Методы оптимизации при решении уравнений

Найдем значение при из (3), но учтем, что , а из (9). Тогда, учитывая (

4):

и используя (10) получим:

(11)

Подставляя (4), (5) и (6) в (2), а потом в (1) и интегрируя получим:

(12),

(13)

Используя начальные условия, можем записать:

Запишем условие с учетом (13). Тогда:

(14)

Уравнения (9), (11) и (14) составляют систему уравнений с тремя неизвестными С1, С2 и :

Подставляя 1-е уравнение во 2-е, получим:

,

а подставляя 1-е в третье, получим:

Таким образом, решение имеет вид:

Задание №4

Используя метод динамического программирования найти оптимальное уравнение для системы

Решение:

Формируем задачу по исходным данным.

(1)

– не ограничено, то есть .

Составим уравнение Беллмана с учетом того, что (S-функция Беллмана)

(2)

(3)

(4)

Из (3) находим:

(5)

Подставим (5) в (4)

(6)

Представим функцию Беллмана в виде квадратичной формы

(7)

причем это должна быть положительно определенная квадратичная форма, а значит

(8)

т.е. матрица должна быть положительно определённой.

Вычисляя выражения:

(9)

подставим их в (6) и обратим коэффициенты при , и в ноль, т.к. справа у нас ноль:

Отсюда:

(10)

(11)

(12)

Если , то Þ S < 0, что нельзя допустить. Тогда:

а следовательно а12 и а22 должны быть одного знака, так как а11 > 0.

Тогда а12 = 1/2, а22 = 1, а11 = 1. Таким образом, решение имеет вид (из (5) и (9)):

Задача 5

Используя принцип максимума Понтрягина найти оптимальное управление для линейной системы

в задаче:

Решение:

Формируем задачу по исходным данным:

(4)

Составим функцию Гамильтона

Уравнения Эйлера-Лагранжа имеет вид:

(5)

(6)

(7)

Поскольку – подвижна, то используем условие трансверсальности:

Но из (5) видно, что y1 = С1Þ С1 = 1. Тогда из (7) видно, что y3 = t2/2-C2t+C3, - то есть это квадратичная парабола ветвями вверх, которая может дважды пересечь уровень y3 = 0 и возможных порядок следования интервалов знакопостоянства следующий: +, -, +.

 Скачать реферат