On the method of numerical simulation of limit reachable sets for linear discrete-time systems with bounded control

Бесплатный доступ

The paper considers the issues of numerical modeling of the limit reachable sets for linear discrete-time systems with convex control constraints. The method based on the principle of contraction mappings has been developed. This method is designed to construct an external estimate of the limit reachable set, which is a significant problem in control theory and analysis of dynamical systems. The application of the principle of contraction mappings makes it possible to obtain an estimate with an arbitrary order of accuracy in the sense of the Hausdorff distance. Moreover, the limit point up to the closure must coincide with the limit reachable set. The value of the compression ratio depends on the choice of the norm in the vector space, which, accordingly, influences the Hausdorff distance in the compact space, as well as the operator norm of the system matrix. To demonstrate the capabilities of the proposed method, a three-dimensional system with real eigenvalues is presented as an example. Additionally, an example for constructing the limit reachable set in the damping system of a high-rise structure located in a seismic zone is provided.

Еще

Linear discrete-time system, limit reachable set, contraction mapping, convex set, polyhedron estimation

Короткий адрес: https://sciup.org/147245966

IDR: 147245966   |   DOI: 10.14529/mmp240304

Список литературы On the method of numerical simulation of limit reachable sets for linear discrete-time systems with bounded control

  • Ибрагимов, Д.Н. О задаче быстродействия для класса линейных автономных бесконечномерных систем с дискретным временем, ограниченным управлением и вырожденным оператором / Д.Н. Ибрагимов // Автоматика и телемеханика. - 2019. - № 3. - C. 3-25.
  • Colonius, F. Controllability Properties and Invariance Pressure for Linear Discrete-Time Systems / F. Colonius, A.N. Joao Cossich, J. Alexandre Santana // Journal of Dynamics and Differential Equations. - 2022. - № 34. - P. 5-28.
  • Ge, S.S. Reachability and Controllability of Switched Linear Discrete-Time Systems / S.S. Ge, Sun Zhendong, T.H. Lee // IEEE Transactions on Automatic Contr l. - 2001. - V. 46, № 9. -P. 1437-1441.
  • Heemels, W.P. Null Controllability of Discrete-Time Linear Systems with Input and State Constraints / W.P. Heemels, M.K. Camlibel // 47th IEEE Conference on Decision and Control. - Cancun, 2008. - P. 3487-3492.
  • Kaba, M.D. A Spectral Characterization of Controllability for Linear Discrete-Time Systems with Conic Constraints / M.D. Kaba, M.K. Camlibel // SIAM Journal on Control and Optimization. - 2015. - V. 53, № 4. - P. 2350-2372.
  • Benvenuti, L. The Geometry of the Reachability Set for Linear Discrete-Time Systems with Positive Controls / L. Benvenuti, L. Farina // SIAM Journal on Matrix Analysis and Applications. - 2006. - V. 28, № 2. - P. 306-325.
  • Darup, M.S. On General Relations between Nullcontrollable and Controlled Invariant Sets for Linear Constrained Systems / M.S. Darup, M. Monnigmann // 53rd IEEE Conference on Decision and Control. - Los Angeles, 2014. - P. 6323-6328.
  • Точилин, П.А. О построении невыпуклых аппроксимаций множеств достижимости кусочно-линейных систем / П.А. Точилин // Дифференциальные уравнения. - 2015. -Т. 51, № 11. - С. 1503-1515.
  • Kuntsevich, V.M. Attainability Domains for Linear and Some Classes of Nonlinear Discrete Systems and Their Control / V.M. Kuntsevich, A.B. Kurzhanski // Journal of Automation and Information Science. - 2010. - V. 42, № 1. - P. 1-18.
  • Liao Fucheng. Optimal Preview Control for Linear Discrete-Time Periodic Systems / Liao Fucheng, Sun Mengyuan, O. Usman // Mathematical Problems in Engineering. -2019. - № 2. - P. 1-11.
  • Берендакова, А.В. О методе построения внешних оценок предельного множества управляемости для линейной дискретной системы с ограниченным управлением / А.В. Берендакова, Д.Н. Ибрагимов // Автоматика и телемеханика. - 2023. - № 2. - C. 3-34.
  • Ибрагимов, Д.Н. О свойствах предельных множеств управляемости для класса неустойчивых линейных систем с дискретным временем и 1\-ограничениями / Д.Н. Ибрагимов, А.В. Осокин, А.Н. Сиротин, К.И. Сыпало // Известия российской академии наук. Теория и системы управления. - 2022. - № 4. - С. 3-21.
  • Ибрагимов, Д.Н. О некоторых свойствах множеств ограниченной управляемости для стационарных линейных дискретных систем с суммарным ограничением на управление / Д.Н. Ибрагимов, А.Н. Сиротин // Известия российской академии наук. Теория и системы управления. - 2023. - № 6. - С. 3-32.
  • Рокафеллар, Р. Выпуклый анализ / Р. Рокафеллар. - М.: Мир, 1973.
  • Колмогоров, А.Н. Элементы теории функций и функционального анализа / А.Н. Колмогоров, С.В. Фомин. - М.: Физматлит, 2012.
  • Кроновер, Р.М. Фракталы и хаос в динамических системах / Р.М. Кроновер. - М.: Пост-маркет, 2000.
  • Баландин, Д.В. Синтез законов управления на основе линейных матричных неравенств / Д.В. Баландин, М.М. Коган. - М.: Физматлит, 2007.
Еще
Статья научная