Θεωρία Βέλτιστου Ελέγχου Ασκήσεις

Σχετικά έγγραφα
Ενότητα 8: Συναρτησιακά καμπύλων οι οποίες υπόκεινται σε δεσμούς. Νίκος Καραμπετάκης Τμήμα Μαθηματικών

Ενότητα 5: Ακρότατα συναρτησιακών μιας συνάρτησης. Νίκος Καραμπετάκης Τμήμα Μαθηματικών

Ενότητα 11: Βέλτιστος Έλεγχος με φραγμένη είσοδο - Αρχή ελαχίστου του Pontryagin. Νίκος Καραμπετάκης Τμήμα Μαθηματικών

Ενότητα 10: Γραμμικό Τετραγωνικό Πρόβλημα. Νίκος Καραμπετάκης Τμήμα Μαθηματικών

Ενότητα 2: Εισαγωγή στη Θεωρία Βέλτιστου Ελέγχου. Νίκος Καραμπετάκης Τμήμα Μαθηματικών

Ενότητα 6: Ακρότατα συναρτησιακών διανυσματικών συναρτήσεων. Νίκος Καραμπετάκης Τμήμα Μαθηματικών

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ- ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΠΙΛΥΣΗΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. Λογισμός 3 Ασκήσεις. Μιχάλης Μαριάς Τμήμα Α.Π.Θ.

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

Ενότητα 4: Εισαγωγή στο Λογισμό Μεταβολών. Νίκος Καραμπετάκης Τμήμα Μαθηματικών

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 19: Υπολογισμός Εμβαδού και Όγκου Από Περιστροφή (2 ο Μέρος) Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου. Ενότητα Α: Γραμμικά Συστήματα

Ενότητα 7: Συναρτησιακά καμπύλων με ασυνέχεια στις παραγώγους. Νίκος Καραμπετάκης Τμήμα Μαθηματικών

Μοντέρνα Θεωρία Ελέγχου

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Ιόνιο Πανεπιστήμιο - Τμήμα Πληροφορικής

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 1: Συναρτήσεις και Γραφικές Παραστάσεις. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

Αυτοματοποιημένη χαρτογραφία

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 5: Παράγωγος Πεπλεγμένης Συνάρτησης, Κατασκευή Διαφορικής Εξίσωσης. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Λογισμός 3. Ενότητα 19: Θεώρημα Πεπλεγμένων (γενική μορφή) Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Ιόνιο Πανεπιστήμιο - Τμήμα Πληροφορικής

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Θέματα Αρμονικής Ανάλυσης

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 17: Αριθμητική Ολοκλήρωση, Υπολογισμός Μήκους Καμπύλης Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου II

Κλασική Ηλεκτροδυναμική Ι

Μοντέρνα Θεωρία Ελέγχου

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

Γενικά Μαθηματικά ΙΙ

Λογισμός 3. Ενότητα 1: Τοπολογία των Ευκλείδειων χώρων. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Μοντέρνα Θεωρία Ελέγχου

ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗ ΠΡΟΤΥΠΩΝ. ΕΝΟΤΗΤΑ: Γραμμικές Συναρτήσεις Διάκρισης. ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΕΣ: Βλάμος Π. Αυλωνίτης Μ. ΙΟΝΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Μοντέρνα Θεωρία Ελέγχου

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 8: Εφαρμογές Σειρών Taylor. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Β. Διαφορικός Λογισμός

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 15: Ολοκληρώματα Με Ρητές Και Τριγωνομετρικές Συναρτήσεις Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Λογισμός 4 Ενότητα 15

ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ

Λογισμός 4 Ενότητα 18

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 6: Ακρότατα Συνάρτησης. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Αυτοματοποιημένη χαρτογραφία

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

Λογισμός 3. Ενότητα 15: Τοπικά ακρότατα υπό συνθήκες. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ & ΔΙΚΤΥΑΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1 Ενότητα # 6: Έννοια της συνάρτησης μεταφοράς Παραδείγματα εφαρμογής σε φυσικά συστήματα

Λογισμός 3. Ενότητα 8: Ιδιότητες της κλίσης, Κανόνας της αλυσίδας. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 7: Σειρές Taylor, Maclaurin. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 14: Ολοκλήρωση Κατά Παράγοντες, Ολοκλήρωση Ρητών Συναρτήσεων Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Μιγαδικός λογισμός και ολοκληρωτικοί Μετασχηματισμοί

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 9: Κίνηση Σε Πολικές Συντεταγμένες. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Μιγαδικός λογισμός και ολοκληρωτικοί Μετασχηματισμοί

Αυτόματος Έλεγχος. Ενότητα 4 η : Πρότυπα μεταβλητών κατάστασης. Παναγιώτης Σεφερλής. Εργαστήριο Δυναμικής Μηχανών Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

Κλασική Ηλεκτροδυναμική Ι

Λογική Δημήτρης Πλεξουσάκης Ασκήσεις στον Κατηγορηματικό Λογισμό Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών

Λογισμός 3. Ενότητα 4:Συνέχεια διανυσματικών συναρτήσεων-ιδιότητες της συνέχειας. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ

Μιγαδικός λογισμός και ολοκληρωτικοί Μετασχηματισμοί

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 12: Κριτήρια Σύγκλισης Σειρών. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

Εφαρμοσμένη Βελτιστοποίηση

Κλασική Ηλεκτροδυναμική Ι

ΒΟΗΘΗΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Β. Διαφορικός Λογισμός

Μαθηματικά. Ενότητα 2: Διαφορικός Λογισμός. Σαριαννίδης Νικόλαος Τμήμα Διοίκησης Επιχειρήσεων (Κοζάνη)

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

Λογισμός 3. Ενότητα 18: Θεώρημα Πεπλεγμένων (Ειδική περίπτωση) Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΑΝΑΛΥΣΗ ΙΙ- ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΟΙ ΜΗΧΑΝΙΚΟΙ ΦΥΛΛΑΔΙΟ 1/ Στον Ευκλείδειο χώρο ορίζουμε τις νόρμες: 0 2 xx, που ισχύει.

Λογική Δημήτρης Πλεξουσάκης Φροντιστήριο 5: Προτασιακός Λογισμός: Κατασκευή Μοντέλων Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών

ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ & ΔΙΚΤΥΑΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ

Υπολογιστικά & Διακριτά Μαθηματικά

Λογισμός 3. Ενότητα 3: Όρια και συνέχεια συναρτήσεων. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 16: Ολοκλήρωση Τριγωνομετρικών Συναρτήσεων, Γενικευμένα Ολοκληρώματα Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ & ΔΙΚΤΥΑΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Λογισμός 4. Ενότητα 3: Το Θεώρημα του Lebesgue. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών

Ηλεκτρονικοί Υπολογιστές I

Διδάσκων: Κολιόπουλος Παναγιώτης

Μαθηματικά. Ενότητα 3: Εξισώσεις και Ανισώσεις 1 ου βαθμού. Σαριαννίδης Νικόλαος Τμήμα Λογιστικής και Χρηματοοικονομικής

Μαθηματική Ανάλυση Ι

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. Λογισμός 4. Ασκήσεις. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών Α.Π.Θ.

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Λογισμός 4. Ενότητα 5: Το Θεώρημα του Fubini. Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών

Γεωµετρικη Θεωρια Ελεγχου

Μαθηματικά. Ενότητα 7: Μη Πεπερασμένα Όρια. Σαριαννίδης Νικόλαος Τμήμα Λογιστικής και Χρηματοοικονομικής

ΑΝΑΛΥΣΗ ΙΙ- ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΟΙ ΜΗΧΑΝΙΚΟΙ ΦΥΛΛΑΔΙΟ 1/2012

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

b proj a b είναι κάθετο στο

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Transcript:

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Θεωρία Βέλτιστου Ελέγχου Νικόλαος Καραμπετάκης Τμήμα Α.Π.Θ. Θεσσαλονίκη, Οκτώβριος 3

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Cretive Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Θεωρία Βέλτιστου Ελέγχου Περιεχόμενα Άδειες Χρήσης... Χρηματοδότηση... Ενότητα η: Από τον Λογισμό των Μεταβολών στην Θεωρία Βέλτιστου Ελέγχου... 4 Ενότητα η: Εισαγωγή στην Θεωρία Βέλτιστου Ελέγχου... 4 Ενότητα 3η: Ακρότατα συναρτήσεων μίας ή πολλών μεταβλητών... 4 Ενότητα 4η: Εισαγωγή στο Λογισμό Μεταβολών... 4 Ενότητα 5η: Ακρότατα συναρτησιακών μιας συνάρτησης... 5 Ενότητα 6η: Ακρότατα συναρτησιακών διανυσματικών συναρτήσεων.... 6 Ενότητα 7η: Συναρτησιακά καμπύλων με ασυνέχεια στις παραγώγους.... 7 Ενότητα 8η: Συναρτησιακά καμπύλων οι οποίες υπόκεινται σε δεσμούς... 7 Ενότητα 9η: Εφαρμογές του Λογισμού των Μεταβολών στον Βέλτιστο Έλεγχο... Ενότητα η: Γραμμικό Τετραγωνικό Πρόβλημα... Ενότητα η: Βέλτιστος έλεγχος με φραγμένη είσοδο-αρχή ελαχίστου του Pontrygin... 3

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ενότητα η: Από τον Λογισμό των Μεταβολών στην Θεωρία Βέλτιστου Ελέγχου Ενότητα η: Εισαγωγή στην Θεωρία Βέλτιστου Ελέγχου ) Να βρεθούν τα ακρότατα της συνάρτησης f(x, y) = + x + y x y στην τριγωνική πλάκα, στο πρώτο τεταρτημόριο που περιορίζεται από τις ευθείες x =, y =, y = 9 x. Οδηγίες επίλυσης ) Να ελαχιστοποιηθεί η τετραγωνική συνάρτηση κόστους J(x, u) = xt Qx + ut Ru x R n, u R r, f R n, Q, R > όπου ο πίνακας Q(θετικά ημιορισμένος) και ο πίνακας R(θετικά ορισμένος) είναι συμμετρικοί πίνακες. Τα x, u υπόκεινται στον παρακάτω περιορισμό: f(x, u) = x + Bu + c = Εφόσον επιλύσετε την παραπάνω άσκηση, να εφαρμόσετε τα αποτελέσματα για Οδηγίες επίλυσης Q = [ ], R = [ ], B = [ ], c = [ 3 ] Ενότητα 3η: Ακρότατα συναρτήσεων μίας ή πολλών μεταβλητών Ενότητα 4η: Εισαγωγή στο Λογισμό Μεταβολών ) Να δειχθεί ότι η w : C [, ] R, x w = sup t [,] { x(t) } + sup t [,] { x (t) } αποτελεί νόρμα στο C [, ]. Οδηγίες επίλυσης ) Να δειχθεί ότι η 4

Θεωρία Βέλτιστου Ελέγχου : C[, ] R +, x = x(t) αποτελεί νόρμα στο C [, ]. Ενότητα 5η: Ακρότατα συναρτησιακών μιας συνάρτησης ) Να ελέγξετε τις συνθήκες Legendre-Jcoi για τις δύο καμπύλες του Παραδείγματος της Ενότητας 4. Οδηγίες επίλυσης ) Να υπολογισθεί το σχετικό ακρότατο του συναρτησιακού : 3) όταν x() =, x() =. Οδηγίες επίλυσης J(x(t)) = (x (t) + x (t) ) i) Να υπολογισθεί το σχετικό ακρότατο του συναρτησιακού : J x t x t όταν x, x. Υπάρχει σχετικό ακρότατο x * C, συνοριακές συνθήκες είναι x, x ; ii) Δίνεται το συναρτησιακό : στην περίπτωση που οι Υπάρχει σχετικό ακρότατο x C, x x, ; Οδηγίες επίλυσης 4 J x t x t 4) Να υπολογισθούν τα ακρότατα των συναρτησιακών : i) J(x) = x (t) t 3 ii) J(x) = (x(t) + x (t) + x(t)e t ) στην περίπτωση που οι συνοριακές συνθήκες είναι 5

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα iii) J(x) = (x(t) + x (t) + x(t)sin(t)) iv) J(x) = (x(t) x (t) x(t)sin(t)) v) J(x) = (x(t) + x (t) x(t)cosh(t)) 5) Να υπολογισθούν τα ακρότατα των συναρτησιακών : i) J(x) = (x(t) sin(t)) ii) J(x) = (x (t) cos(t)), x() =, x() =. iii) J(x) = (x (t) w x(t) ) 6) Δείξτε ότι αναγκαία συνθήκη για να αποτελεί η συνάρτηση x C [, ] ακρότατο του συναρτησιακού: J(x) = F(t, x(t), x (t), x (t)) δεδομένου ότι είναι γνωστά, τα,, x() = x, x() = x, x () = x, x () = x, είναι να ικανοποιείται η συνθήκη: F x d ( F ) + d x ( F ) = x Ενότητα 6η: Ακρότατα συναρτησιακών διανυσματικών συναρτήσεων. ) Να υπολογισθεί το ακρότατο του συναρτησιακού :, J x x x t x t x t όπου x x και x x. ) Να υπολογίσετε το σχετικό ακρότατο του συναρτησιακού : αν τα, T T T J x t Qx t u t Ru t p t x t Ax t Bu t Fxt, ut, pt, xt, ut, pt, t t x t είναι γνωστά, τα f, f t x t άγνωστα και ανεξάρτητα, ο πίνακας Q είναι συμμετρικός θετικά ημιορισμένος, ενώ ο πίνακας R συμμετρικός θετικά ορισμένος. Σημείωση. Να περιγράψετε μόνο τις εξισώσεις στις οποίες θα καταλήξουμε. 3) Να υπολογίσετε το σχετικό ακρότατο του συναρτησιακού : 6

Θεωρία Βέλτιστου Ελέγχου όπου x x,, 3 3 J x x x x t x t x t x t x t x t 5, και άγνωστο. Να υπολογισθεί επίσης το 4) Να υπολογίσετε τα σχετικά ακρότατα των παρακάτω συναρτησιακών, που προκύπτουν από την Αρχή του Hmilton σε προβλήματα της Κλασικής Μηχανικής : (α) Αρμονικός ταλαντωτής t J x mx t kx t t (β) Απλό εκκρεμές J x m x t mg x t t (γ) Κίνηση σε πεδίο κεντρικών δυνάμεων t cos αν ισχύει sin x t k x t t m J x, x x t x t x t t 5) Να δείξετε ότι τα συναρτησιακά. xt α) J: C, όπου J x t x t β) J : C, όπου J x xt xt, x, x,, δεν έχουν τοπικά ακρότατα. Ενότητα 7η: Συναρτησιακά καμπύλων με ασυνέχεια στις παραγώγους. ) Να βρεθεί η καμπύλη ελαχίστου μήκους που ενώνει τα σημεία x x t. ασυνέχεια της παραγώγου σ ένα σημείο της καμπύλης t t,, ) Να προσδιορισθεί το ακρότατο του συναρτησιακού : J x xt xt όταν η παράγωγος xt διαθέτει ένα σημείο ασυνέχειας στο διάστημα [,], και ικανοποιούνται οι οριακές συνθήκες x, x. και έχει Ενότητα 8η: Συναρτησιακά καμπύλων οι οποίες υπόκεινται σε δεσμούς. ) Να βρεθούν οι αναγκαίες συνθήκες που πρέπει να ικανοποιούνται ώστε να έχει σχετικό ακρότατο το συναρτησιακό 7

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα J(x, x, u) = [x (t) + x (t) + u (t)] όταν τα x i (t), i =, ικανοποιούν το παρακάτω σύστημα διαφορικών εξισώσεων και επιπλέον x () =, x () =. x (t) = x (t) x (t) = u(t) ) Να βρεθούν οι αναγκαίες συνθήκες που πρέπει να ικανοποιούνται ώστε να έχει σχετικό ακρότατο το συναρτησιακό J x, x, u x t x t u t όταν τα xi t, i, ικανοποιούν το παρακάτω σύστημα διαφορικών εξισώσεων και επιπλέον x x. x t x t x t u t 3) (Πρόβλημα αλυσίδας) Να υπολογίσετε καμπύλη x C t,, w οποία να περνά από τα σημεία,, f, f δοθέντος μήκους l, η t x t t x t και της οποίας το κέντρο βάρους να βρίσκεται στην κατώτερη δυνατή θέση ή ισοδύναμα να υπολογίσετε την ελάχιστη τιμή του συναρτησιακού δεδομένου ότι, f f t J x x t x t x t x x t x και το μήκος της καμπύλης δίνεται από τη συνθήκη t x t l 4) (Γεωδαισιακό πρόβλημα) Να υπολογισθεί το ακρότατο του συναρτησιακού : όταν ικανοποιείται η παρακάτω συνθήκη : J x, y, z x t y t z t t t x t y t z t R 8

Θεωρία Βέλτιστου Ελέγχου Θέλουμε δηλαδή να υπολογίσουμε την παραμετρική εξίσωση,, καμπύλης που ενώνει μέσω του πιο σύντομου δρόμου δύο σημεία,, f, f, f x t y t z t της σφαίρας 5) Να υπολογίσετε καμπύλη x C t,, w x t y t z t R. x t y t z t της x t y t z t και, η οποία ελαχιστοποιεί το συναρτησιακό δεδομένου ότι x, x και J x x t x t l. 6) Να υπολογίσετε καμπύλη x C t,, w, η οποία ελαχιστοποιεί το συναρτησιακό δεδομένου ότι x, x και J x x t x t x t 3. 7) Πρόβλημα: Δίνεται σύστημα που περιγράφεται από το σύστημα δ.ε. [A + A ρ + + A q ρ q A(ρ) ] β(t) = [B + B ρ + + B q ρ q ] u(t) B(ρ) ρ d, A i R n n, B i R n m Να βρεθούν τα σχετικά ακρότατα του συναρτησιακού όπου Q, R >. Σημείωση: Κυβεντίδης (σελ.84) Επίσης για t J(β, u) = (βt Qβ + u T Ru) t J(ω, v) = (ωt Qω + v T Rv) ω T (t) = [β(t) β () (t) β (q ) (t)] v T (t) = [u(t) u () (t) u (q ) (t)] 9

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ενότητα 9η: Εφαρμογές του Λογισμού των Μεταβολών στον Βέλτιστο Έλεγχο. ) Έστω το σύστημα διαφορικών εξισώσεων x (t) = x (t) x (t) = x (t) + u(t) και θέλουμε το σχετικό ακρότατο του συναρτησιακού J(u) = u (t) αν x() = και θέλουμε για = το σύστημα να οδηγηθεί στην x (t) + x (t) =. ) Να βρεθεί ο βέλτιστος έλεγχος του συστήματος xt xt ut που ελαχιστοποιεί τον δείκτη απόδοσης J u Hx T u t Τ είναι γνωστό, H >, x(t) είναι ελεύθερο. 3) Έστω το σύστημα διαφορικών εξισώσεων T ( ) 4 x (t) = x (t) x (t) = x (t) + 3u(t) Να βρεθεί το σχετικό ακρότατο του συναρτησιακού αν x() = [ ] T και x( ) ελεύθερο. 4) Έστω το σύστημα διαφορικών εξισώσεων / J u x ( ) u t x (t) = x (t) x (t) = x (t) + 3u(t) Να βρεθεί το σχετικό ακρότατο του συναρτησιακού t f J u F x t f 4 F x t f { x t x t 4 u t } αν x() = [ ] T και ) F =, F =, =, x() = [4 6] T ) F = 3, F = 5, x( ) = [4 6] T, ελεύθερο c) F =, F =, x () free, x () = 6 d) F = 3, F = 5, x ( ) = 4 και x ( ) ανήκει στην καμπύλη θ(t) = 5t + 5.

Θεωρία Βέλτιστου Ελέγχου Ενότητα η: Γραμμικό Τετραγωνικό Πρόβλημα. ) Να υπολογιστεί το ακρότατο του συναρτησιακού t T,, f T T Q S x J x u t x t f Hx( t f) x u T t S R u υπό τις συνθήκες x (t) = Ax(t) + Bu(t) Ενότητα η: Βέλτιστος έλεγχος με φραγμένη είσοδο-αρχή ελαχίστου του Pontrygin ) Άσκηση (εξετάσεις 3) Ιδιοτιμές {,}, ασταθές και ελέγξιμο. [ x (t) x (t) ] = [ 3 ] [x (t) x (t) ] + [ ] u(t) Θέλουμε να μεταφέρουμε το σύστημά μας από οποιαδήποτε αρχική κατάσταση x() = [x () x ()] T στην μηδενική κατάσταση στον ελάχιστο δυνατό χρόνο ) Όταν η είσοδος δεν είναι φραγμένη. ) Όταν u(t).