У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

тематическая модель управляемого объекта или процесса описывающая его поведение с течением времени под вли.

Работа добавлена на сайт samzan.net: 2016-03-13

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 3.4.2025

4. Принцип максимума Л.С.Пантрягина

Оптимальное управление — это задача проектирования системы, обеспечивающей для заданного объекта управления или процесса закон управления или управляющую последовательность воздействий, обеспечивающих максимум или минимум заданной совокупности критериев качества системы [1].

Для решения задачи оптимального управления строится математическая модель управляемого объекта или процесса, описывающая его поведение с течением времени под влиянием управляющих воздействий и собственного текущего состояния. Математическая модель для задачи оптимального управления включает в себя: формулировку цели управления, выраженную через критерий качества управления; определение дифференциальных или разностных уравнений, описывающих возможные способы движения объекта управления; определение ограничений на используемые ресурсы в виде уравнений или неравенств[2].

Наиболее широко при проектировании систем управления применяются следующие методы: вариационное исчисление, принцип максимума Понтрягина и динамическое программирование Беллмана[1].

Иногда (например, при управлении сложными объектами, такими как доменная печь в металлургии или при анализе экономической информации) в исходных данных и знаниях об управляемом объекте при постановке задачи оптимального управления содержится неопределённая или нечёткая информация, которая не может быть обработана традиционными количественными методами. В таких случаях можно использовать алгоритмы оптимального управления на основе математической теории нечётких множеств (Нечёткое управление). Используемые понятия и знания преобразуются в нечёткую форму, определяются нечёткие правила вывода принимаемых решений, затем производится обратное преобразование нечётких принятых решений в физические управляющие переменные. [3]

Задача оптимального управления

Сформулируем задачу оптимального управления:

  •  Уравнения состояния:  (1).
  •  Граничные условия ,  (2).
  •  Минимизируемый функционал: .

здесь  — вектор состояния  — управление,  — начальный и конечный моменты времени.

Задача оптимального управления заключается в нахождении функций состояния  и управления  для времени , которые минимизируют функционал.

Вариационное исчисление

Рассмотрим данную задачу оптимального управления как задачу Лагранжа вариационного исчисления [4]. Для нахождения необходимых условий экстремума применим теорему Эйлера-Лагранжа [4]. Функция Лагранжа  имеет вид: , где  — граничные условия. Лагранжиан  имеет вид: , где , ,  — n-мерные вектора множителей Лагранжа.

Необходимые условия экстремума, согласно этой теореме, имеют вид:

  •  стационарность по u: , (3)
  •  стационарность по x, уравнение Эйлера:  (4)
  •  трансверсальность по x: ,  (5)

Необходимые условия (3-5) составляют основу для определения оптимальных траекторий. Написав эти уравнения, получаем двухточечную граничную задачу, где часть граничных условий задана в начальный момент времени, а остальная часть — в конечный момент. Методы решения подобных задач подробно разбираются в книге[5]

Принцип максимума Понтрягина

Необходимость в принципе максимума Понтрягина возникает в случае когда нигде в допустимом диапазоне управляющей переменной невозможно удовлетворить необходимому условию (3), а именно .

В этом случае условие (3) заменяется на условие (6):

 (6)

В этом случае согласно принципу максимума Понтрягина величина оптимального управления равна величине управления на одном из концов допустимого диапазона. Уравнения Понтрягина записываются при помощи функции Гамильтона Н, определяемой соотношением . Из уравнений следует, что функция Гамильтона H связана с функцией Лагранжа L следующим образом: . Подставляя L из последнего уравнения в уравнения (3-5) получаем необходимые условия, выраженные через функцию Гамильтона:

  •  уравнение управления по u: , (7)
  •  уравнение состояния: , (8)
  •  сопряжённое уравнение: , (9)
  •  трансверсальность по x: ,  (10)

Необходимые условия, записанные в такой форме, называются уравнениями Понтрягина. Более подробно принцип максимума Понтрягина разобран в книге[4].

Где применяется

Принцип максимума особенно важен в системах управления с максимальным быстродействием и минимальным расходом энергии, где применяются управления релейного типа, принимающие крайние, а не промежуточные значения на допустимом интервале управления.




1. Анализ финансового состояния РСФ Октябрьского района ОАО Минскремстрой
2. Приливы и отливы
3. Литература - Хирургия (перитонит)
4. тематика раздел Функция нескольких переменных для студентов I курса очное отделение II семестр Ос
5. Описание технологического процесса производства конфет-грильяжа Киевский
6. Доклад Ведение бизнеса англ
7. КНИГА ВТОРАЯ КАТОЛИЧЕСКАЯ ФИЛОСОФИЯ ЧАСТЬ ВТОРАЯСХОЛАСТЫ Глава VIIПАПСТВО В ВЕКА МРАКА За
8. Введение Актуальность цели и задачи настоящего курсового исследования будут обусловлены следующими полож
9. БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Министерства здравоохранения и социального развит
10. Потери электрической и тепловой энергии при транспортировке