Local-optimal output control for discrete systems with state delays
Consider the problem of locally-optimal control based on the observed output for discrete objects with delay in the state described by the following difference equation: x(k +1) = Ax(k) + A
x(k - h) + Bu(k) + q(k) , x(-t) = ф(т), T = -h, 1 -h, 2 -h,...,0; k = 0,1,2,... , where x(k)eR
is a state vector, h > 0 is a positive integer time delay, u(k)eR
is a control input, A,A
,B are the constant matrices of appropriate dimensions, q(k) is the Gaussian random sequence of input disturbances. The measurement channel is represented by equation y(k) = Sx(k) + v(k), where S is the matrix of the measurement channel, v(k) is the Gaussian random sequence of measurement errors. To solve the problem, we propose an algorithm, which is based on the optimization of the following local criteria: I (k) = M{( w(k +1) - z(k ))
C (w(k +1) - z(k)) + u
(k) Du (k)}, where w(k) = Hx(k) is the controlled output of the system, C = C
> 0 , and D = D
> 0 are weighting matrices, z(k) e R
is the tracking vector described by equation z(k +1) = Fz(k) + q
(k), where q
(k) is the Gaussian random sequence; F is a matrix. The control law of object is determined by the function of the measured variables with the time memory and tracked signal: u (k) = K
(k)y(k) + K
(k)y(k - h) + K
(k)z(k). The formulas for calculating the optimal transfer coefficients K* (k), K* (k), K3 (k) are given. In this paper, the proposed algorithms synthesis of output control does not use the extension method of state space. The asymptotic properties of the closed-loop system are investigated. The estimators are obtained by the square criterion J = lim M{|| x(k) - z\\
}, k^да
which defines the asymptotic tracking accuracy. It is shown that the estimator has the following form: J < а
[-^r
--L_.trQ] + --f r
+-trQ] + 1 -а
1 -а
1 -а
1 -а
1 1
r
+ 2а1а
[--- r
+ ---Щ ] + 4 + + trQ , 1 -а2 1 -а2 1 - а2 where r
= \Bz\, r
= BK
*z , B (k) = BK*(k) - E , A =a
, Ц =a
, A(i) = A + BK*(i)S , Д(0 = A
+ BK*(i)S , us Q(k) = Q(k) + BK*(k)V(k)K*
(k)B
+ BK
*(k)V(k -h)K
*
(k)B
, Q
= K'
B
BK*
V . The simulation results on the proposed methods are given.
Keywords
state delays,
local-optimal control,
output control,
запаздывание по состоянию,
локально-оптимальное слежение,
управление по выходуAuthors
Mukhina Oksana O. | Tomsk State University | oksm7@sibmail.com |
Smagin Valery I. | Tomsk State University | vsm@mail.tsu.ru |
Всего: 2
References
Уонэм М. Линейные многомерные системы управления. М. : Наука, 1980. 376 с.
Stojanovic S., Debeljkovic D. On the asymptotic stability of linear discrete time delay systems. Mechanical Engineering, V. 2, No. 1. 2004. P. 35-48.
Амосов А.А., Колпаков В.В. Скалярно-матричное дифференцирование и его приложения к конструктивным задачам теории связи // Проблемы передачи информации. 1972. № 1. С. 3-15.
Tang G., Sun H., Liu Y. Optimal tracking control for discrete time-delay systems with persistent disturbances // Asian Journal of Control. 2006. V. 8, No. 8. P. 135-140.
Смагин В.И. Локально-оптимальные следящие системы управления при косвенных измерениях с ошибками // Известия вузов. Авиационная техника. 1995. № 1. С. 26-30.
Dai L., Xia Y., Fu M., MahmoudM. Discrete-Time Model Predictive Control. Advances in Discrete Time Systems. Publisher: InTech, 2012. Ch. 4. P. 77-116.
Приступа М.Ю., Смагин В.И. Прогнозирующее управление выходом нестационарной дискретной системы при ограничениях на управление // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2013. № 3(24). С. 14-23.
Домбровский В.В., Объедко Т.Ю. Управление с прогнозированием гибридными системами с марковскими скачками при ограничениях // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2012. № 3(20). С. 5-12.
Мухина О.О., Смагин В.И. Локально-оптимальное управление запасами с учетом запаздываний в поставках и транспортных ограничений // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2012. № 2(19). С. 42-50.
Приступа М.Ю., Смагин В.И. Прогнозирующее управление дискретными системами с неизвестным входом и его применение к задаче управления экономическим объектом // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика
Киселева М.Ю., Смагин В.И. Управление с прогнозирующей моделью с учетом запаздывания по управлению // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2010. № 2(11). С. 5-12.
Киселева М.Ю., Смагин В.И. Управление производством, хранением и поставками товаров на основе прогнозиру ющей модели выхода системы // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2009. № 2(7). С. 24-31
Смагин В.И., Смагин С.В. Адаптивное управление запасами с учетом ограничений и транспортных запаздываний // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2008. № 3(4). С. 19-26.
Conte P., Pennesi P. Inventory control by model predictive control methods // Proc. 16th IFAC World Congress. Prague. 2005. P. 1-6.
Смагин В.И., Смагин С.В. Управление запасами по двум критериям с учетом ограничений // Вестник Томского госу дарственного университета. 2006. № 290. С. 244-246.
Перепелкин Е.А. Прогнозирующее управление экономической системой производства, хранения и поставок товара потребителям // Экономика и математические методы. 2004. Т. 40, № 1. С. 125-128.
Дегтярев Г.Л., Ризаев И.С. Синтез локально-оптимальных алгоритмов управления летательными аппаратами. М. : Машиностроение, 1991. 304 с.
Домбровский В.В., Ляшенко Е.А. Линейно-квадратичное управление дискретными системами со случайными пара метрами и мультипликативными шумами с применением к оптимизации инвестиционного портфеля // Автоматика и телемеханика. 2003. № 10. С. 50-65.