APPLYING THE CAYLEY–HAMILTON THEOREM TO ANALYTIC SYNTHESIS OF MODAL CONTROL BY OUTPUT FOR LINEAR TIME-INVARIANT SYSTEMS HAVING THE ORDER EQUAL TO THE PRODUCT OF INPUTS AND OUTPUTS

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

A new analytical approach to static output feedback pole placement for linear time-invariant systems having the order equal to the product of inputs and outputs, and controllability and observability indices take the highest and the lowest possible values is proposed. The approach uses the Cayley–Hamilton theorem in relation to a closed-loop control system matrix. The applicability of the proposed method of static output feedback pole placement is not limited only by fourth-order systems with two inputs and two outputs. Besides, the method applicability does not depend on whether the system is reducible to modal control by state with fewer inputs or to modal observation with fewer outputs. On the examples of sixth-order multi-input multi-output systems not reducible to systems with fewer inputs or outputs, the process of obtaining analytical solutions to the problem of modal control by output, providing desirable pole placement is demonstrated. For systems from the considering class, the obtaining solutions are unique.

Авторлар туралы

N. Zubov

Bauman Moscow State Technical University

Email: nik.zubov@gmail.com
Moscow, Russia

A. Lapin

Bauman Moscow State Technical University

Email: nik.zubov@gmail.com
Moscow, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Zubov N.E., Lapin A.V., Ryabchenko V.N., Proletarsky A.V., Selezneva M.S., Neusypin K.A. A Robust Control Algorithm of a Descent Vehicle Angular Motion in the Earth’s Atmosphere // Appl. Sci. 2022. V. 12. Iss. 2 (731). https://doi.org/10.3390/app12020731
  2. Lapin A.V., Zubov N.E., Poklad M.N. Stabilizing the Orbital Orientation of a Spacecraft at the Absence of Angles Measurements // AIP Conf. Proc. 2023. V. 2549. Iss. 1 (150016). P. 1–7. https://doi.org/10.1063/5.0108421
  3. Zubov N.E., Lapin A.V., Mikrin E.A., Ryabchenko V.N. Output Control of the Spectrum of a Linear Dynamic System in Terms of the Van der Woude Method // Doklady Mathematics. 2017. V. 96. I. 2. P. 457–460. https://doi.org/10.1134/S1064562417050179
  4. Зубов Н.Е., Рябченко В.Н., Лапин А.В. Декомпозиционный метод модального синтеза при управлении MIMO-системой с обратной связью по производным состояния // Дифференциальные уравнения и процессы управления. 2024. № 2. С. 1–9. https://doi.org/10.21638/11701/spbu35.2024.201
  5. Van der Woude J.W. A Note on Pole Placement by Static Output Feedback for Single-Input Systems // Systems & Control Letters. 1988. V. 11. Iss. 4. P. 285–287. https://doi.org/10.1016/0167-6911(88)90072-2
  6. Willems J.C., Hesselink W.H. Generic Properties of the Pole Placement Problems // Proc. of the 7th IFAC Congress. 1978. V. 11. Iss. 1. P. 1725–1729. https://doi.org/10.1016/S1474-6670(17)66142-1
  7. Wang X. Pole Placement by Static Output Feedback // J. of Math. Systems, Estimation and Control. 1992. V. 2. P. 205–218.
  8. Eremenko A., Gabrielov A. Pole Placement by Static Output Feedback for Generic Linear Systems // SIAM J. on Control and Optimization. 2002. V. 41. Iss. 1. P. 303–312. https://doi.org/10.1137/s0363012901391913
  9. Zubov N.E., Lapin A.V. Reducing the Problem of the Modal Control by Output for Stationary Forth-Order Systems with Two Inputs and Two Outputs to the Control by State for a System with a Single Input // J. Comput. Syst. Sci. Int. 2023. V. 62. Iss. 1. P. 43–60. https://doi.org/10.1134/S1064230723010124
  10. Zubov N.E., Zybin E.Yu., Lapin A.V. Analytical Synthesis of an Aircraft’s Lateral Motion Control by Output at the Lack of Measurements of Slip and Roll Angles // J. Comput. Syst. Sci. Int. 2023. V. 62. Iss. 2. P. 354–361. https://doi.org/10.1134/S1064230723020193
  11. Zubov N.E., Lapin A.V. On One Approach to the Analytic Synthesis of Modal Control by Output for Fourth-Order Dynamic Systems with Two Inputs and Two Outputs // J. Comput. Syst. Sci. Int. 2024. V. 63. Iss. 4. P. 561–577. https://doi.org/10.1134/S1064230724700424
  12. Zubov N.E., Lapin A.V. Analytical Solution of the Problem of Modal Control by Output via Reducing to Modal Observation with Fewer Inputs // J. Comput. Syst. Sci. Int. 2024. V. 63. Iss. 2. P. 205–222. https://doi.org/10.1134/S106423072470014X
  13. Зубов Н.Е., Микрин Е.А., Рябченко В.Н. Матричные методы в теории и практике систем автоматического управления летательных аппаратов. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2016. 666 с.
  14. Lapin A.V., Zubov N.E. Generalization of Bass – Gura Formula for Linear Dynamic Systems with Vector Control // Herald of the Bauman Moscow State Technical University, Series Natural Sciences. 2020. V. 89. Iss. 2. P. 41–64. https://doi.org/10.18698/1812-3368-2020-2-41-64
  15. Лапин А.В., Зубов Н.Е., Пролетарский А.В. Обобщение формулы Аккермана для некоторого класса многомерных динамических систем с векторным входом // Вестн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2023. № 4 (109). С. 18–38. https://doi.org/ 10.18698/1812-3368-2023-4-18-38
  16. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: Физматлит, 2010. 560 с.
  17. Зубов Н.Е., Лапин А.В., Микрин Е.А. Применение метода точного размещения полюсов к решению задачи приведения ориентации космического аппарата в элементах кватернионов // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2014. № 3 (117). С. 3–9. https://doi.org/10.14489/vkit.2014.03.pp.003-009
  18. Zubov N.E., Lapin A.V., Ryabchenko V.N. Analytical Algorithm for Constructing the Orbital Orientation of a Spacecraft with an Incomplete Measurement of the State Vector Components // J. Comput. Syst. Sci. Int. 2019. V. 58. Iss. 6. P. 969–979. https://doi.org/10.1134/S1064230719040178
  19. Желтов С.Ю., Каляев И.А., Косьянчук В.В., Мельник Э.В., Зыбин Е.Ю. Реконфигурация систем управления воздушных судов. М.: РАН, 2021. 204 с.
  20. Лапин А.В., Зыбин Е.Ю., Косьянчук В.В. О достижимости штатной динамики полета воздушного судна методом реконфигурации управления, основанным на данных, при отказах приводов // Скоростной транспорт будущего: перспективы, проблемы, решения: Тез. докл. 2-й Междунар. науч.-техн. конф. МАИ. М.: Перо, 2023. С. 171–173.
  21. Bajodah A.H., Mibar H. Pole Placement for MIMO LTI Systems via Extended Ackermann and Greville Formulae // IFAC PapersOnLine. 2023. V. 56. Iss. 2. P. 1736–1741. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2023.10.1882
  22. Lapin A.V., Zubov N.E. Analytic Solution of the Problem of Stabilizing Orbital Orientation of a Spacecraft with Flywheel Engines // AIP Conf. Proc. 2021. V. 2318. Iss. 1 (130009). P. 1–8. https://doi.org/10.1063/5.0036155

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2025

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».