Preview

Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie

Advanced search

Use of Quasipotentials for Monitoring of Large Deviations in the Control Processes

Abstract

The Lagrange problem arising in the analysis of large deviations in the states of dynamical systems was analyzed with the use of Wentzell-Freidlin method. For the linear case and Hurwitz state matrix of an unperturbed system the author obtained relations for quasipotential extremals, providing estimates of the probabilities of events for the initial conditions close to zero. On this basis, the author proposes an algorithm for prediction of the critical states of the dynamical systems, with the perturbed vector, "white noise", multiplied by a small parameter. Examples of application of the method to the task of controlling the angle of heel for a marine vessel in rough seas, and the angle of attack of an aircraft are presented. The case of lack of Hurwitz is analyzed on the example of the financial mathematics - instruments known as the Black-Scholes model The results show that the quasipotential extremals can be effectively used for the tasks of stabilization as a means of additional quality assurance management: passage of the stochastic system state through a small neighborhood of a quasipotential extremal signalizes about an abnormal movement of the controlled process. More accurate conclusions about the danger rate and the need to switch to the crisis management can be made with the estimated probability of a crisis and action functional, calculated on the basis of the quasipotential (equations included). In case of instability the question can be solved directly on the action functional, as an example of a financial mathematics model shows.

About the Author

S. A. Dubovik
Sevastopol State University
Russian Federation


References

1. Kokotovic P. V., Yackel R. A. Singular perturbation of linear regulators: Basic theorem // IEEE Trans. on AC. 1972. Vol. 17. P. 29-37.

2. Васильева А. Б., Дмитриев М. Г. Сингулярные возмущения в задачах оптимального управления // Итоги науки и техники, мат. анализ. 1982. Т. 20.

3. Дмитриев М. Г., Макаров Д. А. Композитный регулятор в линейной нестационарной системе управления // Изв. РАН, Теория и системы управления. 2014. № 6. С. 3-13.

4. Дубовик С. А. Композиционный синтез линейно-квадратических регуляторов // Проблемы управления и информатики. 1999. № 2. С. 50-62.

5. Дубовик С. А. Метод композиции в синтезе регуляторов для сингулярно возмущенных систем // Динамические системы. 2001. Вып. 17. С. 12-17.

6. Вентцель А. Д., Фрейдлин М. И. Флуктуации в динамических системах под действием малых случайных возмущений. М.: Наука, 1979. 424 с.

7. Вентцель А. Д., Фрейдлин М. И. О малых случайных возмущениях динамических систем // УМН. 1970. Т. 25. Вып. 1 (151). С. 3-55.

8. Zabczyk J. Exit problem and control theory // Systems & Control Letters, North-Holland. 1985. V. 6. N. 3. P. 165-172.

9. Нечаев Ю. И., Дубовик С. А. Анализ устойчивости нелинейной стохастической модели динамики корабля на волнении с помощью функционала действия // Нелинейные краевые задачи мат. физики и их приложения. Киев: Ин-т математики НАН Украины, 1993. С. 101-103.

10. Дубовик С. А. О возможности прогноза и предотвращения критических состояний при управлении процессами диффузионного типа // Тр. XII Всеросс. совещ. по проблемам управления (ВСПУ XIl). 2014. С. 1443-1454.

11. Поляк Б. Т., Щербаков П. С. Робастная устойчивость и управление. М.: Наука, 2002. 303 с.

12. Демидович Б. П. Лекции по математической теории устойчивости. М.: Наука, 1967. 472 с.

13. Алексеев В. М., Тихомиров В. М., Фомин С. В. Оптимальное управление. М.: Наука, 1979. 430 с.

14. Aganovic Z., Gajic Z. Linear С^шш! Control of Bilinear Systems. Springer-Verlag, 1995. 133 р.

15. Нечаев Ю. И. Моделирование устойчивости на волнении. Современные тенденции. Л.: Судостроение, 1989. 240 с.

16. Афанасьев В. Н., Колмановский В. Б., Носов В. P. Математическая теория конструирования систем управления. М.: Высш. шк., 2003. 614 с.

17. Ширяев А. Н. О некоторых понятиях и стохастических моделях финансовой математики // ТВП. 1994. Т. 39. Вып. 1. С. 5-22.

18. Vukobratovic M., Stojic R. Modern Aircraft Flight Control. Springer-Verlag, 1988. 288 c.


Review

For citations:


Dubovik S.A. Use of Quasipotentials for Monitoring of Large Deviations in the Control Processes. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2016;17(5):301-307. (In Russ.)

Views: 447


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1684-6427 (Print)
ISSN 2619-1253 (Online)