Гипотеза Калмана - Википедия - Kalmans conjecture

Рис. 1. Блок-схема системы управления. грамм(s) - линейная передаточная функция, ж(е) - однозначная непрерывная дифференцируемая функция

Гипотеза Кальмана или же Проблема калмана опровергнутый догадка об абсолютной устойчивости нелинейное управление система с одной скалярной нелинейностью, относящаяся к сектору линейной устойчивости. Гипотеза Калмана - усиление Гипотеза Айзермана и является частным случаем Гипотеза Маркуса – Ямабе. Эта гипотеза оказалась ложной, но привела к (действительному) достаточные критерии абсолютной устойчивости.

Математическая формулировка гипотезы Калмана (проблема Калмана)

В 1957 г. Р. Э. Калман в его газете[1] заявил следующее:

Если ж(е) на рис.1 заменяется константами K соответствующие всем возможным значениям ж'(е), и установлено, что замкнутая система устойчива для всех таких K, то интуитивно понятно, что система должна быть моностабильной; т.е. все переходные решения будут сходиться к единственной устойчивой критической точке.

Утверждение Калмана можно переформулировать в следующей гипотезе:[2]

Рассмотрим систему с одной скалярной нелинейностью

куда п это постоянная п×п матрица q, р постоянны п-мерные векторы, ∗ - операция транспонирования, ж(е) - скалярная функция, а ж(0) = 0. Предположим, ж(е) - дифференцируемая функция и выполняется условие

действует. Тогда гипотеза Калмана состоит в том, что система устойчива в целом (т.е. единственная стационарная точка является глобальной аттрактор ), если все линейные системы с ж(е) = ke, k ∈ (k1, k2) асимптотически устойчивы.

В Гипотеза Айзермана вместо условия на производную нелинейности требуется, чтобы сама нелинейность принадлежала линейному сектору.

Гипотеза Калмана верна для п ≤ 3 и для п > 3 есть эффективные методы построения контрпримеров:[3][4] производная нелинейности принадлежит сектору линейной устойчивости, и единственное устойчивое равновесие сосуществует с устойчивым периодическим решением (скрытое колебание ).

В дискретном времени гипотеза Калмана верна только для n = 1, контрпримеры для п ≥ 2 могут быть построены.[5][6]

Рекомендации

  1. ^ Кальман Р.Э. (1957). «Физико-математические механизмы неустойчивости в нелинейных системах автоматического управления». Транзакции ASME. 79 (3): 553–566.
  2. ^ Кузнецов Н.В. (2020). «Теория скрытых колебаний и устойчивости систем управления» (PDF). Международный журнал компьютерных и системных наук. 59 (5): 647–668. Дои:10.1134 / S1064230720050093.
  3. ^ Брагин В.О .; Вагайцев В.И .; Кузнецов Н.В .; Леонов Г.А. (2011). "Алгоритмы поиска скрытых колебаний в нелинейных системах. Гипотезы Айзермана и Калмана и схемы Чуа" (PDF). Международный журнал компьютерных и системных наук. 50 (5): 511–543. Дои:10.1134 / S106423071104006X.
  4. ^ Леонов Г.А .; Кузнецов Н.В. (2013). «Скрытые аттракторы в динамических системах. От скрытых колебаний в задачах Гильберта-Колмогорова, Айзермана и Калмана до скрытых хаотических аттракторов в схемах Чуа». Международный журнал бифуркаций и хаоса. 23 (1): 1330002–219. Bibcode:2013IJBC ... 2330002L. Дои:10.1142 / S0218127413300024.
  5. ^ Карраско Дж .; Heath W. P .; де ла Сен М. (2015). «Контрпример второго порядка к гипотезе Калмана в дискретном времени». Европейская конференция по контролю 2015 г.. Дои:10.1109 / ECC.2015.7330669.
  6. ^ Heath W. P .; Карраско Дж; де ла Сен М. (2015). «Контрпримеры второго порядка к гипотезе Калмана о дискретном времени». Automatica. 60: 140–144. Дои:10.1016 / j.automatica.2015.07.005.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка