23029

Задачі ідентифікації лінійних алгебраїчних, інтегральних та функціональних перетворень

Лекция

Экономическая теория и математическое моделирование

Постановка та план розвязання задачі. Далі розвязки ідентифікаційних задач 16.3 отримаємо із розвязку допоміжних задач 16. Розглянемо розвязок задачі 16.

Русский

2013-08-04

487 KB

1 чел.

139

                                                                                 Стоян В.А.

Лекція 16. Задачі ідентифікації лінійних алгебраїчних,    інтегральних та   функціональних перетворень

16.1. Постановка та план розв’язання задачі. Розглянемо задачу ідентифікації алгебраїчного перетворення (15.5) виходячи із заданих послідовностей

               

та                

,     

де   ,   , вхідних та (відповідно) вихідних сигналів. При цьому побудуємо матрицю  таку, щоб

                                   (16.1)

для кожного .

Для ідентифікації інтегрального та функціонального перетворень (15.8) та (15.11) відповідно такої, щоб для  вимірюваних по  вхідних  

,

(   ) та  вихідних

 ,

                

( ) сигналів (тут та надалі розуміється, що )

 ,                     (16.2)

                                  (16.3)

для кожного , розглянемо дві допоміжні задачі:

а) при заданих

     ,

( , ;  ) побудуємо послідовність матриць

 ,  ( )

таких, щоб

      (16.4)

для кожного   ;

 б) при заданих

,

  

( ;   ,  )  побудуємо послідовність матриць

     (  )

таких, щоб

     (16.5)

для кожного   .

Далі розв’язки ідентифікаційних задач (16.2), (16.3) отримаємо із розв’язку допоміжних задач (16.4), (16.5) при .

16.2. Задача ідентифікації алгебраїчних систем. Розглянемо розв’язок задачі (16.1). Будемо виходити при цьому з того, що вектори  та  утворюють матриці

    (16.6)

та

    (16.7)

відповідно. Через  та  тут та надалі будемо позначати вектори, які утворюють рядки матриць. В цих позначеннях шукану матрицю  запишемо у вигляді:

.                   (16.8)

 Неважко бачити, що матриця ця визначатиметься як розв’язок наступної матричної системи:    

 .        (16.9)

Транспонуючи (16.9) маємо:       

 .

Звідки робимо висновок, що

     ().    (16.10)

 Всяке -те () рівняння системи (16.10) дає розклад  - вектора по системі векторів . А це значить, що проекція вектора   () на ортогональне доповнення  до лінійної оболонки , натягненої на вектор-рядки  матриці рівна нулю. Другими словами: необхідною і достатньою умовою існування розв’язку кожного -го рівняння системи (16.10) є наступна:

              ().  (16.11)

Звідки

     (),

або

                 ().  (16.12)

За умови (16.12) загальний розв’язок системи (16.10) запишемо у вигляді:

 ,,               (16.13)

З врахуванням того, що                

з (16.12) знаходимо       .

Звідки:

    .   (16.14)

Таким чином, задача (16.1) по побудові матриці  перетворення спостережуваних вхідних векторів   у вихідні вектори  розв’язана. Необхідною і достатньою умовою істинності такого розв’язку є співвідношення (16.11). Розв’язок (16.14) буде однозначним (),  якщо

.     (16.15)

16.3. Задача ідентифікації дискретносумуючих перетворювачів. Розглянемо задачу побудови матриць  , які послідовність вхідних сигналів  для всякого  згідно (16.4) сумують у вихідний сигнал .

 Для розв’язання задачі позначимо через

     ,      

         () (16.16)

матричну та векторну функції дискретного аргументу  такі, що

,  

для , .

Після чого систему (16.4) стосовно -го спостерігача запишемо в наступному символічному представленні:

    ().   (16.17)

Останнє еквівалентне матричному рівнянню

 ,    (16.18)

в якому   матрична функція дискретного аргументу  така, що                   ;     

       (16.19)

       ,

а

        ().

Позначимо для зручності

;    

       (16.20)

 ,

де

    ();

   ().

В термінах введених позначень транспонована ідентифікаційна система (16.18) запишеться у вигляді

    ().   (16.21)

Система рівнянь (16.21) матиме розв’язок тоді і тільки тоді, коли (по аналогії з (16.11), (16.12))                            (16.22)

для всякого , де з врахуванням (16.19) та (16.20)                .

При цьому                  (16.23) для всякого , де  

 

довільна вектор-функція дискретного аргументу  така, що

      (; ),

а

.

Транспонуючи та об’єднуючи систему розв’язків (16.23) для всіх  знаходимо, що матрична функція , визначена ідентифікаційним рівнянням (16.18), задовольнятиме умові                              Ω,      (16.24)

де

матрична функція дискретного аргументу  така, що ,  , а

.

 Для випадку, коли

,                   (16.25)

множина Ω даватиме однозначний розв’язок   

                                   (16.26)

символічного матричного рівняння (16.18).

Виконуючи у співвідношеннях (16.24) – (16.26) перехід від матричних функцій , ,  до матриць , ,  () знаходимо, що елементи-матриці послідовності ідентифікаційних матриць розглядуваного нами перетворення (16.4) в загальному випадку (при виконанні (16.22)) задовольнятимуть умовам:              

              ().    (16.27)

При

                               (16.28)

      ().                 (16.29)

Зауважимо, що умовою (16.25) визначається повнота матриці-функції . В термінах її елементів це означає, що    .

16.4. Задача ідентифікації лінійноінтегруючих перетворювачів. Розглянемо задачу ідентифікації системи (16.2) інтегруючої розподілений на інтервалі  сигнал  в -му () спостереженні за нею у вихідний вектор .

Для того, щоб (як було сказано в пункті 16.1) при розв’язанні задачі побудови перетворюючої матричної функції  скористатися результатами ідентифікації дискретноінтегруючого перетворювача (16.4) інтервал  дискретизуємо точками  () такими, що , а також позначимо через                    

,      

матричні функції дискретного аргументу  такі, що , . Зауважимо, що тут та надалі

,

 .

Останнє дозволяє розв’язок розглядуваної задачі отримати при  з розв’язку ідентифікаційної задачі

,                   (16.30)

яку ми розв’язали в попередньому пункті.

Враховуючи сказане із співвідношень (16.27) – (16.29) знаходимо, що в загальному випадку                                      ,             (16.31)

де  - довільна інтегровна по  матриця розмірності , а

,   .

Визначена співвідношенням (16.31) матрична функція  буде розв’язком розглядуваної задачі тоді і тільки тоді, коли

       .                (16.32)

За умови, що

   ,

розв’язок задачі буде однозначним. При цьому

 .

16.5. Задача ідентифікації дискретнорозподільчих перетворювачів. Розглянемо задачу побудови послідовності матриць , які заданий в -му () вимірі вхідний сигнал  згідно (16.5) перетворюють в послідовність  вихідних сигналів.

Для розв’язання задачі позначимо через

   ,

            ()

матричну та векторну функції дискретного аргументу   такі, що  

,    

для , .

Після чого систему (16.5) стосовно -го спостерігача запишемо в наступному символічному представленні:

.                  (16.33)

Останнє еквівалентне матричному рівнянню

,     (16.34)

в якому

    

матрична функція дискретного аргументу  така, що

  ,                                 ,

а

      ().

Покладаючи

,   

та вводячи до розгляду векторні функції

 ,

 

дискретного аргументу  такі, що

,

,

транспоновану ідентифікаційну систему (16.34) запишемо у вигляді

   ().   (16.35)

Система рівнянь (16.35) матиме розв’язок тоді і тільки тоді, коли (знову ж по аналогії з (16.11), (16.12))

  ,  (16.36)

де .

При цьому             (16.37)

для всякого, де

  

довільна вектор-функція дискретного аргументу  така, що

   ,      ,    ,

а

.

Транспонуючи та об’єднуючи систему розв’язків (16.37) для всіх  знаходимо, що матрична функція , визначена ідентифікаційним рівнянням (16.33), задовольнятиме умові

,            (16.38)

де        

довільна матрична функція дискретного аргументу  така, що

.

За умови, коли

 ,     (16.39)

множина  задаватиме однозначний розв’язок

     (16.40)

символічного матричного рівняння (16.33).

Виконуючи у співвідношеннях (16.38) – (16.40) перехід від матричних функцій , ,  до матриць , ,  () знаходимо, що елементи-матриці послідовності ідентифікаційних матриць розглядуваного тут перетворення (16.33) в загальному випадку (при виконанні умови (16.36) для вибраного нами ) задовольнятимуть умовам:         (16.41)  для всякого.

При             

    ().                 (16.42)

 16.6. Задача ідентифікації лінійно-функціональних перетворювачів. Розглянемо задачу ідентифікації системи (16.3), якою стаціонарний в часі вхідний вектор    в  - му () спостереженні за системою перетворюється в розподілений на інтервалі  вихідний сигнал .

Для поширення результатів розглянутої тільки що ідентифікації системи (16.6) на систему (16.3) інтервал  дискретизуємо точками   такими, що  , а також позначимо через    ,   

матричні функції дискретного аргументу  такі, що  ,     .

Останнє дозволяє від розглядуваної неперервної по системи (16.3) перейти до дискретної системи вигляду (16.34), ідентифікаційний розв’язок якої нами вже побудований у вигляді (16.38). Звідки при  отримуємо, що             ,       (16.43)

де  - довільна інтегровна по  матриця розмірності , а .

Однозначність визначеного співвідношенням (16.43) розв’язку задачі, як і вище, буде визначатися умовою (16.42). При цьому       .     (16.44)

Зауважимо, що множина розв’язків (16.43), або один із них у формі (16.44), будуть існувати, коли (як це випливає з (16.36))

                (16.45)

для значення  та .

 

 

140

 Курс лекцій по моделюванню динаміки систем з розподіленими параметрами


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

58955. Микола Вороний. «Євшан – зілля». Поема про необхідність повернення людині історичної пам’яті, усвідомлення своєї національної приналежності 51 KB
  Мета: створити умови для ознайомлення учнів із життям і творчістю Миколи Вороного з історичною основою та змістом поеми Євшан-зілля; сприяти розвитку навичок вдумливого виразного читання; коментування прочитаного визначення особливостей літературного твору...
58956. Пристрої введення та виведення інформації 178.71 KB
  Що таке інформація За допомогою чого передають інформацію Види інформації Як називають повідомлення яке не несе корисної інформації Що називають елементною базою компютера Що таке швидкодія Що розуміють під терміном апаратне забезпечення...
58957. Виховний захід: «Прощавай, початкова школо!» 87.5 KB
  Всі вони народилися в одному селі ходили до однієї незвичайної школи і навіть вчилися в одному класі. Вперше чую Важко уявити Це мабуть був клас одних вундеркіндів Їх що збирали в клас з усього селища Ведуча. Починаємо пряму трансляцію із загальноосвітньої школи...
58958. Вплив антропогенних факторів на репродуктивну функцію людини 162 KB
  І кожен з вас мріятиме щоб його дитина була гарною розумною а головне здоровою. Коли маля росте здоровим розвивається фізично і розумово то батьки безмежно щасливі. Щоб вона стала здоровою батьки йдуть на все.
58959. Урок. Пори року 348 KB
  Мета: розвивати початкові навички використання елементів взаємодії з комп’ютером – списків та закладок у діалогових вікнах; ознайомити учнів з особливостями погоди в різні пори року; розвивати елементи логічного мислення, пам’ять, увагу, кмітливість...
58960. Аналіз поеми М. Гоголя «Мертві душі». Чичиков герой нашого часу? 57 KB
  Мета: проаналізувати образ Чичикова; вдосконалювати вміння висловлювати та доводити свої думки аргументувати свої вислови узагальнювати; розкривати творчі здібності учнів; прищеплювати звичку з повагою ставитися до думок інших людей...
58961. «Я є рушниця, радістю набита, якою вистрілю на честь життя» (до 100-річчя з дня народження Богдана-Ігоря Антонича) 151.5 KB
  Моя країно верховинна ні не забуть твоїх черемх коли над ними місяць лине вівсяним калачем 3 учень: Так це БогданІгор Антонич який в горах де ближче сонця перший раз приглянувся небу дописує черговий вірш до збірки Книга Лева.
58962. Особові займенники 371 KB
  Мета: Вчити розпізнавати особові займенники; визначати особу число відмінок займенників; формувати вміння користуватись відмінковими формами займенників в усному й писемному мовленні та влучно використовувати особові займенники; розвивати увагу мислення...
58963. Інтерактивний розвиток фантазії учнів 60 KB
  Освітні - спрямовані на активацію уяви та фантазії. Передбачають формування практичної діяльності, уміння аналізувати та інтерпретувати мистецькі твори та дитячі малюнки, навчатися споглядати їх різними способами: статичний - сприймати їх через внутрішній світ...