1.离散系统最优线性二次高斯控制方法,其特征在于,具有多输入时滞和状态/控制相关噪声的离散线性二次高斯系统采用式(2.1)表示,n m
其中,xk∈R代表状态,uk∈R代表控制变量,d>0代表输入延迟,νk为均值为零,方差为
2 n
φ的标量白噪声,ωk∈R 为零均值随机变量,且满足 矩阵C, D0, 为适当维度的常量矩阵,νk和ωk不相关,初始状态x0,其均值为 且初始控制变量us在S=‑d,...,‑1时已知;
n
R 表示n维实数欧几里德空间,I表示适当维度的单位矩阵,上标′表示矩阵的转置,表示随机变量ωk所在的完备概率空间,随机变量ωk是由生成的,即 当对称矩阵A>0时,矩阵A是一个正定矩阵;当对称矩阵A≥0时,矩阵A是一个半正定矩阵;Tr(A)表示矩阵A的迹;
与式(2.1)所示系统相关的性能指标如式(2.2)所示,其中,矩阵Q,R, 是具有适当维度的半正定常数矩阵,N为时间长度;
定义
当i=0,d时,式(2.1)表示为式(3.1)xk+1=C(k)xk+D0(k)uk+Dd(k)uk‑d+ωk (3.1);
在式(3.1)的基础上,在k=0,...,N时,具有多输入时滞和状态/控制相关噪声的离散线性二次高斯系统的极大值原理如下所示:其中,ζk为协态变量,且k>N时,ζk=0;
进一步引入了式(3.5)所示的耦合Riccati差分方程其中,
其中,
终端值为
假设当k=0,...,N时,且Ωk>0,可以得到正倒向随机差分方程的解为在具有多输入时滞和状态/控制相关噪声的离散线性二次高斯系统中,当且仅当Ωk,k=0,...,N均为正定矩阵时,最优控制器uk为式(3.14)所示,最优性能指标为式(3.15)所示,其中Ωk,Mk, 满足终值为(3.12)的耦合Riccati方程(3.5)‑(3.11)。
2.如权利要求1所述的离散系统最优线性二次高斯控制方法,其特征在于,当具有多输入时滞和状态/控制相关噪声的离散线性二次高斯系统中没有时间延迟,即d=0时,将系数描述为 最优控制器退化为:此时的最优性能指标变为:
3.如权利要求1所述的离散系统最优线性二次高斯控制方法,其特征在于,当具有多时滞的更复杂的系统时,具有多输入时滞和状态/控制相关噪声的离散线性二次高斯系统用式(3.16)表示,
其中,
i=0,...,d,性能指标为式(2.2),当且仅当Ωk,k=0,...,均为正定矩阵时,式(3.16)对应的最优控制器uk为:最优性能指标为(3.26),其中,Di在i>d时定义为0,最优协态ζk‑1和状态xk的关系式为式(3.13)。