Постановка задачи управления безопасным движением. Динамическое программирование

Информация » Задачи управления безопасным движением при встрече с препятствием и выбор метода решения » Постановка задачи управления безопасным движением. Динамическое программирование

Страница 5

Связь динамического программирования с вариационным исчислением и принципом максимума

Метод динамического программирования носит более универсальный характер, чем методы, основанные на принципе максимума и вариационном исчислении, поскольку он был разработан для оптимального управления процессами, не обязательно описываемыми системой дифференциальных уравнений. Вместе с тем этот метод не имеет строгого обоснования в ряде случаев по сравнению с принципом максимума и вариационным исчислением, хотя и тесно связан с ними.

Связь метода динамического программирования с вариационным исчислением. Пусть целевая функция зависит от скорости изменения фазовых координат. Тогда уравнение (1.10) можно записать в виде

Продифференцируем уравнение (1.12) по с учетом того, что функция Беллмана от не зависит:

Затем запишем полную производную по t:

Продифференцируем теперь уравнение (1.14) по ;

Вычитая из полученного результата предыдущее уравнение, приходим к уравнению Эйлера в вариационном исчислении

Заметим, это соотношение было получено в предположении о непрерывности частных производных второго порядка.

Пусть теперь граничное условие задачи в конечный момент времени есть соотношение

Тогда с учетом равенства (1.13) получим из (1.12) следующее соотношение, идентичное условию задачи с подвижным концом в вариационном исчислении:

Кроме того, можно убедиться, что уравнение (1.13) есть необходимое условие минимума для выражения в правой части (1.13), поскольку, во-первых, уравнение (1.13) есть частная производная от этого выражения по , приравненная к нулю. Во-вторых, дифференцируя по уравнение (1.13) вторично и учитывая равенство нулю производной от первого слагаемого, получаем еще одно необходимое условие минимума, состоящее в положительной определенности матрицы частных производных второго порядка, что совпадает с условием Лежандра в вариационном исчислении.

Можно также показать, что если экстремум в точке совпадает с абсолютным минимумом, т.е.

то это соответствует известному условию Вейерштрасса.

Связь метода динамического программирования с принципом максимума. Геометрическая интерпретация динамического программирования. Связь с функцией Ляпунова. Классическое описание данной взаимосвязи строится на том, что из уравнений динамического программирования при определенных допущениях выводятся результат ты, соответствующие принципу максимума. Основной смысл этих сопоставлений состоит в том, чтобы показать, что для применения динамического программирования нужны излишне жесткие требования, связанные с существованием непрерывных частных производных . Действительно, если для задачи с закрепленным временем ввести (n + 2)-мерную вектор-функцию

то уравнение Беллмана (1.10) можно записать в виде:

или так , что соответствует принципу максимума, если ввести функцию .

Если рассмотреть задачу максимального быстродействия, то, воспользовавшись уравнением (1.14) для автономных систем и продифференцировав его по , получим

Страницы: 1 2 3 4 5 6

Еще по теме:

Синтез оптимального регулятора с учетом динамики движения
До сих пор боковое движение самого препятствия не учитывалось – оно считалось неподвижным. Между тем встречное судно или любой другой плывущий предмет может представлять существенную угрозу безопасности. Поэтому надо дополнить предыдущую модель новыми элементами. К ним относится в первую очередь ди ...

Общее устройство
Устройство козлового крана основано на балочном мосте, который закрепляется на рельсовом пути и тали. Кран работает от электродвигателя переменного тока, установленного на галерее моста. Устройство передвижения козлового крана может быть как центральным, так и раздельным по виду. На них устанавлива ...

Расчет основных технико-эксплуатационных показателей работы транспорта
В данном разделе студент должен научиться определять технико-эксплуатационные показатели использования транспортных средств различных видов транспорта, в том числе: - рассчитать количество транспортных циклов (ездок), необходимых для выполнения заданных перевозок в каждом направлении; - рассчитать ...


Навигация

Copyright © 2019 - All Rights Reserved - www.transpexplore.ru