Большая Советская Энциклопедия (ОП)

динамические свойства рассматриваемого объекта и устанавливающий для каждого избираемого правила манипулирования «рулями» эволюцию состояния объекта. Возможности управлять объектом лимитируются не только ресурсами управления, но и тем, что в процессе движения объект не должен попадать в состояния, физически недоступные или недопустимые с точки зрения конкретных условий его эксплуатации. Так, осуществляя манёвр судном, необходимо учитывать не только технической возможности самого судна, но и границу фарватера.

  Имея дело с управляемым объектом, всегда стремятся так манипулировать «рулями», чтобы, исходя из определенно начального состояния, в итоге достичь некоторого желаемого состояния. Например, для запуска ИСЗ необходимо рассчитать режим работы двигателей ракеты-носителя, который обеспечит доставку спутника на желаемую орбиту. Как правило, существует бесконечно много способов управлять объектом так, чтобы реализовать цель управления. В связи с этим возникает задача найти такой способ управления, который позволяет достичь желаемого результата наилучшим, оптимальным образом в смысле определённого критерия качества; в конкретных задачах часто требуется реализовать цель управления за наименьшее возможное время или с минимальным расходом горючего, или с максимальным экономическим эффектом и т.п.

  В качестве типичного можно привести управляемый объект, закон движения которого описывается системой обыкновенных дифференциальных уравнений

 = , (1)

i = 1,..., n ,

где x ¹ ,..., xⁿ — фазовые координаты, характеризующие состояние объекта в момент времени t , а u ¹ ,..., u ^r — управляющие параметры. Управление объектом означает выбор управляющих параметров как функций времени

, j = 1,..., r ,   (2)

  являющихся допустимыми с точки зрения имеющихся возможностей управления объектом. Например, в прикладных задачах часто требуется, чтобы в каждый момент времени точка (u ¹ ,..., u ^r ) принадлежала заданному замкнутому множеству U . Это последнее обстоятельство делает рассматриваемую вариационную задачу неклассической. Пусть заданы начальное ( x ¹ ₀ ,..., x ⁿ ₀ ) и конечное (x ¹ ₁ ,..., x ⁿ ₁ ) состояния объекта (1). Об управлении (2) говорят, что оно реализует цель управления, если найдётся такой момент времени t ₁ > t ₀ , что решение (x ¹ (t ),..., x ⁿ (t )) задачи

(3)

x ⁱ (t ₀ ) = x ⁱ ₀ ,

i = 1,..., n ,

удовлетворяет условию x ⁱ (t ₁ ) = x ⁱ ₁ . Качество этого управления будем оценивать значением функционала

, (4)

где  — заданная функция. Задача О. у. состоит в отыскании такого реализующего цель управления, для которого функционал (4) принимает наименьшее возможное значение. Т. о., математическая теория О. у. — это раздел математики, рассматривающий неклассические вариационные задачи отыскания экстремумов функционалов на решениях уравнений, описывающих управляемые объекты, и управлений, на которых реализуется экстремум.

  Сформулируем для поставленной задачи необходимое условие оптимальности управления.

  Принцип максимума Понтрягина. Пусть вектор-функция

u = u