Прогнозирующее управление системами с марковскими скачками и авторегрессионным мультипликативным шумом с марковским переключением режимов
Рассматривается задача управления с прогнозированием по квадратичному критерию для класса дискретных стохастических систем с марковскими скачками и мультипликативным шумом, описываемым векторной авторегрессионной моделью с марковским переключением режимов, при ограничениях на управляющие воздействия. Алгоритм синтеза прогнозирующей стратегии сводится к решению последовательности задач квадратичного программирования.
Predictive control for markov jump systems with markov switching autoregressive multiplicative noise.pdf Ений (20) и (6), получим Jk+m\k - xk 2 (A'1 )TQ^'1)A'1 xk + 2xj 2 22 ... 22 (A'1 jT...(A''J)B' [a'' ...a'1 ЛК-t-1\k + (21) i-r ' t-1 i1 -1 i, -1V ' v ' m t v v / . \T / . \T ' t v v/ vl / \ i / \ - ,■ ,■ k 22 2... 2 (A'1 j ...(A'' j ок'1,.,'')в'' [a'' -aj+1Pj ]%+t-1\k + t-1 j-1'1-1 it-1V ; v ; m V V. + 2uj+t-1\k 2 ... 2 в'' [a'' ...a']TQk'1,...'t)B'' [a'' ...a'H+Mk + t-1 i1 -1 it-1 m „ t t v v ■ ■ + 22 uj+t-1 \ к 22 22 22 ... 22 в'' [a'' ...a'j+1P'j ]T),-,t)B'' [a'' ...a"-1P" ]uk+t-1\k + t-1 J -11-1 'mm( j ,l)-1 't-1 m „ t V V „,..,. +22%T+t-1k 2 2... 2 в'' [a'' ...a'1 Jj]TQ(1,...,it)B'' [a'' ...a j-1P j ]%-t-1\k + t-1 j-1 '1-1 it-1 + 2uk+t-1\k 22 22 ... 22 E В [a'' ...aij+> a'^- ]T ф)Bi [a'' ...aij+> a'jWj+ j ]}uk+t-1\k + t-1 j -1 ij -1 it -1 > +2m2-1 2 uk+t-1\k 22 ... 22 B'' [a'' ...a']T (A'-f ...A jT Q{i1-if \k)B'f [a'f ...a']uk+f-W + t-1 f-t+1 i1 -1 if-1 \ ) \ ) m -1 m T f V V +2xT 2 2 m -1 m т j V V i Л j ■ W ■ , +2 2- 2 uk+t-1\k 22 22 ... 22 B'' [a'' ...a'1 Jj]T (A't-1 j ...(Aif j qJ1^)Blf [alf ...aij+1P'j ]uk+f_x^ + t-1 f-t+1 j-1'1 -1 if -1 \ > \ ) m-1 m t V V ■ / . \T I , \T . +2 2- 2 uk+t-1\k 22 22 ... 22 в'' [a'' ...a'-'-^ ]T (A''-1 j ...(A'f j Q^^)B'f [alf ...a'1 Jj]uk+f^k + t-1 f-t+1 j-1'1-1 i{-1 \ > \ ) m-1 m t f v v ■ ■ / \T I , \T , +2 2- 22 uk+t -1\k 22 2 22 ... 22 в'' [a'' ...a'j+1P'j ]T ( A''+1 ...(A'f j Qk^jl ^) B'f [a'f...a'l+ ]uk+k + t-1 f-t+1 j-1l-1;.,f n-1 if -1 \ > \ ! m-1 m t v v ( ■ i . \T / , \ T +22- 2 uk+t-1\k 22 22 ... 22 e)b''[a''...a'^wj(A''-1 j ...A j x t-1 f-t+1 j-1b -1 i, -1 V ' V ' Q ) B'f [a'f ...a'j+1 a'jWk+J ]} uk+f_^k + 2u T k+MkR-t-Л к + 2 u k+t-1\ kRk+t-1uk+t-1\к. t-1 Последовательности матриц QQk '"''if), (', f - 1,m) определяются рекуррентными уравнениями (14) -(18). Выражение (21) можно записать в матричной форме: J к+m \ к - xk 2 (A" jT Qki1)A" xk + 2xlGkUk + UlHkUk, (22) i1-1 где Gk, Hk имеют вид (11)-(13). Таким образом, имеем задачу минимизации критерия (22) при ограничениях (10), которая эквивалентна задаче квадратичного программирования с критерием (9) при ограничениях (8). Заключение В работе предложен метод синтеза стратегий прогнозирующего управления по квадратичному критерию для класса дискретных систем с марковскими скачками и авторегрессионным мультипликативным шумом с переключающимися режимами. Данный подход позволяет в явном виде учесть ограничения на управления. Алгоритм синтеза прогнозирующей стратегии включает решение последовательности задач квадратичного программирования.
Ключевые слова
стохастические системы,
марковские скачки,
авторегрессионый мультипликативный шум,
прогнозирующее управление,
ограничения,
stochastic systems,
Markov jumps,
autoregressive multiplicative noise,
model predictive control,
constrainsАвторы
Домбровский Владимир Валентинович | Томский государственный университет | профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой информационных технологий и бизнес аналитики Института экономики и менеджмента | dombrovs@ef.tsu.ru |
Пашинская Татьяна Юрьевна | Томский государственный университет | кандидат физико-математических наук, доцент кафедры информационных технологий и бизнес аналитики Института экономики и менеджмента | tatyana.obedko@mail.ru |
Всего: 2
Ссылки
Costa O.L.V., Fragoso M.D., Marques R.P. Discrete-time Markov jump linear systems. New York : Springer, 2005. 286 p.
Mayne D.Q. Model predictive control: Recent developments and future promise // Automatica. 2014. V. 50, No. 12. P. 2967-2986.
Henandez-Medjias M.A., Sala A., Querol A., Arino C. Multiple-Horizon predictive control for Markov/switched linear systems // IFAC-PapersOnLine. 2015. V. 48, No. 23. P. 230-235.
Tonne J., Jilg M., Stursberg O. Constrained Model Predictive Control of High Dimensional Jump Markov Linear Systems // American Control Conference. Palmer House Hilton. July 1-3, Chicago, IL, USA, 2015. P. 2993-2998.
Dombrovskii V.V., Obyedko T.Yu. Predictive control of systems with Markovian jumps under constraints and its application to the investment portfolio optimization // Automation and remote control. 2011. V. 72, No. 5. P. 989-1003.
Chitraganti S., Aberkane S., Aubrun C., Valencia-Palomo G., Dragan V. On control of discrete-time state-dependent jump linear systems with probabilistic constraints: a receding horizon approach // Systems & Control Letters. 2014. V. 74. P. 81-89.
Lu J, Xi Y, Li D. Stochastic model predictive control for probabilistically constrained Markovian jump linear systems with additive disturbance // Int. J Robust Nonlinear Control. 2017. P. 1-15.
Sala A., Henandez-Medjias M.A., Arino C. Stable receding-horizon scenario predictive control for Markov-jump linear systems // Automatica. 2017. V. 86. P. 121-128.
Patrinos P., Soparasakis P., Sarimveis H., Bemporad A. Stochastic model predictive control for constrained discrete-time Markovian switching systems // Automatica. 2014. V. 50, No. 10. P. 2504-2514.
Dombrovskii V.V., Obyedko T.Yu., Samorodova M. Model predictive control of constrained Markovian jump nonlinear stochastic systems and portfolio optimization under market frictions // Automatica. 2018. V. 87, No. 1. P. 61-68.
Krolzig H.-M. Markov Switching Vector Autoregressions. Modelling, Statistical Inference and Application to Business Cycle Analysis. Berlin : Springer, 1997. 357 p.
Elliott R.J., Aggoun L., Moore J.B. Hidden Markov models: Estimation and control. Berlin, Heidelberg, New York : Springer, 1995. 382 p.