Все выпуски

Работа посвящена развитию полиэдральных методов решения двух задач управления линейными многошаговыми системами с неопределенностями при фазовых ограничениях — задач терминального сближения и уклонения. Они возникают в системах с двумя управлениями, где цель одного — привести траекторию на заданное конечное множество в заданный момент времени, не нарушая фазовых ограничений, цель другого — противоположна. Предполагается, что конечное множество — параллелепипед, управления стеснены параллелотопозначными ограничениями, фазовые ограничения заданы в виде полос. Представлены методы решения обеих задач с использованием полиэдральных (параллелотопо- или параллелепипедо-значных) трубок. Методы решения задачи сближения предложены автором ранее, но здесь исследуются их дополнительные свойства. В частности, для случая без фазовых ограничений найдены гарантированные оценки для траектории, обеспечивающие ее нахождение внутри трубки. Даны удобные достаточные условия, гарантирующие получение невырожденных сечений в процессе вычислений. Для задачи уклонения сначала рассматривается общая схема решения, а затем предлагаются полиэдральные методы. Приводятся и сравниваются целые параметрические семейства внешних и внутренних полиэдральных оценок трубок разрешимости обеих задач. Приведен иллюстрирующий пример.

The paper is devoted to elaboration of polyhedral techniques for solving two control problems for linear discrete-time systems with uncertainties under state constraints, namely, the terminal approach problem and the terminal evasion one. Such problems arise in systems with two controls, where the aim of the first is to steer the trajectory onto a given terminal set at a given instant without violating the state constraints, the aim of the other is opposite. It is assumed that the terminal set is a parallelepiped, the controls are bounded by parallelotope-valued constraints, and the state constraints are given in the form of so-called zones. We present techniques for solving both problems basing on polyhedral (parallelotope-valued or parallelepiped-valued) tubes. The techniques for solving the approach problem were proposed by the author earlier, but here additional properties of them are investigated. In particular, for the case without state constraints, guaranteed estimates are found for the trajectory that ensure that it is inside the tube. Convenient sufficient conditions are given to guarantee the obtaining of nondegenerate cross-sections during the calculations. For the evasion problem, a common solution scheme is considered, and then polyhedral techniques are proposed. The whole parametric families of external and internal polyhedral estimates for the solvability tubes for both problems are presented and compared. An illustrative example is given.

В статье разработаны методы, необходимые для решения задач конформного отображения многогранников в $\mathbb{R}^3$. Результаты получены с использованием алгебры кватернионов и геометрических представлений. Определены прямое и обратное конформные отображения: верхнего полупространства на единичный шар, шаровой луночки на двугранный угол, двугранного и многогранного углов на верхнее полупространство. При помощи полученных результатов найдены решения прямой и обратной задач конформного отображения многогранников на верхнее полупространство. Решение прямой задачи конформного отображения основано на результатах теоремы Кристоффеля-Шварца. Решение обратной задачи выполнено методом последовательных конформных отображений. В целом полученные взаимно однозначные отображения основаны на том, что по теореме Лиувилля все конформные диффеоморфизмы любой области в пространстве являются преобразованиями Мёбиуса.

Methods necessary to solve problems of conformal mapping of polyhedra in $\mathbb{R}^3$ are developed. The results are obtained with the use of quaternion algebra and geometric representations. The direct and inverse conformal mappings are defined: those of the upper half-space onto the unit ball, those of a ball crescent onto the dihedral angle and those of dihedral and polyhedral angles onto the upper half-space. Solutions to the direct and inverse problems of conformal mapping of the polyhedrons onto the upper half-space are found using the results obtained. The solution to the direct problem of conformal mapping is based on the results of the Christoffel-Schwarz theorem. The solution of the inverse problem is obtained by the method of successive conformal mappings. In general, the one-to-one mappings obtained are based on the fact that, by the Liouville theorem, all conformal diffeomorphisms of any area in the space are the Möbius transformations.

В конечномерном евклидовом пространстве $\mathbb R^k$ рассматривается задача преследования группой преследователей одного убегающего с равными возможностями всех участников, описываемая в заданной временной шкале $T$ системой вида $$z_i^{\Delta} = u_i - v,$$ где $f^{\Delta}$ - $\Delta$-производная функции $f$ во временной шкале $T$. Множество допустимых управлений - шар радиусом единица с центром в начале координат. Терминальные множества - начало координат. Дополнительно предполагается, что убегающий в процессе игры не покидает пределы выпуклого многогранного множества с непустой внутренностью. Получены достаточные условия разрешимости задач преследования и уклонения. При исследовании в качестве базового используется метод разрешающих функций.

In the finite-dimensional Euclidean space $\mathbb R^k,$ the problem of pursuit of one evader by a group of pursuers with equal opportunities for all participants is considered, which is described in a given time scale $T$ by a system of the form $$z_i^{\Delta} = u_i - v,$$ where $f^{\Delta}$ is the $\Delta$-derivative of the function $f$ in the time scale $T$. The set of admissible controls is a ball of unit radius with the center at the origin. Terminal sets are the coordinate origin. Additionally, it is assumed that the evader does not leave the convex polyhedral set with a nonempty interior during the game. Sufficient conditions for the solvability of the pursuit and evasion problems are obtained. In the research, the method of resolving functions is used as the basic one.