Modeling and Information System in Economics

Modeling and Information System in Economics

Умови загальної керованості лінійної дискретної системи зі зміною розмірності вектора стану

Conditions of general controllability of a linear discrete system with changing the dimension of the state vector

DOI:

10.33111/mise.104.2

Анотація: Стаття висвітлює дослідження узагальненої керованості дискретної системи керування зі зміною розмірності вектора стану. Проблема керованості є ключовою в теорії керування. Вона характеризує здатність системи набути бажаного стану у фінальний момент часу. Разом з тим наявність обмежень на функцію керування розширює поняття керованості. Для узагальненої керованості характерними ознаками є наявність геометричних обмежень на функцію керування, а також обмеження на початковий і фінальний стани системи. При цьому розрізняють част кову керованість, повну керованість з множини початкових станів і повну керованість на термінальну множину. Часткову керованість характери зує здатність системи перейти в один зі станів, які належать терміна льній множині. У випадку повної керованості система спроможна потра пити в одну з точок термінальної множини з будь-якої точки області початкових умов. Повна керованість на термінальну множину вирізня ється здатністю системи керування перейти в кожну точку множини кінцевих станів хоча б з одного положення, яке належить множині почат кових умов. В пропонованій статті продовжуються дослідження узагаль неної керованості дискретних систем на випадок, коли відбувається зміна розмірності вектора стану. Математичні моделі процесів зі зміною розмірності вектора стану досліджені мало, вони повʼязані з представ ленням системи в структурній формі. В процесі функціонування системи, яка складається з підсистем, можуть зникати підсистеми, або зʼявля тися нові. Зокрема така особливість наявна в математичних моделях технологічних процесів. В роботі для кожного з видів узагальненої керо ваності для лінійної системи керування зі зміною розмірності вектора стану означено функцію керованості і обґрунтовано критерії керованості. При обґрунтуванні суттєво використовується апарат опуклого аналізу і властивості множини досяжності лінійної системи керування. Разом з тим для обмежень на керування і стан у формі куль знайдено умови, яким мають задовольняти радіуси таких куль для кожного виду узагальненої керованості.
Abstract: The article covers the study of generalized controllability of a discrete control system with a change in the dimensionality of the state vector. The con trollability problem is a key one in control theory. It characterizes the ability of the system to acquire the desired state at the final moment of time. It characterizes the ability of the system to acquire the desired state at the final moment of time. At the same time, the presence of restrictions on the control function expands the concept of controllability. For generalized controllability, the presence of ge ometric restrictions on the control function, as well as restrictions on the initial and final states of the system are characteristic features. In this case, partial controllability, complete controllability from a set of initial states, and complete controllability to a terminal set are distinguished. Partial controllability is charac terized by the ability of the system to transition to one of the states belonging to the terminal set. In the case of complete controllability, the system is able to get to one of the points of the terminal set from any point in the region of initial con ditions. Complete controllability to the terminal set is characterized by the ability of the control system to go to each point of the set of final states from at least one position belonging to the set of initial conditions. The proposed article con tinues the study of generalized controllability of discrete systems in the case when the dimensionality of the state vector changes. Mathematical models of processes with a change in the dimensionality of the state vector have been studied little, they are associated with the representation of the system in a struc tural form. In the process of functioning of a system consisting of subsystems, subsystems may disappear, or new ones may appear. In particular, this feature is present in mathematical models of technological processes. In the work, for each type of generalized controllability for a linear control system with a change in the dimensionality of the state vector, the controllability function is defined and the controllability criteria are substantiated. The justification essentially uses the apparatus of convex analysis and the properties of the reachability set of a linear control system. At the same time, for constraints on control and state in the form of balls, conditions were found that the radii of such balls must satisfy for each type of generalized controllability.
Ключові слова: керованість, узагальнена керованість, дискретна сис тема керування, система зі зміною розмірності вектора стану, критерій керованості, функція керованості
Key words: controllability, generalized controllability, discrete control system, system with changing state vector dimension, controllability criterion, controlla bility function
УДК: 517.977.1
UDC: 517.977.1
To cite paper
In APA style
Bashniakov, O., Pichkur, V., & Suslo, T. (2024). Conditions of general controllability of a linear discrete system with changing the dimension of the state vector. Modeling and Information System in Economics, 104, 15-24. http://doi.org/10.33111/mise.104.2
In MON style
Башняков О.М., Пічкур В.В., Сусло Т. Умови загальної керованості лінійної дискретної системи зі зміною розмірності вектора стану. Моделювання та інформаційні системи в економіці. 2024. № 104. С. 15-24. http://doi.org/10.33111/mise.104.2 (дата звернення: 04.10.2025).
With transliteration
Bashniakov, O., Pichkur, V., Suslo, T. (2024) Umovy zahalnoi kerovanosti liniinoi dyskretnoi systemy zi zminoiu rozmirnosti vektora stanu [Conditions of general controllability of a linear discrete system with changing the dimension of the state vector]. Modeling and Information System in Economics, no. 104. pp. 15-24. http://doi.org/10.33111/mise.104.2 [in Ukrainian] (accessed 04 Oct 2025).
# 104 / 2024 # 104 / 2024
Download Paper
83
Views
18
Downloads
0
Cited by

1. Leigh J.R. Control Theory. IET, 2008. 321 p.

2. Kirichenko, N.F., Matvienko, V.T. General solution of terminal control and observation problems. Cybernetics and Systems Analysis. 2000. 36(2). P. 219–228.

3. Пічкур В.В., Мазур Д.А., Собчук В.В. Керованість лінійної дискретної системи зі зміною розмірності вектора стану, Журнал обчислювальної та прикладної математики. 2021. С. 173–178.

4. Пічкур В.В., Собчук В.В., Таірова М.С., Башняков О.М. Критерії керованості з множини початкових станів на термінальну множину для лінійних дискретних систем, Дослiдження в математицi i механiцi, 23, 1(31). 2018. С. 81–87.

5. Pichkur V., Sobchuk V., Cherniy D, Ryzhov A. Functional Stability of Production Processes as Control Problem of Discrete Systems with Change of State Vector Dimension // Bulletin of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Physical and Mathematical Sciences 1(78). 2024. P. 105–110.

6. Pichkur, Volodymyr V., Sobchuk, Valentyn V. Mathematical Model and Control Design of a Functionally Stable Technological Process. Journal of Optimization, Differential Equations and Their Applications. 29(1). 2021. P. 32–41.