксимирующей системой, и при помощи метода выпуклых сверху оболочек находится ее решение. Устанавливается, что величина оптимального гарантированного результата во вспомогательной задаче аппроксимирует величину оптимального гарантированного результата в исходной задаче, при этом оптимальный закон управления строится с использованием в качестве поводырей оптимальных во вспомогательной задаче движений аппроксимирующей системы. Рассматривается иллюстрирующий пример, приводятся результаты численного моделирования.

Литература

1. Красовский Н.Н. Об аппроксимации одной задачи аналитического конструирования регуляторов в системе с запаздыванием // Прикладная математика и механика. 1964. Т. 28. Вып. 4. С. 716-724.
2. Репин Ю.М. О приближенной замене систем с запаздыванием обыкновенными динамическими системами // Прикладная математика и механика. 1965. Т. 29. Вып. 2. С. 226-235.
3. Куржанский А.Б. К аппроксимации линейных дифференциальных уравнений с запаздыванием // Дифференциальные уравнения. 1967. Т. 3. № 12. С. 2094-2107.
4. Кряжимский А.В., Максимов В.И. Аппроксимация линейных дифференциально-разностных игр // Прикладная математика и механика. 1978. Т. 42. Вып. 2. С. 202-209.
5. Banks H.T., Burns J.A. Hereditary control problems: numerical methods based on averaging approximations // SIAM J. Control Optim. 1978. Vol. 16. Issue 2. P. 169-208. DOI: 10.1137/0316013
6. Banks H.T., Kappel F. Spline approximations for functional differential equations // J. Differential Equations. 1979. Vol. 34. Issue 3. P. 496-522. DOI: 10.1016/0022-0396(79)90033-0
7. Kunisch K. Approximation schemes for nonlinear neutral optimal control systems // J. Math. Anal. Appl. 1981. Vol. 82. Issue 1. P. 112-143. DOI: 10.1016/0022-247X(81)90228-6
8. Fabiano R. A semidiscrete approximation scheme for neutral delay-differential equations // Int. J. Numer. Anal. Mod. 2013. Vol. 10. No. 3. P. 712-726.
9. Красовский Н.Н., Котельникова А.Н. Стохастический поводырь для объекта с последействием в~позиционной дифференциальной игре // Труды Института математики и механики УрО РАН. 2011. Т. 17. № 2. С. 97-104.
10. Lukoyanov N., Plaksin A. On approximations of time-delay control systems // IFAC-PapersOnLine. 2015. Vol. 48. Issue 25. P. 178-182. DOI: 10.1016/j.ifacol.2015.11.080
11. Плаксин А.Р. Конечномерные поводыри для конфликтно управляемых линейных систем нейтрального типа // Дифференциальные уравнения. 2015. Т. 51. № 3. С. 402-412.
12. Hale J.K., Cruz M.A. Existence, uniqueness and continuous dependence for hereditary systems // Ann. Mat. Pura Appl. 1970. Vol. 85. Issue 1. P. 63-81. DOI: 10.1007/BF02413530
13. Лукоянов Н.Ю., Плаксин А.Р. Об аппроксимации нелинейных конфликтно-управляемых систем нейтрального типа // Труды Института математики и механики УрО РАН. 2014. Т. 20. № 4. С. 204-217.
14. Красовский Н.Н. Управление динамической системой. М.: Наука, 1985. 516 c.
15. Красовский Н.Н., Субботин А.И. Позиционные дифференциальные игры. М.: Наука, 1974. 456 с.
16. Krasovskii A.N., Krasovskii N.N. Control under lack of information. Berlin etc.: Birkhäuser, 1995. 322 p.
17. Айзекс Р. Дифференциальные игры. М.: Мир, 1967. 479 с.
18. Gomoyunov M., Plaksin A. On a problem of guarantee optimization in time-delay systems // IFAC-PapersOnLine. 2015. Vol. 48. № 25. P. 172-177. DOI: 10.1016/j.ifacol.2015.11.079
19. Лукоянов Н.Ю. Об одной дифференциальной игре с интегральным критерием качества // Дифференциальные уравнения. 1994. Т. 30. № 11. С. 1905-1913.
20. Гомоюнов М.И., Лукоянов Н.Ю., Плаксин А.Р. Существование цены и седловой точки в позиционных дифференциальных играх для систем нейтрального типа // Труды Института математики и механики УрО РАН. 2016. Т. 22. № 2. С. 101-112. DOI: 10.21538/0134-4889-2016-22-2-101-112
Поступила в редакцию 2017-03-20
Опубликована 2017-05-20
Выпуск
Раздел
Математика
Страницы
111-122