Operational Absolutely Optimal Dynamic Control of the Stochastic Differential Plant’s State by Its Output

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The problem of synthesizing the average-optimal control law for a dynamic plant subject to random disturbances, if its state variables are measured partially or with random errors, is considered. Using the method of a posteriori sufficient coordinates (SCs), the complexity of constructing the well-known interval-optimal Mortensen controller is described and a much simpler algorithm for finding its operational-optimal analog is obtained. The new controller does not require the solution of the corresponding Bellman equation in inverse time, since it is optimal in the sense of a time-varying criterion. This makes it possible to disregard information about the future behavior of the object and reduces the procedure for finding the dependence of a control on sufficient coordinates to direct-time integration of the Fokker–Planck–Kolmogorov equation and to solving a problem of parametric nonlinear programming. The application of the obtained algorithm is demonstrated by the example of a linear-quadratic-Gaussian problem, as a result of which a new operational version of the well-known separation theorem is formulated. It represents a stochastic control device as a combination of a linear Kalman–Bucy filter and a linear operational-optimal positional controller. The latter differs from the traditional interval-optimal controller by the well-known gain and does not require the solution of the corresponding matrix Riccati equation in inverse time

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.
  7. 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. 23–39.
  8. Wonham W.M. On the Separation Theorem of Stochastic Control // SIAM J. Control. 1968. V. 6. № 2. P. 312–326.
  9. Верба В.С., Меркулов В.И., Руденко Е.А. Линейно-кубическое локально-оптимальное управление линейными системами и его применение для наведения летательных аппаратов // Изв. РАН. ТиСУ. 2020. № 5. С. 129–141.
  10. Пугачев В.С., Синицын И.Н. Стохастические дифференциальные системы. Анализ и фильтрация. М.: Наука, 1985.
  11. Синицын И.Н. Фильтры Калмана и Пугачева. М.: Логос, 2007.
  12. Пантелеев А.В., Руденко Е.А., Бортаковский А.С. Нелинейные системы управления: описание, анализ и синтез. М.: Вузовская книга, 2008.
  13. Руденко Е.А. Оптимальная структура непрерывного нелинейного фильтра Пугачева пониженного порядка // Изв. РАН. ТиСУ. 2013. № 6. С. 25–51.
  14. Ширяев А.Н. Вероятность. М.: Наука, 1980.
  15. Браммер К., Зиффлинг Г. Фильтр Калмана–Бьюси / Пер. с англ. М.: Наука, 1982.

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».