Optimal Finite-Dimensional Controller of the Stochastic Differential Object’s State by Its Output. I. Incomplete Precise Measurements

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The well-known problem of synthesizing the optimal on the average and on given time interval of the inertial control law for a continuous stochastic object if only a part of its state variables are accurately measured is considered. Due to the practical unrealizability of its classical infinite-dimensional Stratonovich-Mortensen solution, it is proposed to limit ourselves to optimizing the structure of a finite-dimensional dynamic controller, whose order is chosen by the user. This finiteness allows using a truncated version of the a posteriori probability density that satisfies a deterministic partial differential integrodifferential equation. Using the Krotov extension principle, sufficient optimality conditions for the structural functions of the controller and the Lagrange–Pontryagin equation for finding their extremals are obtained. It is shown that in particular cases of the absence of measurements, complete measurements and taking into account only the values of incomplete measurements, the proposed controller turns out to be static (inertialess), and the relations for its synthesis coincide with the known ones. For a dynamic controller, algorithms for finding each of its structural functions are given.

About the authors

E. A. Rudenko

Moscow Aviation Institute (National Research University), 125080, Moscow, Russia

Author for correspondence.
Email: rudenkoevg@yandex.ru
Россия, Москва

References

  1. Стратонович Р.Л. К теории оптимального управления. Достаточные координаты // АиТ. 1962. № 7. С. 910–917.
  2. Mortensen R.E. Stochastic Optimal Control with Noisy Observations // Int. J. Control. 1966. V. 4. № 5. P. 455–466.
  3. Davis M.H.A., Varaiya P P. Dynamic Programming Conditions for Partially Observable Stochastic Systems // SIAM J. Control. 1973. V. 11. № 2. P. 226–262.
  4. Параев Ю.И. Введение в статистическую динамику процессов управления и фильтрации. М.: Сов. радио, 1976.
  5. Benes V.E., Karatzas I. On the Relation of Zakai’s and Mortensen’s Equations // SIAM J. Control and Optimization, 1983. V. 21. № 3. P. 472–489.
  6. Bensoussan A. Stochastic Control of Partially Observable Systems. Cambridge: Cambridge University Press, 1992. 364 p.
  7. Пантелеев А.В., Семенов В.В. Оптимальное управление нелинейными вероятностными системами по неполному вектору состояния // АиТ. 1984. № 1. С. 91–100.
  8. Пантелеев А.В., Рыбаков К.А. Приближенный синтез оптимальных непрерывных стохастических систем управления с неполной обратной связью // АиТ. 2018. № 1. С. 130–146.
  9. Хрусталев М.М. Условия равновесия по Нэшу в стохастических дифференциальных играх при неполной информированности игроков о состоянии // Изв. РАН. ТиСУ. 1995. № 6. С. 194–208.
  10. Wonham W.M. On the Separation Theorem of Stochastic Control // SIAM J. Control. 1968. V. 6. № 2. P. 312–326.
  11. Босов А.В. Применение условно-оптимального фильтра для синтеза субоптимального управления в задаче оптимизации выхода нелинейной дифференциальной стохастической системы // АиТ. 2020. № 11. С. 32–45.
  12. Босов А.В. Задача управления линейным выходом нелинейной неуправляемой стохастической дифференциальной системы по квадратичному критерию // Изв. РАН. ТиСУ. 2021. № 5. С. 52–73.
  13. Руденко Е.А. Оперативно-оптимальный конечномерный динамический регулятор состояния стохастического дифференциального объекта по его выходу. I. Общий нелинейный случай // Изв. РАН. ТиСУ. 2022. № 5. С. 12–28.
  14. Гихман И.И., Скороход А.В. Введение в теорию случайных процессов. М.: Наука, 1977.
  15. Пантелеев А.В., Руденко Е.А., Бортаковский А.С. Нелинейные системы управления: описание, анализ и синтез. М.: Вузовская книга, 2008.
  16. Тихонов В.И., Миронов М.А. Марковские процессы. М.: Сов. радио, 1977.
  17. Руденко Е.А. Оптимальная структура непрерывного нелинейного фильтра Пугачева пониженного порядка // Изв. РАН. ТиСУ. 2013. № 6. С. 25–51.
  18. Кротов В.Ф., Гурман В.И. Методы и задачи оптимального управления. М.: Наука, 1973.
  19. Гурман В.И. Принцип расширения в задачах управления. М.: Наука, 1997.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Е.А. Руденко

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».