<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">novtexmech</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Мехатроника, автоматизация, управление</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1684-6427</issn><issn pub-type="epub">2619-1253</issn><publisher><publisher-name>Commercial Publisher «New Technologies»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.17587/mau.24.3-13</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">novtexmech-1305</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>SYSTEM ANALYSIS, CONTROL AND INFORMATION PROCESSING</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Новый подход к синтезу оптимального терминального управления нелинейными динамическими системами</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>New Approach to the Synthesis of Optimal Terminal Control of Nonlinear Dynamic Systems</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Иванов</surname><given-names>В. П.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Ivanov</surname><given-names>V. P.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>канд. техн. наук, доц.,ст. науч. сотр,</p><p>Санкт-Петербург</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Ph.D, Associate Professor, Senior Researcher,</p><p>St. Petersburg</p></bio><email xlink:type="simple">vpivanov.spb.su@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Санкт-Петербургский федеральный исследовательский центр Российской академии наук</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>St. Petersburg Federal Research Center of Russian Academy of Sciences</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2023</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>12</day><month>01</month><year>2023</year></pub-date><volume>24</volume><issue>1</issue><fpage>3</fpage><lpage>13</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Commercial Publisher «New Technologies», 2023</copyright-statement><copyright-year>2023</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><license xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice" xlink:type="simple"><license-p>https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/article/view/1305">https://mech.novtex.ru/jour/article/view/1305</self-uri><abstract><p>Рассматривается проблема построения общих решений задач терминального управления нелинейными системами. Используются ранее доказанные положения о том, что оптимальная траектория является огибающей параметрического семейства поверхностей (параметрического семейства сингулярных кривых), и что оптимальное управление может быть найдено на этом семействе. Здесь обыгрывается тот факт, что в каждой точке оптимальной траектории вектор-функция множителей Лагранжа касателен к ней, но также касателен к сингулярной кривой. Приводится конструктивный метод построения сингулярных кривых на основе условного разделения переменных в уравнении Гамильтона—Якоби. "Свободные" параметры сингулярных кривых находятся из условия минимизации терминального функционала, что позволяет избежать явного решения краевой задачи для класса нелинейных динамических систем, упростить вычислительные алгоритмы. Сингулярные кривые описываются редуцированной (сокращенной) математической моделью. Таким образом, для синтеза закона оптимального управления мы должны использовать полную (исходную) математическую модель динамической системы, но для его вычисления в тот или иной момент времени достаточно и редуцированной (сокращенной). Указанное соображение определяет принцип информационного дуализма. Приведен иллюстрирующий пример. Показано, что такой подход можно применять и для решения некоторых классов дифференциальных игр.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The problem of constructing common solutions to terminal control problems of nonlinear systems is considered here. Previously proven positions are used that the optimal trajectory is an envelope of a parametric family of surfaces (a parametric family of singular curves), and that optimal control can be found on this family. The fact that at each point of the optimal trajectory the vector-function of Lagrange factors is tangent to it, but also tangent to the singular curve, is played out here. A constructive method of constructing singular curves based on conditional separation of variables in the Hamilton-Jacobi equation is given. The " free" parameters of singular curves are based on the condition of minimizing the terminal functionality, which avoids an explicit solution to the boundary problem for a class of nonlinear dynamic systems, and simplifies computational algorithms. Singular curves are described by a reduced (abbreviated) mathematical model. Thus, to synthesize the law of optimal control, we must use the complete (original) mathematical model of the dynamic system, but to calculate it at one time or another, it is enough reduced model. This consideration defines the principle of informational dualism. An illustrative example is given. It has been shown that this approach can be used to solve some classes of differential games.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>нелинейные динамические системы</kwd><kwd>оптимальное управление</kwd><kwd>огибающие</kwd><kwd>параметрическое семейство</kwd><kwd>сингулярные кривые</kwd><kwd>редуцированные модели</kwd><kwd>информационные дуализм</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>nonlinear dynamic systems</kwd><kwd>optimal control</kwd><kwd>envelopes</kwd><kwd>parametric family</kwd><kwd>singular curves</kwd><kwd>reduced models</kwd><kwd>informational dualism</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Александров А. Г. Оптимальные и адаптивные системы. М.: Высшая школа, 1989. 263 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Alexandrov A. G. Optimal and adaptive systems, Moscow, Higher School, 1989, 263 p. (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Салмин В. В., Лазарев Ю. Н., Старинова О. Л. Методы оптимального управления и численные методы в задачах синтеза технических систем. Самара: Изд-во СГАУ, 2007.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Salmin V. V., Lazarev Yu. N., Starinova O. L. Optimal control methods and numerical methods in the problems of synthesis of technical systems [Electronic resource], Samara, SSAU Publishing House, 2007 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Измйлов А. Ф., Солодов М. В. Численные методы оптимизации. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. 304 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Izmylov A. F., Solodov M. V. Numerical optimization methods, Moscow, FIZMATLIT, 2005, 304 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Батенко А. П. Системы терминального управления. М.: Радио и связь, 1984. 160 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Batenko A. P. Terminal control systems, Moscow Radio and Communications, 1984, 160 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Красовский Н. Н. Теория управления движением. М.: Наука, 1968. 476 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Krasovsky N. N. Theory of motion control, Moscow, Nauka, 1968, 476 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Болтянский В. Г. Математические методы оптимального управления. М.: Наука, 1969. 408 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Boltyansky V. G. Mathematical methods of optimal control, Moscow, Nauka, 1969, 408 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Сейдж Э. П., Уайт Ч. С. Оптимальное управление системами. М.: Радио и связь, 1982. 389 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sage E. P., White C. S. Optimal control of systems, Moscow, Radio and Communications, 1982, 389 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Иванов В. П. Оптимизация вырожденного управления динамическими системами методом огибающих // Труды СПИИРАН. 2006. Т. 2, Вып. 3. С. 358—365.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ivanov V. P. Optimization of degenerate control of dynamic systems by the envelope method, Proceedings of SPIIRAN, 2006, vol. 3, no. 2, pp. 358—365 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Иванов В. П. Оптимизация управления динамическими системами на границе допустимого множества управлений методом огибающих // Труды СПИИРАН. Вып. 4. 2007. С. 270—276.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ivanov V. P. Optimization of control of dynamic systems on the boundary of an acceptable set of controls by the envelope method, Proceedings of SPIIRAN, 2007, vol. 4, pp. 270—276 (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Anodina-Andrievskaja E. M., Ivanov V. P. New Methods of Synthesis and Calculation of Optimal Terminal Control // 2021 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF). 2021. DOI: 10.1109/ WECONF51603.2021. 9470551.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Anodina-Andrievskaja E. M., Ivanov V. P. New Methods of Synthesis and Calculation of Optimal Terminal Control, 2021 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF), 2021, doi: 10.1109/WECONF51603.2021.9470551</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Иванов В. П. Информационный дуализм задачи оптимального терминального управления динамическим объектом // Информатизация и связь. 2021. № 2. С. 85—90.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ivanov V. P. Informational dualism of the problem of optimal terminal control of a dynamic object, Moscow, Informatization and communication, 2021, no. 2, pp. 85—90 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Васильев Ф. П. Методы оптимизации. М.: Факториал пресс, 2002. 824 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Vasiliev F. P. Optimization methods, Moscow, Factorial press, 2002, 824 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Федоренко Р. П. Приближенное решение задач оптимального управления. М.: Наука, 1978. 448 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Fedorenko R. P. Approximate solution of optimal control problems, Moscow, Nauka, 1978, 448 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Габбасов Р., Кириллова Ф. М. Особое оптимальное управление. М.: Наука, 1973. 253 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Gabbasov R., Kirillova F. M. Special optimal control, Moscow, Nauka, 1973, 253 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Иванов В. П. Информационный дуализм в нелинейной дифференциальной игре "преследование-уклонение" // Информатизация и связь. 2021. № 5. С. 111—116.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ivanov V. P. Informational dualism in the nonlinear differential game "pursuit-evasion", Moscow, Informatization and communication, 2021, no. 5, pp. 111—116 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Анодина-Андриевская Е. М., Иванов В. П. Вариационная задача синтеза оптимального управления // Волновая электроника и инфокоммуникаци-онные системы. Материалы XXV международной научной конференции (WECONF-2022). Санкт-Петербург, 2022. C. 19—28.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Anodina-Andrievskaja E. M., Ivanov V. P. Variational Problem of Optimal Control Synthesis, 2022 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF), 2022, pp. 19—28 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Гермейер Ю. Б. Игры с непротивоположными интересами. М.: Наука, 1976. 327 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Hermeyer Yu. B. Games with non-contradictory interests, Moscow, Nauka, 1976, 327 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru"></mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en"></mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit19"><label>19</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru"></mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en"></mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
