×

找到最近的阳性反应系统。 (英语) Zbl 1390.93296号

摘要:线性时不变(LTI)动力系统的正实性概念相当于无源性,是系统和控制理论中最古老的概念之一。本文考虑寻找非PR系统的最近正实系统的问题:给定一个由(E\dot{x}=Ax+Bu)和(y=Cx+Du)定义的LTI控制系统,最小化((Delta_E,Delta_a,Delta_B,Delta_C,Delta _D)的Frobenius范数,使得\)是一个公关系统。我们首先证明了一个系统是严格PR扩展的当且仅当它可以写成一个严格的端口哈密顿系统。这使得我们可以用一个简单的凸可行集将最近的PR系统问题转化为一个优化问题。然后,我们使用快速梯度方法获得给定非PR系统的附近PR系统,并通过几个例子说明了我们算法的行为。据我们所知,这是第一个算法,它将附近的PR系统计算为给定的非PR系统,该系统(i)不是基于相关哈密顿矩阵或铅笔的谱特性,(ii)允许扰动描述系统的所有矩阵((E,a,B,C,D),以及(iii)不对原始给定系统进行任何假设。

MSC公司:

93B40码 系统理论中的计算方法(MSC2010)
第93页第24页 随机控制系统的最小二乘法及其相关方法
34A30型 线性常微分方程组
65千5 数值数学规划方法
93天99 控制系统的稳定性

软件:

SDPT3系统
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] R.Alam、S.Bora、M.Karow、V.Mehrmann和J.Moro,《哈密顿矩阵的微扰理论和到有界-真实性的距离》,SIAM J.矩阵分析。申请。,32(2011),第484-514页·Zbl 1227.93081号
[2] B.Anderson和S.Vongpanitlerd,《网络分析与综合》,新泽西州恩格尔伍德克利夫斯市普伦蒂斯·霍尔出版社,1973年。
[3] A.C.Antoulas,{大尺度动力系统的近似},高级设计。控制6,SIAM,费城,2005年·Zbl 1112.93002号
[4] C.Beattie、V.Mehrmann和H.Xu,{线性时不变系统的Port-Hamiltonian实现},预印本23-2015,数学研究所,柏林大学,2015。
[5] C.Beattie、V.Mehrmann、H.Xu和H.Zwart,{端口哈密尔顿描述子系统},2017年·兹比尔1401.37070
[6] J.Bonnans和A.Shapiro,《优化问题的扰动分析》,Springer,纽约,2013年·Zbl 0966.49001号
[7] S.Boyd、V.Balakrishnan和P.Kabamba,{计算\({高}_∞\)传递矩阵范数及相关问题},数学。控制信号系统,2(1989),第207-219页·Zbl 0674.93020号
[8] S.Boyd、L.El Ghaoui、E.Feron和V.Balakrishnan,《系统和控制理论中的线性矩阵不等式》,Stud.Appl。数字。数学。费城SIAM,1994年·Zbl 0816.93004号
[9] T.Brull和C.Schroóder,{通过准高温铅笔扰动实现耗散性},IEEE Trans。《电路系统》,60(2013),第164-177页·Zbl 1468.94532号
[10] R.Byers和N.Nichols,{关于广义状态空间系统的稳定半径},线性代数应用。,188(1993),第113-134页·Zbl 0783.65056号
[12] C.Desoer和M.Vidyasagar,《反馈系统:输入-输出属性》,学术出版社,纽约,1975年·Zbl 0327.93009
[13] R.Freund和F.Jarre,{\it正实引理对广义系统}的扩展,Optim。方法软件。,19(2004),第69-87页·Zbl 1078.93056号
[14] F.Gantmacher,{矩阵理论}I,切尔西出版社,纽约,1959年·Zbl 0085.01001号
[15] S.Ghadimi和G.Lan,{非凸非线性随机规划的加速梯度法},数学。程序。,156(2016),第59-99页·Zbl 1335.62121号
[16] N.Gillis、V.Mehrmann和P.Sharma,《计算最近稳定矩阵对》,数值。线性代数应用。,(2018),e2153·兹比尔1513.65131
[17] N.Gillis和P.Sharma,{关于使用线性耗散哈密顿系统计算矩阵的稳定性距离},Automatica,85(2017),第113-121页·Zbl 1375.93110号
[18] M.Grant和S.Boyd,{非光滑凸程序的图形实现},收录于《学习与控制的最新进展》,V.Blondel、S.Boud和H.Kimura编辑,《控制与信息的讲义》。科学。371,施普林格-弗拉格出版社,柏林,2008年,第95-110页·Zbl 1205.90223号
[19] S.Grivet-Talocia,{通过哈密顿矩阵扰动实现无源性},IEEE Trans。《电路系统》,51(2004),第1755-1769页·Zbl 1374.93084号
[20] N.Guglielmi、D.Kressner和C.Lubich,{哈密顿矩阵贴近问题的低阶微分方程},数值。数学。,129(2015),第279-319页·Zbl 1312.65070号
[21] M.Haddad和D.Bernstein,小增益、正性、圆和Popov定理的二次Lyapunov函数的显式构造及其在鲁棒稳定性中的应用,《第30届IEEE决策与控制会议论文集》,第3卷,1991年,第2618-2623页。
[22] N.Higham,{\it计算最近对称半正定矩阵},线性代数应用。,103(1988),第103-118页·Zbl 0649.65026号
[23] C.-H.Huang、P.Ioannou、J.Maroulas和M.Safonov,{使用常数输出反馈的严格正实系统的设计},IEEE Trans。自动化。控制,44(1999),第569-573页·Zbl 0965.93082号
[24] T.H.Hughes,《无假设无源线性系统理论》,《自动化》,86(2017),第87-97页·Zbl 1375.93056号
[25] P.Ioannou和G.Tao,{严格正实函数的频域条件},IEEE Trans。自动化。对照,32(1987),第53-54页·Zbl 0618.93059号
[26] S.Joshi,{大型柔性空间结构的控制},控制与信息讲义。科学。,131,施普林格-弗拉格,柏林,1989年·Zbl 0762.93001号
[27] P.Kunkel和V.Mehrmann,{微分代数方程:分析和数值解},EMS文本数学。,欧洲数学学会,祖里奇,2006年·Zbl 1095.34004号
[28] R.Lozano、B.Brogliato、O.Egeland和B.Maschke,《耗散系统分析与控制:理论与应用》,施普林格出版社,纽约,2013年·Zbl 1121.93002号
[29] R.Lozano-Leal和S.Joshi,《严格正实传递函数重访》,IEEE Trans。自动化。控制,35(1990),第1243-1245页·Zbl 0721.93063号
[30] C.Mehl、V.Mehrmann和P.Sharma,{\it在结构保持扰动下具有耗散的线性哈密顿系统的稳定性半径},SIAM J.矩阵分析。申请。,37(2016),第1625-1654页·Zbl 1349.93332号
[31] C.Mehl、V.Mehrmann和P.Sharma,具有扰动耗散的实线性哈密顿系统的稳定性半径,BIT,57(2017),第811-843页·Zbl 1373.93274号
[32] V.Mehrmann,《自治线性二次控制问题:理论与数值解》,《控制与信息》讲义。科学。163,柏林斯普林格-Verlag,1991年·Zbl 0746.93001号
[33] Y.Nesterov,{it一种求解收敛速度为o(1/k2)}的凸规划问题的方法,苏联数学。道克。,27(1983年),第372-376页·兹伯利0535.90071
[34] Y.Nesterov,{凸优化入门讲座:基础课程},应用。最佳方案。87,施普林格,纽约,2004年·Zbl 1086.90045号
[35] M.O'Neill和S.Wright,{非凸问题临界点附近加速梯度方法的行为},2017·Zbl 1415.90092号
[36] M.Overton和P.Van Dooren,《关于计算复被动半径》,载于《第44届IEEE决策与控制会议论文集》,2005年,第7960-7964页。
[37] V.Popov,{控制系统的超稳定性},Springer,纽约,1973年·Zbl 0276.93033号
[38] C.Schroöder和T.Stykel,《LTI系统的钝化》,预印本368,马太,柏林,2007年。
[39] W.Sun,P.Khargonekar,and D.Shim,{线性时不变系统正实控制问题的解},IEEE Trans。自动化。控制,39(1994),第2034-2046页·Zbl 0815.93032号
[40] K.-C.Toh,M.Todd,和R.TuTuncu,{it SDPT3–一个用于半定编程的MATLAB软件包,版本}1.3,Optim。方法软件。,11(1999),第545-581页·Zbl 0997.90060号
[41] R.Tu¨Tu¨ncu¨,K.Toh和M.Todd,{使用SDPT3}求解半定二次线性程序,数学。程序。,95(2003),第189-217页·Zbl 1030.90082号
[42] A.van der Schaft,《Port-Hamiltonian systems:A introductive survey》,载于《国际数学家大会论文集》,第三卷,特邀讲座,J.V.M.Sanz-Sole和J.Verdura编辑,西班牙马德里,2006年,第1339-1365页·Zbl 1108.93012号
[43] A.van der Schaft,{\ it Port-Hamiltonian Differential-Alebraic Systems},收录于《微分代数方程的测量》,施普林格,纽约,2013年,第173-226页·Zbl 1275.34002号
[44] A.van der Schaft和D.Jeltsema,《端口哈密尔顿系统理论:导论综述》,Found。趋势系统控制,1(2014),第173-378页·Zbl 1496.93055号
[45] A.van der Schaft和B.Maschke,《具有外部端口的节能物理系统的哈密顿公式》,Arch。Elektron公司。U¨bertragunstech。,45(1995),第362-371页。
[46] A.van der Schaft和B.Maschke,{具有边界能量流的分布参数系统的哈密顿公式},J.Geom。物理。,42(2002),第166-194页·Zbl 1012.70019号
[47] A.van der Schaft和B.Maschke,{图上的Port-Hamiltonian系统},SIAM J.控制优化。,51(2013),第906-937页·Zbl 1268.05099号
[48] A.Varga,{\it关于广义系统的镇定方法},系统控制快报。,第24页(1995年),第133-138页·Zbl 0877.93092号
[49] M.Voigt和P.Benner,{通过哈密顿矩阵铅笔的结构化扰动实现广义系统的无源性},发表于GAMM活动群动力学和控制理论会议,林茨,2011年。
[50] H.-S.Wang和F.-R.Chang,《正实性和有界实性的广义状态空间描述》,载于《第39届中西部电路与系统研讨会论文集》,1996年第2卷,第893-896页。
[51] Y.Wang,Z.Z.Zhang,C.Koh,G.Pang,and N.Wong,{it PEDS:通过Hamiltonian符号矩阵铅笔微扰实现广义系统的无源性},《IEEE/ACM计算机辅助设计国际会议论文集》,2010年,第800-807页。
[52] J.Wen,严格正实性的时域和频域条件,IEEE Trans。自动化。《控制》,33(1988),第988-992页·Zbl 0664.93013号
[53] J.Willems,《耗散动力系统——第二部分:具有二次供给率的线性系统》,Arch。定额。机械。分析。,45(1972),第352-393页·Zbl 0252.93003号
[54] L.Zhang,J.Lam,and S.Xu,{论广义系统的正实性},IEEE Trans。《电路系统》,49(2002),第401-407页·Zbl 1368.93266号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。