Reachability sets and the generalized h_2-norm of a linear discrete descriptor system

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper focuses on a linear discrete noncausal descriptor system on a finite horizon under consistent initial conditions and bounded external disturbances, i.e. a bounded l_2 norm. The notion of the generalized H_2-norm for a linear discrete descriptor system is introduced as the induced norm of the linear operator generated by the system under consideration. This norm is characterized in terms of difference projected generalized Lyapunov equation solutions. It is demonstrated that if the sum of the quadratic forms of the initial and final states and the sum of the quadratic forms of the disturbance over a finite time interval is bounded by a given value from above, the reachability set of this system is a time-varying ellipsoid whose matrix satisfies the difference projected generalized Lyapunov equation. It is established that the generalized H_2-norm of the system under non-zero initial conditions coincides with the value of the maximum half-axis of the reachability ellipsoidal set for a given output of the system. An example of a fourth-order descriptor system is provided as an illustration of the results. For this system a generalized H_2-norm is calculated and reachability sets are constructed. The paper demonstrates the results of numerical simulations and projections of reachability sets on the plane corresponding to the forward and backward subsystems.

About the authors

Elena Sergeevna Bubnova

Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod

Email: bubnova@itmm.unn.ru
Nizhny Novgorod

References

  1. 1. БАЛАНДИН Д.В., БИРЮКОВ Р.С., КОГАН М.М. Мини-максное управление уклонениями выходов линейной дис-кретной нестационарной системы // Автоматика и телеме-ханика – 2019. – №12. – С. 3–23.
  2. 2. БАЛАНДИН Д.В., БИРЮКОВ Р.С., КОГАН М.М. Опти-мальное управление максимальными уклонениями выходовлинейной нестационарной системы // Автоматика и теле-механика. – 2019. – №10. – С. 37–61.
  3. 3. БАЛАНДИН Д.В., БИРЮКОВ Р.С., КОГАН М.М. Эллип-соидальные множества достижимости линейных неста-ционарных систем в задачах управления и оценивания //Дифференциальные уравнения. – 2019. – Т. 55, №11. –С. 1485–1498.
  4. 4. БАЛАНДИН Д.В., КОГАН М.М. Управление и оцениваниев линейных нестационарных системах на основе эллипсои-дальных множеств достижимости // Автоматика и теле-механика. – 2020. – №8. – C. 8–28.
  5. 5. БЕЛОВ А.А., АНДРИАНОВА О.Г. Синтез субоптималь-ных анизотропийных регуляторов по состоянию для де-скрипторных систем на основе линейных матричных нера-венств // Автоматика и телемеханика. – 2016. – №10. –C. 40–56.
  6. 6. БЕЛОВ А.А., КУРДЮКОВ А.П. Дескрипторные системы изадачи управления. – М.: Физматлит, 2015. – 270 с.
  7. 7. БУБНОВА Е.С., БИРЮКОВ Р.С. Обобщённая ℋ 2 -норма де-скрипторных систем // Тезисы научной конференции «Лет-няя школа робототехники в Сириусе–2022». – C. 11–12.
  8. 8. ANDRIANOVA O.G., BELOV A.A. Robust Anisotropy-BasedControl for Uncertain Descriptor Systems with TransientResponse Constraints // IFAC-PapersOnLine. – 2018. – Vol. 51,No. 32. – P. 515–520.
  9. 9. BELOV A.A., ANDRIANOVA O.G. Robust state-feedbackH ∞ control for discrete-time descriptor systems with norm-bounded parametric uncertainties // Int. Journal of SystemsScience. – 2019. – Vol. 50, No. 6. – P. 1303–1312.
  10. 10. CAO Y., FENG Z., LIU Y. Real-time Reachable Set Estimationof Discrete-time Singular Systems // Int. Conf. on Information,Cybernetics, and Computational Social Systems. – 2021. –P. 127–130.
  11. 11. DUAN G. Analysis and Design of Descriptor Linear Systems. –Springer, 2010.
  12. 12. FENG Z., LAM. J. On reachable set estimation of singularsystems // Automatica. – 2015. – Vol. 52. – P. 146–153.
  13. 13. FENG Y., YAGOUBI M. On State Feedback H ∞ Control forDiscrete-Time Singular Systems // IEEE Trans. on AutomaticControl. – 2013. – Vol. 58, No. 10. – P. 2674–2679.
  14. 14. ISHIHARA J.Y., TERRA M.H., SALES R.M. The fullinformation and state feedback H 2 optimal controllers fordescriptor systems // Automatica – 2003. – Vol. 39. –P. 391–402.
  15. 15. LEE L., CHEN J.L. Strictly positive real lemma andabsolute stability for discrete-time descriptor systems // IEEETrans. on Circuits and Systems I: Fundamental Theory andApplications. – 2003. – Vol. 50, No. 6. – P. 788–794.
  16. 16. LI J., FENG Z., ZHANG C. Reachable SetEstimation for Discrete-Time Singular Systems //Asian Journal of Control. – 2017. – Vol. 19. –P. 1862–1870.
  17. 17. STYKEL T. Analysis and numerical solution of generalizedLyapunov equations: Ph.D. thesis, Institut fur Mathematik,Techische Universitat Berlin. – Berlin, 2002.
  18. 18. STYKEL T. On some norms for descriptor systems // IEEETrans. on Automatic Control. – 2006. – Vol. 51, No. 5. –P. 842–847.
  19. 19. WILSON D.A. Convolution and Hankel Operator Norms forLinear Systems // IEEE Trans. Autom. Control. – 1989. –Vol. 34. – P. 94–97.
  20. 20. ZHANG Z., FENG Z. Enclosing ellipsoid-based reachable setestimation for discrete-time singular systems // Int. Journalof Robust and Nonlinear Control. – 2022. – Vol. 32. –P. 9294–9306.
  21. 21. ZHAO Y., LIU Y., MA Y. Robust finite-time sliding modecontrol for discrete-time singular system with time-varyingdelays // Journal of the Franklin Institute. – 2021. – Vol. 358. –P. 4848–4863.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».