Optimal control of nonlinear stationary systems at infinite control time
Loading...
Files
Date
2021
Authors
Goncharenko, B.
Vikhrova, L.
Miroshnichenko, M.
Гончаренко, Б. М.
Віхрова, Л. Г.
Мірошніченко, М. С.
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
ЦНТУ
Abstract
The article presents a solution to the problem of control synthesis for dynamical systems described by linear differential equations that function in accordance with the integral-quadratic quality criterion under uncertainty. External perturbations, errors and initial conditions belong to a certain set of uncertainties. Therefore, the problem of finding the optimal control in the form of feedback on the output of the object is presented in the form of a minimum problem of optimal control under uncertainty. The problem of finding the optimal control and initial state, which maximizes the quality criterion, is considered in the framework of the optimization problem, which is solved by the method of Lagrange multipliers after the introduction of the auxiliary scalar function - Hamiltonian. The case of a stationary system on an infinite period of time is considered. The formulas that can be used for calculations are given for the first and second variations.
It is proposed to solve the problem of control search in two stages: search of intermediate solution at fixed values of control and error vectors and subsequent search of final optimal control. The solution of -optimal control for infinite time taking into account the signal from the compensator output is also considered, as well as the solution of the corresponding matrix algebraic equations of Ricatti type. В статті наведене вирішення проблеми синтезу керування для динамічних систем, які описуються лінійними диференційними рівняннями, що функціонують у відповідності з інтегрально-квадратичним критерієм якості в умовах невизначеності.
Зовнішні збурення, похибки та початкові умови при цьому належать певній множині невизначеностей. Тому проблема пошуку оптимального керування у вигляді зворотного зв’язку за виходом об’єкта представлена у вигляді мінімаксної задачі оптимального керування за умов невизначеностей. Завдання пошуку оптимального керування і початкового стану, які максимізують критерій якості, розглянуто в рамках оптимізаційної задачі, яку розв’язано методом множників Лагранжа після введення допоміжної скалярної функції – гамільтоніана. Розглянуто випадок стаціонарної системи на нескінченному відтинку часу. Приведені для перших та других варіацій формули, які можуть використовуватися для розрахунків.
Запропоновано задачу пошуку керування розв’язувати в два етапи: пошук проміжного розв’язку при фіксованих значеннях векторів керування та похибки і наступний пошук остаточного оптимального керування. Розглянуте також розв’язання -оптимального керування на нескінченому часі з врахуванням сигналу з виходу компенсатора, а також – розв’язання відповідних матричних алгебраїчних рівнянь типу Рікатті.
Description
Keywords
minimax control, robustness, systems with uncertainties, optimization, matrix form, мінімаксне керування, робастність, системи з невизначеностями, оптимізація, матрична форма
Citation
Goncharenko, B. Optimal control of nonlinear stationary systems at infinite control time / B. Goncharenko, L. Vikhrova, M. Miroshnichenko // Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки : зб. наук. пр. – Кропивницький : ЦНТУ, 2021. – Вип. 4 (35). – С. 88–93.