Асимптотическое разложение решения задачи оптимального управления линейной автономной системой с терминальным выпуклым показателем качества, зависящим от медленных и быстрых переменных

  • Алексей Руфимович Данилин
    • Институт математики и механики УрО РАН
  • Ольга Олеговна Коврижных
    • Институт математики и механики УрО РАН
    • Уральский федеральный университет им. Б.Н. Ельцина
Ключевые слова: оптимальное управление, сингулярно возмущенная задача, асимптотическое разложение, малый параметр

Аннотация

Рассматривается задача оптимального управления линейной автономной системой с медленными и быстрыми переменными на фиксированном промежутке времени в классе кусочно-непрерывных управлений с гладкими геометрическими ограничениями в виде шара. Показатель качества — терминальный выпуклый, зависящий от медленных и быстрых переменных. Обосновано предельное соотношение для вектора, определяющего управляющую функцию, при стремлении малого параметра к нулю. Предельное соотношение уточняется для случая задачи непрямого управления с терминальным показателем качества, представляющим собой сумму значений двух строго выпуклых непрерывно дифференцируемых функций, первая из которых зависит только от медленных переменных, а вторая — только от быстрых и с минимумом в нуле. При этом показано, что первая компонента определяющего вектора сходится к определяющему вектору предельной задачи, а вторая компонента стремится к нулю. Получена полная асимптотика определяющего вектора по степеням малого параметра в задаче непрямого управления системой материальных точек в среде с сопротивлением.

Литература

1. Понтрягин Л.С., Болтянский В.Г., Гамкрелидзе Р.В., Мищенко Е.Ф. Математическая теория оптимальных процессов. М.: Физматгиз, 1961.
2. Красовский Н.Н. Теория управления движением. Линейные системы. М.: Наука, 1968.
3. Ли Э.Б., Маркус Л. Основы теории оптимального управления. М.: Наука, 1972.
4. Дмитриев М.Г., Курина Г.А. Сингулярные возмущения в задачах управления // Автоматика и телемеханика. 2006. № 1. С. 3-51. http://mi.mathnet.ru/at1125
5. Данилин А.Р., Ильин А.М. Асимптотическое поведение решения задачи быстродействия для линейной системы при возмущении начальных данных // Докл. РАН. 1996. Т. 350. № 2. С. 155-157. http://mi.mathnet.ru/dan4007
6. Данилин А.Р., Ильин А.М. О структуре решения одной возмущенной задачи быстродействия // Фундаментальная и прикладная математика. 1998. Т. 4. № 3. С. 905-926. http://mi.mathnet.ru/fpm332
7. Галеев Э.М., Тихомиров В.М. Краткий курс теории экстремальных задач. М.: Изд-во Московского ун-та, 1989.
8. Курина Г.А., Нгуен Т.Х. Асимптотическое решение сингулярно возмущенных линейно-квадратичных задач оптимального управления с разрывными коэффициентами // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2012. Т. 52. № 4. С. 628-652. http://mi.mathnet.ru/zvmmf9683
9. Kurina G.А., Hoai N.T. Projector approach for constructing the zero order asymptotic solution for the singularly perturbed linear-quadratic control problem in a critical case // AIP Conference Proceedings. 2018. Vol. 1997. Issue 1. 020073. https://doi.org/10.1063/1.5049067
10. Nguyen T.H. Asymptotic solution of a singularly perturbed optimal problem with integral constraint // Journal of Optimization Theory and Applications. 2021. Vol. 190. Issue 3. P. 931-950. https://doi.org/10.1007/s10957-021-01916-w
11. Данилин А.Р. Асимптотика оптимального значения функционала качества при быстростабилизирующемся непрямом управлении в регулярном случае // Дифференциальные уравнения. 2006. Т. 42. № 11. С. 1473-1480. http://mi.mathnet.ru/de11588
12. Данилин А.Р., Парышева Ю.В. Об асимптотике оптимального значения функционала качества в линейной задаче оптимального управления // Дифференциальные уравнения. 2011. Т. 47. № 4. С. 563-573. https://elibrary.ru/item.asp?id=16352815
13. Данилин А.Р. Асимптотика оптимального значения функционала качества при быстростабилизирующемся непрямом управлении в сингулярном случае // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2006. Т. 46. № 12. С. 2166-2177. http://mi.mathnet.ru/zvmmf364
14. Шабуров А.А. Асимптотическое разложение решения сингулярно возмущенной задачи оптимального управления с интегральным выпуклым критерием качества, терминальная часть которого зависит только от медленных переменных // Труды Института математики и механики УрО РАН. 2018. Т. 24. № 2. С. 280-289. https://doi.org/10.21538/0134-4889-2018-24-2-280-289
15. Данилин А.Р., Шабуров А.А. Асимптотическое разложение решения сингулярно возмущенной задачи оптимального управления с интегральным выпуклым критерием качества, терминальная часть которого зависит от медленных и быстрых переменных // Уфимский математический журнал. 2019. Т. 11. Вып. 2. С. 83-98. http://mi.mathnet.ru/ufa473
16. Дончев А. Системы оптимального управления. Возмущения, приближения и анализ чувствительности. М.: Мир, 1987.
17. Благодатских В.И. Введение в оптимальное управление. М.: Высшая школа, 2001.
18. Данилин А.Р., Коврижных О.О. Асимптотика решения одной задачи быстродействия с неограниченным целевым множеством для линейной системы в критическом случае // Труды Института математики и механики УрО РАН. 2022. Т. 28. № 1. С. 58-73. https://doi.org/10.21538/0134-4889-2022-28-1-58-73
Поступила в редакцию 2022-10-30
Опубликована 2023-05-20
Выпуск
Раздел
Математика
Страницы
42-56