PHƯƠNG TRÌNH SAI PHÂN VÀ PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN RICCATI : HỘI TỤ, ĐƠN ĐIỆU VÀ ỔN ĐỊNH
PHẠM THÀNH CÔNG
Trang nhan đề
Khái quát luận văn
Chương1: Bài toán điều khiển tối ưu toàn phương tuyến tính rời rạc và phương trình Riccati.
Chương2: Bài toán điều khiển tối ưu toàn phương tuyến tính liên tục và phương trình Riccati.
Chương3: Sự đơn điệu và hội tụ của nghiệm của phương trình Riccati.
Chương4: Sự ổn định của các hệ điều khiển tối ưu .
Tài liệu tham khảo
17 trang |
Chia sẻ: maiphuongtl | Lượt xem: 2308 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem nội dung tài liệu Luận văn Phương trình sai phân và phương trình vi phân Riccati: Hội tụ, đơn điệu và ổn định, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Clntd'ngI
, ~ A;.t ,
BAI TOitN DIEU KHIEN TOI U'U TOAN PHU'dNG
,..! ~" ,
TUYEN TINH Rdl R~C VA PHU'dNG TRINH RICCATI
1.1Cac djllh nghia
Xetp]llfo'llgtr1nhviphan:
x(t) = Ax (t) (1.1)
va plllfcJng1.1'1n11sa.ip11an:
Xk+l =AXk (1.2)
trongdo A la ma tr~nvuongC2lpn. GQi J(A) la 1.~pcactri riengcuaA
. Ma 1.r~nA dlfQ'CgQila 5ndinhungv6iphucJng1.dnh(1.1)n~uRe()..)<
0 vo'i lllQi A thuOc0"(A) ho;?,cA duQ'cgQi la Ondinh ling vo'i phuo'ngtrlnh
(1.2) Il~U IAI < 1 vo'in19iA 1.huOcO"(A).
. C~p(A,B) (11I'9'cgQila 6ndinhhoadu9'cn~ucomatr~nf( saocho
matr~llA - B f( 6n dinh.
. D~\,t°A,n = ](eTB n !(eTBA n... n !(eTBAn--l
1.rongdon la C2lpcllamatr~nA.
C~p(A, B) dU'9'cgQila quaIlsat dU'9'Cn~u0 A,E=0
1.2 Bai toan di~u khi~n t6i tttl toan phu'o'ngtuy(fn Hnh rdi r{tc
hii'u h<;tn
1.2.1 Phat bit;u lJ~titocln
Xet h~phu'o"ngtrlnh sai pilau:
Xk+l=FXk +GUt (1.3)
trongdo
xk lan-vector tr(;1Ilgthai
Utla Tn-vectordi~ukhi~n
F la matr:;lnvuongcapn khanghich
G la n x Tnmatr~n
Haytlmda,ydi~ukhi~nt6iu'u{udt=0,1,..., N -1} d~qrcti~uhoa
phi~mham
2
N-1
( ) T. ~--, { TQ T }J N, x 0, 1.L =:1;N Po XN +- L.; :c/,:. N - k--1XA:+-1LA:RN - A:-171 A:
k=O
(1.4)
VcJ'j
Xola tr<;Lngthai band~LUclla h~(1.3)
Q/,: la,rnatr~nXc1.cdjnh khongam;k =0,1".., N - 1
Rk la,matr~nxac clinhdlwng; k =0,1,. . ., N - 1
Po 1~1ma tr8.11kholJgam ling V(5'itr~UlgthciiXN
1.2.2 Lo'i gifti
D~Hm cla,ycli~ukhi&nt6i nu {1.Lt}C U, vcJ'iU ={1L =(1.Ldf-=-/(Uk E
IRm},qI'C ti~tlhoa phiem ham J(N, Xo,1L)ta dung plnr(jng phap nhan tu
Lagrange.Qua,trlnh tlm dihl khi~nt6i nu gamnhungbl1<1Csail da,y:
Bu"o-c1 Xet b9 nh2t1lt I'lagrange/\1,A2"'" AN' Ta clinhnghia:
N-1
L =X~POXN +- L {X[QN-k-1Xk +- 1.L[RN-k-11.Lk}+-
k=O
N-l
Y' {
\ T (1
-1
(
"(
) (p. I )1' \ }+-L-t /\k+1 (Xk +- I'Uk - Xk+1 +- I Xk +- (I1.Lk- Xk+1 /\k+1
k::::O
Di~u ki~nc5,ncl~J (N, Xo,1L)d<;Ltql'C ti~ula:
oL
---=0
OXk
-~~=O
i~f' =0
OAk
k =1,2,...,N
k =0,1,...,N-1 (1.5)
k=1,2,...,N
'1'rl1cJ'Ckhi tlllfC hi~ncacbl1'cJ'ctiep theota din caem~nhcl~:
M~nh ere1.1 Cho A la,matr~,nca:pn. 'fa co:
(i)
a
OXx*Ay
(J
~:)-x*Axu:r
- Ay
(ii) - Ax
l'
vo'i ~
(
!!- -(~--... --~
)ox o:fl' 0:i:2' , ()£n
3
Cluing lninh
(i) 'fa co:
0
-x* Ay -
OX (
0- x*Ay, 0- x*Ay,. . ., 0- x*Ay
)
T
OXI OX2 oxn ,
0
-x* Ay
OXI
0
;r*Ay
0;i;-2
0
-x*A
OX yn
0
'fa huh =-x*Ay; i = 1,2,. . . ,n.
ox'z
x*Ay = (xi, X2,. . . ,xri)
all a12 ... aln
a21 a22 ... a2n
Yl
Y2
anI an2 ... ann Yn
Yl
Y2
(
n n n
):L xjajl, :L xjaj2"'" :L xjajnj=1 j=1 j=1
Yn
(
f X;ajl
)
Yl+
(f X;aj2 ) Y2+... +(f x;ajn ) YnJ=1 J=1 J=1
Do do
0 n
~x* Ay =ailYl +ai2Y2+ .. .+ainYn= L aijYj
OXi j=1
NhU' v~,y
0
ox,x*Ay =z
n
L aljYi
j=1
n
:L a2jYi
j=l
n
L anjYi
j;:::::l
4
all a12 ... aln
) (a21 a22 ... a2n I
= Ay
nl an2 ... 'ann) l n I
(i) ciadU9'Cchlhlgminh.
(ii) 'fhay y bc)'ixt1'ong(i) ta cltrqc(ii).
M~nh de 1.2 1171+ YZ! = 11m+ ZYI
v6i I1l'1m121cAcmat1'~ndo'nvi co c~phaml~IllU'qt121n va rn va Y, Z 121
CClCma tr~nlam clIoca,cdinh tlllfC co,ynghia.
Cllltng rninh
'I' 1 / . 1. a,c nrng rum 1:
x y
0 T
x 0
Z T
v (Ji I){ IIl' I =-J ()
Th~tv~,y,ta co:
(1.6)
(
X Y
)
=
(
_X 0
) (
In 0
) (
InK -1y
)0 T 0 1m 0 T 0 1m
Sur 1'a:
"x Y 1= IJYIITI() T
M<'Jttkha.c
(
X ()
) (
JY 0
) (
In 0
) (
In 0
)Z T = 0 1m () T T ~ 1 1m
Do do
x 0
Z 1'1=IXII1'1
V~y
)( y
0 T
JY 0
Z l'
. Titp theota ch(rngminh:
x Y
I
--
{
IXII
.
T--ZX lYlncuIXI=-J°
Z T -- ITIIX - YT--1Z! I1~U ITI =-J 0
(1.7)
rl' Ia co:
(
X Y \ c-
(
X 0 0
) (
In X --1 Y
)Z T} - Z 1m 0 T - ZJY--IY
5
vo'iIXI#O
theo(1.6):
(
X Y
)
=
(
In
Z T 0
x y
Z TI
Y
) (
X - YT-IZ 0
)T T-IZ 1m
X y
Z fl--'-) ..
= IXIIT-ZX-IYI; IXI#O
= ITII-"Y - YT-IZI; 1'1'1#0
V~y(1.7) c1U'q'cclllfngminh.
Bay giG'ta cllll'ngminh m~nhc1~1.2.
X I I In - Y
et rna tr~n Z I rn
A.p d\lIlg (1.7)vo'iX = In' Y = -Y; T = 1mta dU'q'c
In -Y
{
1171111171- ZI;l( -Y)I = 11m+ ZYI; /1711#0
Z 1m - IImllIn - (-Y)11:;lZI = 1171+ YZ/; 11ml#0
VlIIml #0 va IInl #0 Hen:
11m +ZYI = JIn + Y ZI
M~nhd~1.2cltrq'cllll'ngminh.
M~nh d~ 1.3 (-"Y+ YTZ)-l = -"Y-l - X-IY(T-l + Z-"Y-IY)-lZX-l
Chltng rninh Ta co: eX + YTZ)[X-l - -"Y-.IY(T-l +ZX-IY)-lZX-l]
- )(-"Y-l -XX-IY(T-l + Z-"Y-IY)-lZX-l +
YTZX-IYTZX--IY(T--l +ZX-IY)-lZX-l
= 1+ YTZ-"Y-l - Y[(T-l +ZX-IY)-l +TZX-IY(T-l +ZX-IY)-l]ZX'-:l
= 1+ YTZX.-l - Y[(I +TZ-"Y-IY)(T-l +Z~Y-IY)-l]ZX-l
= 1+ YTZ-"Y-l - Y[(T(T-l +TZX-IY)(T-l +TZX-IY)-l]ZX-l
= 1+YTZ)(-l - YTZ-"y-l= I
6
SHY ra (X +YTZ)-1 =X-I - X-IY(T-l + ZX-IY)-IZX-l
Bli'o'C2 D~J(N, xu,1(,)c10,tqL'Cti~uthl tir (1.5)va,m~nhde1.1ta din:
o£
=-=QN-k-lXk +FI' /\k+l- /\k= 0
ox~:
aD
---=- - POXN - AN =0
~y
~ =RN-k-lUk +GTAk-I-I =0
(Ju l'at;
---=- =FXk-l +GUk-l - xk =0
OAk
/\k = QN-k-IXk +FT Ak+l
/\N = PoxN
- - R-1 . GT\uk - N-k-l /\k+l
Xk+l = FXk +GUk
{
Ak =QN-k-lXk +FT Ak+l
{::? /\N = PoXN
" -1 I'
Xk+l =l'Xk - GRN-k-IG Ak+l
{::?
(1.8a)
(1.8b)
(1.8c)
Bli'dc 3 Ta chungminh ding n~uPk la nghi~mnlraxac dinh dU'O'ngcua
plnI'o'ngtrlnh sai pilau Riccati RD E:
Pl.>+-!= FTPkF - FT PkG(GTPkG +lid-leT PkF +Qk
thl (1.8a),(1.8b)va(1.8c) c1lI'Q'cthoa man.
Th~t v~y,chQnAI.~= PN-kXk ta co:
AN = POXN
(1.9)
hie do (1.8b)dlI'Q'cthoaman.
Ta l;;ticl1QnUl.~= -RN-k-IGTAk+1
thl (l.8e) clingxa.yfa.
Bay giG'ta chLrngminh (1.8a)chrQ'cthoa.
Ta co:
/\k = PN-kXf"
= {QN-,~-l +FI' PN-k-IF-
-FI' PN-k-lG(GT PN-k-IG +RN-k-l)-IGl'PN-k-lF}Xk
- QN-k-lxk +FTPN-k-l[I - .
-G(GT PN-k-IG +RN-k~-d-lGT PN-k-l] (1.10)
7
Tir (1.8c)ta co:
Xk+l=FXk - GRN~k-lGTPN-k-lXk+l
Suy fa: (I + GRN~k-lGTPN-k-lXk+l =FXk
Ap d\lllg m~nh c1~1.2 ta dU'Q'c:
II +GRN~I.:-lGTPN-k-ll = II +RN~k-lRN-k-l+RN~k-lGTPN-k-IGI
= IRN~k-lRN-k-l+RN~k-lGTPN-k-IGI
= InN~k-lllnN-k-l +G'l'PN-k-lG!
I- 0 (vI RN-k-l >0; PN-k-l >0)
Nlnrv~ymatr~nI +GRN~k-lGTPN-k-l khanghich.
Theam~llhd~1.3taco:
(1.11)
(I +GRN~k-lGTPN-k-d-l =I - G(RN-k-l +GT PN-k-lG)GT PN-k-l
(1.12)
Da dotir (1.10),(1.11)va(1.12)8UYfa:
Ak = QN-k-lXk +FT PN-k-lXk+l
Ak = QN-k-lXk +FTAk+l
V~y(1.8a)c1U'Q'cthoaman.
i
Bade 4 Ham di~ukhi~nt6i U'uUk,chi 86t6i U'u!(k vagia tri t6i U'uJmin.
. Ham di~ukhi~ll t6i Uu Uk, chi 86t6i Uu !{k
Thea bU'o'c3 ta co:
Uk - - RN~k-l GT Ak+l
- R-1 GTP- - N-k-lN-k-lxk+l
- -RN~k-lGT PN-k-l(Fxk + Gud
Suy fa:
(I +RN~k-lGT PN-k-lG)Uk =-RN~k-lGT PN-k-lFxk
hay
Uk = -(1 + RN~k-lGl'PN-k-lG)-lRN~k-lGT PN-k-lFxk
= -[RN-k-l(1 + RN~k-lGT PN-k-lG)]-lGT PN-k-lFxk
= -(RN-k-l +GT PN-k-lG)-lGTPN-k-lFxk
- -!(N-k-lXk
8
',' 1" =- (1J G'l' }C> G)--lt"~'L' }C> ]i 'VOl \.k tk k \.J k .
. Tinh gici,tri t6i UU Jmin'
Ta c1nl'ngmillh
T T - T T
Xk QN-'~-IXk +u,~RN-k-lUk - Xk PN-kXk - Xk+lPN-k-lXk+l
Xu 11ve phaiclla (1.13)xI'QN-k-1Xk+ u[RN-k-1Uk
(1.13)
- xl'[QN-k-l + FTPN-k-IF - FT PN-k-1G(GT PN-k-IG +
t] ") )-l GTP T(']'l ' X l' fJ 'e- LN-/~-l 1 N-k-.Jl' "k - 'k-Il N--k-l' Idol
= X[QN-k-1Xk +x[FT PN-k~I[I - G(GT ~V-k-IG +
+RN -k-l )-IGl' PN -k-dFxk - X[+1PN -'~-1Xk+l
= XrQN-k-1Xk +xl'FT PN-k-lXk+l - Xr+1PN-k-1Xk+l(xembuck 3)
= X[QN-k-1Xk +(FXk - Xk+l)TPN-k-1Xk+l
= XrQN-k-1Xk - (GudTPN-k-lXk+l (do (1.3))
- XrQN-k-lJ.:k + u[RN-k-l (-RN~k-1GT PN-k-1Xk+l
VI Uk = -RN-_/,:-lGT>"',>llva,/\kll = PN--k--l:J:k-llDcn:
Ve phai clla (1.13)b~ngX[QN-k-1Xk +u[RN-k-1Uk
V~y (1.15) clu'Q'c1nl'ngminh.
N-l
J(N, Xo,u) = XJ:rPOXN + L (X[QN-k-lXk +u[RN-k-IUd
k=O
N-l
= xTrPoxN+ L (x[ PN-kXk - xI'-I-IPN-k-IXd
k=O
T
( T T )= xNPOXN + XoPNxo - Xl PN-IXI +... +
+(Xh-1P1XN-l - xTrPOXN)
- x$PNxo
Nay !.acllll'ng !.C)Jlllin = J(N, :1:0,u) = :v'J'PN:rO'Th\LLv~.y,gi<itill"co<.la,y
di~ukhi~n{vdf=,/saGclIoJ(N, Xu,v) < x$PNxo. Khi ay,theablrac1,
bU'<fc2, btf(5'c3 ta co:
>"1= PNx1vo'ixLI-l= Fx1+GVkvaxfi=Xu_ I") (i 1'\ 1vk - LN-k-l . /\k+l
Thea ph5,nd~tUclla buo'c4 till
Vk =-/{N-k--l::d vo-i /(k =-(Rk +GTPkG)-IGT PkF va
xlTQN-k-lXk +vIRN-k-1Vk=xlTPN-kXl - Xl~IPN-k-lXl+l
9
trong do {Pdf=1 la.clayI1ghi~1l1clla plllfO'ngtrlnh RD E (1.9)
Do do:
J(N, Xu,v)
N-l
IT - ~ (
IT 1 l'
)- XN POXN+ 0 Xk QN-k-IXk + vkRN-k-IVk
k=O
- IT? ( ,IT p 1 IT p 1)+- XN OXN+ Xo NXO-XI N-IXI
( IT ]'J IT p 1)+ +( .11' P I IT f) ,,1 )Xl N-IXI-X2 N-2X2 .,. XN-IIXN-I-XN1OXN
IT }) 1 T p T p \T~ 1
,
- Xo -NXO =Xo NXO <Xo NXO' vO Y
Nluf v~yJ( N, Xu,v) ~ X6Pxo vo'iffiQiv E U
Hay JlIlin= 11" !(N, Xu,u) = xifPNxo.uEU
1,' 'L' t ~ j '- I' ll '11cac ulfo'c,rcll La.co (.pI 1 y:
Dinh If 1.4Xit h~phu'CfngtTinhsaiphan
Xk+I=FXk +GUk (1.14)
tTOngdo
;X:k:17,-vectortn}ngthii tln!c
Uk: m- vectort1'(;,ngthai th7,tc
F: nw trtj,ncapn khdnghich
G: 11x Tnma trtj,n
J(hi a'yne'u{Pdf=l la day n.Qhi~1T"Ctlaph71.CfngtTinhRDE(1.9) vdi
ditu ki~ndau Po >0 thiphie'1Ttham,
N-I
J(N, XU,u}=XhPOXN +L (X[QN-k-lXk +u[ RN-k-iUd
k=O
vdi Qk >0;k =0,1,. , , ,N - 1
Rk>O)'k=O,l,.,.,N-l
Xolatr(1,ngthaibandliu cua(1.14)thi co ditu khiln ta'i'I1u
u~~= -!(N-k--I:rkvdi!(k= (Rk+GTPkG)GTPkF (1.1Ga)
vecto1't1'(1,ngthc£i:rk-i-l=(F - !(N-k-l)Xk (1.15b)
va gid tTi ta'i U'U(nho Ttha't)Jlllin =X6PNxo (1.15c)
Den daybaj Loanc1i~ukhi~Ilt6i uu to~lIlph11o'ngtuyent1nhrCiir;;1chuu
h;;1nc1aduQ'cgiaiquyet,
Tir lo'igiai cuabaiLoan,ta coth~dlia fa m<)tgiai tllU~ttIm lCiigiai bai
to<:1,11b~l1gcongql mayHnll 111msail:
G11-\I THU ~'l'
10
1. Nh~1,p::ro,Fo
2. Tinh Pdk = 1,. . ., N) theo phu'O'ngtrlnh (1.9)
Tinh J(dk =0,..., N - 1) theo(1.146)
3. Tinh X~~,Ukva Jmin
Tinh xdk =0,. .., N) theo(1.14c)
Tinh udk =O,...,N -1) theo(1.14a)
Tinh Jmintheo(1.14d)
4, Xui1t: Xk, Uk, Jmin
1.3 J3~tito<.lllui~nkhi~ll t6i un toall phudllg
vo h~nva plnto"ngtrlnh Riccati
1.3.1Phat bien bai toan
Xet h~p1nfO'ngtr'tnhsaiphan
tuy(fn Huh ro"i r<;tc
Xk+l =FXk +GUk (1.16)
vo'i
Xk: n- vector tr9-ngthai, Xk
Uk: rIL- vector di~ukhi~n,llk thuOc(lm
F: matr~nvuongcapn, khanghichvacaeph~nttrcuamatr~n1as6
plni'c .
G: n x Tnma tr~n,cacphhnttrcuaIDa.tr~n1as6plllfc.
Hay tl111dieukhi~nt6i lfU {udo d~qfC ti~uhoa.phi~mham
CX)
(
Q S
) (
Xk
)J(XO,ll) =Eo(x!;u!:) s* R Uk
trongdo
. Q ]a,11130tr~,I1vuong cap 17"Hermite 111'1'30xac din h chro'ng
. R ]amatr~Ilvuongcap171"Hermitexacdinhd(fO'ng
(
Q S
)
, I l
'
1 1. S* R lllfa. xac C!Il 1 Clwng,
Ta k] hi~u:11 =(~,~),dogiathi~t11 >0
11enta djnh nghia .
(
Xk
)
2 = (x'ku!:)R(
Xk
)Uk R Uk
J (X ) =illf J (x 'u)0 uEU 0,r
trongdoU = {{Uk}~O:UkE(Cm}
1.3.2 Lo'i gi:li
. Tnfac hetta codinhnghia:
M~nh d~1.4Neuc~p(F,G) 5nc1jnhc5ac1tfQ'cthi l(xo) <00 vai Xo tuy
ythu(>c(Cn.
Chang minh Vi c<;tP(F,G) 6ndinhhoadtfQ'cHencomatr~nK saoclIo
ma tr~nF - GI( 5n djnh. ChQnUk=-I(xk ta co:
Xk+l =FXk - GUk =FXk - GI{xk =(F - GK)Xk
Suy ra Xk =(F - G!<)kxO(xo Iii tr(;tngthai band~ucuah~(1.3))
Dodo
(
Xk
) (
Xk
) (
!
)Uk = -KXk = !< Xk
= (1){F ~ GI()kxo
Nhtf the
)
"2
Xk
( Uk 1111= [en(F - GK)kxor R[(:) (F - GK)kxO)
< IIRIIII(:)rIIXol1211F- GKI12k <Mak
vai
M = IIRIIII( I~) II' IlxolLa =IIF - GKI12
vi F - GI( 5ndjnhlienIIF - GKII <1)(xemb5d~5.6.10[10])dodocy<
Tlf do
00
(
Xo
)
2 00 M
l(xo,u)=I: k <M I: exk= <00
k=O Uk k=O 1 - ex
l(xo) =inf l(xo,u) < l(xo,u) <00uEU
M~nhd~c1u'Q'cclllfngminh.
. Cac m~nhc1~1.5, 1.6. 1.7 phat bi~uc1i~uki~nd~l(xo) >0
M~nh d~ 1.5 Vo'imQiXoE (Cnco m(>tv E U d~khi l(xo, u) d(;ttgia trj
12
t6i Uti J(xo) thl J(xo) = J(xo, v). HO'nnira v6i mQi day {xk,oh hQi t\l v~
Xo ta co J(xo) < J~;~J(x,,~,o)n~u gio'i h~n (j v~ phai t6n t~i,
ChU'llg luillh
Theo dinh ngliia cua J(xo) tOll t~i day {Uk}C U sao clio
1
J(xo) < J(xo,ud <J(xo)+k
Cho k -t 00 ta UtfQ'c
k = 1,2,..,
lim J( Xo,ud = J( xo)
k--+oo
Khidotheob6de16.2.3p353[10]t6nt~iv E U d~
J(xo, v) < lim(xo,ud = J(xo)k--+oo
Th~nhungJ( xo,v) > J( xo),dodo J( xo,v) = J( xo)
Theo (1.16)vo'imQik =1,2,... t6n t~iUk E U saoclIo J(Xk,O' Uk) =
J(Xk,O)' V~ntheob6d~16.2.3p 353[10]t6nt~iv E U d~:
(1.16)
J(xo, v) < lim J(Xk 0,ud = lim J(Xk 0)k--+oo' k--+oo'
V~yJ(xo) < J(xo,v)<kl~~J(Xk,O)
M~nh d1;1.6 mu R=(~, ~) >0,R >0vaQ >0tillQ>0 vai
A
Q =Q - SR-lS*.
Cllltng Ininh
rr 'a co:
( Q - S~(-I S' ~) - (
I -SR-l
)
A
(
I 0
)0 I R -R-IS I
(
I O
)
*A
(
I 0
)-R-lS* I -R-lS* I
V6i mQi XoE (f}n,ta co:
XoQXo = (xo)
(
Q - SR-lS* o
) (
I 0
)0 R -R-lS* I
-
[(
I 0
) ]
* A
[(
I 0
) ]
A
R-lS* I Xo R R-lS* I Xo >o(vIR >0)
13
V~yQ ~o.
M~nh de 1.7GiaSt?!':
. RankR=Rank R +Rank Q
. (!" Q) quaIlsat
. R >0,Q >0vaR >0
Khi ay J(xo) >0vai illQiXoi- O.
Chu'ng luinh Hi~IlnhienJ(xo,u) >0 do it >0
D~t Vk=R-lS*l;k +uk,taco
(
* *'
)
(
Q S
) (
Xk
)
*Q *s
xkuk S* R 'iLk = Xk Xk +Uk *Xk
+XZSUk+ UZRUk
= x*Qx* - x*SP-l S*x +X *Sl J-l S*xk k k L k k L k
+UkS*Xk+ XkSUk+ ukRuk
= xk(Q - SR-lS*)Xk +vkRVk
A
- XkQXk +VZRVk
Do do:
00
(
Q S
) (
xk
)J(xo,u) = Eo(XkUk) s* R Uk
00 A
- L (XkQXk+VZRVk)
k=O
Nay gia S11co Xo i- 0 saoclIo J( xu) = 0,khiaytheoill~nhd~1.5,co
'itE U thoaJ(xo,'it)=O.Lucdo
00 A
J(xo, u) =L (xkQXk+v'kRvd=0
k=O
A A
VI R >0vaQ >0 HenVk=0 vai illQi k =0,1,2,... vaQXk=0vai
ffiQik=O,1,2,...
Do Vk= 0vo"ill19ik =0,1,2,. .. nenta co:
Xk'il = FXk +GUk =FXk - GR--18*Xk = FXk
vai F = F - GR-lS*
Suy fa
14
Xk = pk:/:O (:rOl~,tr;:1I1gth;l,j hall dh,l1C\'I;1,h(~(1.:1)).
va 0 = QX1~= QPlkxOvo'imQik = 0,1,2, Do do XoE °fr,Qnghia
121(F, Q) khongquaIlsiltdLf<;fC.Nl11fngtheogiathittthl (F,Q) quaIlsat
(11£Q'c,tu deSclanc1~Ilc1i~uvo Ii (xembe)c1~16.2.7p 355 [10]).
V~y J( xo) >0 vo'imQi Xo i- O.
. M6i lien 11~giua phi~mham J(N, xo,u) va phLfo'ngtrlnh Riccati ro'i
r<;1cDTARE'.
M~nh d~ 1.8 N~uX 121nghi~mHermiteIl11axac c1inhdLfo'ngb:1tky cua
plwang trlnh DTARE':
x = P*X F --- (8*-I- G*./Y F)*(R -I- G* ./YG)--J (8* -I- G* X F) -I- Q
thl vo'imOi:roE(])nva u b:1tky thu9CU ta co: R -I-G*./YG >0va
N
( )
"2
J(N,xo,u) L\ L Xk
k=O Uk IIA
N-I
- xlv./Y:r:N -I- xoX Xo -I- L IIRxI(S* -I- G*./Y F)Xk -I-
k=O
(1.17)
-I-v'klI~x
trong do Rx =R -I- G*XG
xtt-IX Xk+l - xZ./YXk = (FXk -I- Gud* X(FXk -I- Gud - xZXXk
= xZF*./YFxk -I- xZF*XGu/,~ -I- 'u,ZG*XFXk
-I-uZG*XGuk - xZ./YXk
= xk(F*X F - ./Y)Xk -I- xZF* ./YGuk
-I-uZG*XFXk -I- uZG*XGuk '
- xk(S*-I- G*./YF)* Rxl(S* -I- G* X F)Xk -I-
-I-xZ(S -I- F* XG)Uk -I- uk(S* -I- G* X F)Xk -I-
-I-uZRxuk - {XZQXk -I- XZSU1;-I- UZS*Xk +-uZRud
- [RXl(8* -I- G* X F)Xk -I- ud* Rx[R-I(S* -I-
( )
112
-I-G*XF)Xk-l-Uk]-11 Xk
V'k IIA
Suy fa:
(
Xk
)
2
.
=-xZ+IXXk -I- XZXXk +IIRxl(S*+G*XF)Xk+Uk"~x
V'k A
15
(1.18)
Do do:
2
)
11
N Xk
J(N,xo,u) = k~O (Uk 1111
N-l
- -XN.X XN +;r~/Y-Xu+L IIRxl(S*+G*/YF)Xk +ukl11h
k=O
M~nhde(hfQ'Cclnfngminh.
. Dieu khi~lltoi lru ILkvagia tri toi U'ul(xo).
M~nh ct~1.9Gia Slr(F,G) 6ndinhhoaclU'Q'c,(F,Q) quailsatcltfQ'Cva
X la nghi~mHermitecuaphU'O'ngtrlnh (1.17)khido
00
l(xo,u) J(xo,u)=xo/Yxo+L IIR-l(S*+G*XF)Xk+UkI11x
ko:-.:::O
(1.19)
Cluing lllillh
. VI J(xo, u) < 00va (F,Q) quaIlsatdU'Q'cHentheom~nhde16.2.9p
356[10]co {xN(xu,u)}N hQit1,1ve0 khi N ti~nra vo C1!C.Theo m~nhde
1.8thl:
l(xo, u) = lim l(N, Xo,u)N -tOO
{
N-l
}
= lim -xjyXxN +xo/Yxo+ L IIRxl(S*+G*XF)Xk+UkI11x
N-+oo k=O
N-l
- xo.Xxo+ L IIRxl(S*+G*XF)Xk+Ukll~x
k=O
Dinh If 1.10 Ntu (F, G) dn ainh hoa au'Q'c}rankR =rankR +rank Q
va(F,Q) quansatdu'(lc}R > 0 vaQ > 0 thiphuangtrinh(1.17)co
nghi?mduynht{t.LY>O.Ho'nniia vdi xobeltky thuQc(]}nbaitaan1.3.1
co duynha'tdieukhie"nt6'iuu duQ'cxacdinhbJi uk=-!{ Xk trong ao
!{ =(R+G*x G)--l(S*+G*x G)vagiatri t6'iuulal( xu)=x(jXXo
Chli'ng Ininh
VI R > 0, Q > 0 varankR =rankR +rankQ nentheom~nhde
1.6,Q >0 vaiR=(~, ~) vaQ=Q - SR-1S'. Han nila (F,G)
511dinh hoa dU'Q'c,R > 0 vaCd > 0 nentheodinhly 16.6.1p 367[10]
phU'o'ngtrlnh (1.17)conghi~mHermitecluynha:tX >0. Nayta chll'ng
16
minh l(xo) =xoXXo. Th~.tv~yvo'iXobat ky thuQc(Enva u tllY Y thuQc
U ta co:
J(xo,u) >xoXxo(rn~nhd~1.9)
Sur ra J( xo)>xoXXo
Xet h~llnUk=-](Xk vo'i J( =(R+G*XG)-l(S*+G*XF)
TheoIn~nhde1.8:J(N, xo,uc)= -xivX XN+xuJ\'"Xo<xoXXo
Sur ra l(xo,uc) <xoXxo
Do do l(xo) <xoXXo
V~yl(xo) =xoXXo
Ti~ptheota clllrngminhdi~ukhi~nuk=-}( Xk t5n t;;ticluynhat.
Di;itI/7LI/Rx=(v,*Rxu)l/2
VI Rx =R+G*XG vaR >0,x >0nenRx >O.M~.tkha.cR+G*XG
13.ma tr~nHermiteHenta co matr~nB saGclIo B*B =Rx.
Nhu'v~yu*Rxv,= (Bu)*(Bu)v6iBu E(]}n,theo(1)trang13[21]11.IIRx
dung1alll(>tchuElntrongkhonggian(En.
Gia sit'co V E U saGclIo J(xo,v) =xoXxo
00
J(xo,v). xoXxo+ L IIRi1(S*+G*XF)Xk+Vkll~x=xoXxo
k=O
Di~unayxityfa khi IIRi1(s* +G*.XF)Xk+VkllRx= 0, Do 1I.IIRx la
mot clmantrong khonggianG;'nnen Ri1(S* + G*~XF)Xk + Vk =0 hay
Vk =-J(Xk vo-i ]( = RiI(S* +G*XF). S1)'cluynhatdIa dieukhi~nt6i
uu duQ'chtfngminh.
1.4 Bai toctUcti~ukhi~n t6i l1'utoau plutd'ngtuy~nHnh ro'i rc,tc
tiuh ti~n
1.4,1Pilat bi~u
Xet h~p111t'o'ngtrlnhsaiphan(1.3)vci'icacgiathi~tnInt'baitoan1.2.1.
TIm daydi~ukhi~lltoi Uti{uHsls=0,1,...}d~qt'cti~uhoaphi~mham.
N-l
J(N, Xl' u) =XZ+NPOXt+N+L (xt+QN-k-lXH +uZ+kRN-k-lUHk) (1.21)
k=O .
trong do
Xt latr~ngthaicuah~(1.3)t~ith(jidi~mt
Qk 13. matr~nnLt'axacdtnhduo'ng(k =0,1,..., N - 1)
Rk 1amatr~nxac dtnhdlt'O'Ilg(k=0,1,.., N - 1)
1.4,2 Lo'i gicii
17
D~t Yj =Xt-Ij, Vj = ut+j
Luc do (1.21)co th~phat vi~t:
J(N,XtJ1i) - J(N,yo,v)
N-l
T ~ ( T T )- YNPOYN+ ~ YkQN-k-lYk + vkRN-k-lVk
k=O
Nillf v~ybai toan 1.5.1trff thanhbai toan 1.2.1.Luc do ta co:
. H~Hnclibukhi&ll t6i IfLL
Vk= -!(N-~~-lYkvo'i!(k = -(Rk +GTPkG)-lGTPkF'
. Gia tri t6i IfLL .
Jmin =Y5PNYo
trongdo{Pd langhi~mcuaphuo'ngtrlnhRDE (1.9)
Do do: 'Ut= -]{N-IXt vo'i ]{N-l= -(RN--l -/- GTPN-IG)-lGTPN-IF
Jmin =xtPNXt
18