Quasidifferentiability and Uniform Observability of Linear Time-Varying Singularly Perturbed Systems

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

For linear time-varying singularly perturbed systems (LTVSPS) with quasidifferentiable coefficients and a small parameter multiplying some derivatives, the problem of uniform observability is considered. Necessary and sufficient conditions for the quasidifferentiability of the set of output functions independent of the small parameter are proved, observability matrices independent of the small parameter for the slow subsystem and the family of fast subsystems associated with the LTVSPS are constructed, and a connection is established between them and the observability matrix of the original system. On the basis of the complete decomposition of the original LTVSPS with respect to the action of the group of linear nonsingular transformations, we prove rank sufficient conditions for the uniform observability of the LTVSPS that are independent of the small parameter and valid for all sufficiently small values of it. The conditions are expressed in terms of the observability matrices of the slow subsystem and the family of fast subsystems of smaller dimensions than the original LTVSPS.

About the authors

O. B Tsekhan

Yanka Kupala State University of Grodno, Grodno, 230023, Belarus

Author for correspondence.
Email: tsekhan@grsu.by
Гродно, Беларусь

References

  1. Калман Р. Об общей теории систем управления // Тр. I конгресса ИФАК. Т. 2. М., 1961. С. 521-547.
  2. Калман Р., Фалб П., Арбиб М. Очерки по математической теории систем. М., 1971.
  3. Красовский Н.H. Теория управления движением. М., 1968.
  4. Гайшун И.В. Введение в теорию линейных нестационарных систем. Минск, 1999.
  5. Астровский А.И. Наблюдаемость линейных нестационарных систем. Минск, 2007.
  6. Астровский А.И., Гайшун И.В. Оценивание состояний линейных нестационарных систем наблюдения // Дифференц. уравнения. 2019. Т. 55. № 3. С. 370-379.
  7. Astrovskii A.I., Gaishun I.V. Observability of linear time-varying systems with quasiderivative coefficients // SIAM J. Control and Optimization. 2019. V. 57. № 3. P. 1710-1729.
  8. Астровский А.И., Гайшун И.В. Линейные системы с квазидифференцируемыми коэффициентами: управляемость и наблюдаемость движений. Минск, 2013.
  9. Астровский А.И., Гайшун И.В. Квазидифференцируемость и наблюдаемость линейных нестационарных систем // Дифференц. уравнения. 2009. Т. 45. № 11. С. 1567-1576.
  10. Астровский А.И., Гайшун И.В. Равномерная и аппроксимативная наблюдаемость линейных нестационарных систем // Автоматика и телемеханика. 1998. № 7. С. 3-13.
  11. Дерр В.Я. Неосцилляция решений линейного квазидифференциального уравнения // Изв. Ин-та математики и информатики Удмуртского гос. ун-та. 1999. Вып. 1. № 16. С. 3-105.
  12. Васильева А.Б., Дмитриев М.Г. Сингулярные возмущения в задачах оптимального управления // Итоги науки и техники. Мат. анализ. 1982. Т. 20. С. 3-77.
  13. Калинин А.И. Асимптотические методы оптимизации возмущённых динамических систем. Минск, 2000.
  14. Kokotovi'c P.V., Khalil H.K., O'Reilly J. Singular Perturbations Methods in Control: Analysis and Design. New York, 1999.
  15. O'Reilly J. Full-order observers for a class of singularly perturbed linear time-varying systems // Int. J. of Control. 1979. V. 30. № 5. P. 745-756.
  16. Копейкина Т.Б. Наблюдаемость линейных стационарных сингулярно возмущённых систем в пространстве состояний // Прикл. математика и механика. 1993. Т. 57. № 6. С. 22-32.
  17. Копейкина Т.Б. Относительная наблюдаемость линейных нестационарных сингулярно возмущённых систем с запаздыванием // Дифференц. уравнения. 1998. Т. 34. № 1. C. 24-30.
  18. Копейкина Т.Б., Цехан О.Б. К теории наблюдаемости линейных сингулярно возмущённых систем // Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз.-мат. навук. 1999. № 3. С. 22-27.
  19. Glizer V.Y. Observability of singularly perturbed linear time-dependent differential systems with small delay // J. of Dynamical and Control Systems. 2004. № 10. P. 329-363.
  20. Цехан О.Б. Условия полной наблюдаемости линейных стационарных сингулярно возмущённых систем второго порядка с запаздыванием // Весн. Гродненскага дзярж. ун-та iмя Я. Купалы. Сер. 2. Матэматыка. Фiзiка. Iнфарматыка, вылiч. тэхнiка i кiраванне. 2014. № 1 (170). С. 53-64.
  21. Цехан О.Б. Условия поточечной управляемости и поточечной наблюдаемости линейных стационарных сингулярно возмущённых систем с запаздыванием // Тр. Ин-та математики НАН Беларуси. 2021. Т. 29. № 1-2. С. 138-148.
  22. Tsekhan O., Pawluszewicz E. Observability of singularly perturbed linear time-varying systems on time scales // 26th Intern. Conf. on Methods and Models in Automation and Robotics (MMAR). 2022. Р. 116-121.
  23. Дмитриев М.Г., Курина Г.А. Сингулярные возмущения в задачах управления // Автоматика и телемеханика. 2006. № 1. C. 3-51.
  24. Гайшун, И.В., Горячкин В.В. Робастная и интервальная наблюдаемость двухпараметрических дискретных систем с интервальными коэффициентами // Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз.-мат. навук. 2016. № 2. С. 6-9.
  25. Kopeikina T.B. Some approaches to the controllability investigation of singularly perturbed dynamic systems // Systems Sci. 1995. V. 21. № 1. P. 17-36.
  26. Хорн Р., Джонсон Ч. Матричный анализ. М., 1989.
  27. Тихонов A.H. Системы дифференциальных уравнений, содержащие малые параметры при производных // Мат. сб. 1952. Т. 31 (73). № 3. С. 575-586.
  28. Chang K. Singular perturbations of a general boundary value problem // SIAM J. Math. Anal. 1972. V. 3. № 3. P. 520-526.
  29. Зубер И.Е. Синтез экспоненциально устойчивого наблюдателя для линейных нестационарных систем с одним выходом // Автоматика и телемеханика. 1995. Вып. 5. С. 42-49.

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies