Розв’язування обернених задач динаміки нелінійних об’єктів на основі рядів вольтерри

1
Кам'янець-Подільський Національний університет імені Івана Огієнка
2
Кам'янець-Подільський Національний університет імені Івана Огієнка
3
Норвезький університет природничих і технічних наук

У статті розглядається метод розв’язування обернених задач динаміки нелінійних динамічних об’єктів, які описуються рядами Вольтерри. Як приклад розглянуто випадок ряду Вольтерри з двома членами. Запропонований підхід ґрунтується на квадратурному методі. В результаті розроблено методи розв’язування поліноміальних інтегральних рівнянь Вольтерри І роду 2-го степеняна основі методу лівих прямокутників та методу трапецій. На основі запропонованого підходу розроблено програмні засобив середовищі Matlab для відновлення сигналів нелінійних динамічних об’єктів. Ефективність засобів досліджено на ряді обчислювальних експериментів, в тому числі досліджувалась можливість їх застосування при накладанні шуму на вхідний сигнал. Похибки обчислень значною мірою залежать від типу вхідного сигналу, зокрема для гладких сигналів похибки коливаються від 1% до 5%, а із накладанням 10% шуму –до 15 %.

Отже, результати обчислювальних експери­ментів показали, що запропонований метод може ефективно використовуватись при відновленні вхідних сигналів нелінійних динамічних систем, які описуються інтегро-степеневим рядом Вольтерри із двома членами.

  1. S. Odokyenko and N. Kostian, “Features of application of integrated models for the solution of inverse problems of dynamics”, Internet-Osvita-Nauka, pp. 138–140, Vinnytsia, Ukraine: Vinnytsya National University of Technology, 2014. (Russian)
  2. V. Salyha, et al., Automated process control systems. Identification and Optimal Control, Kharkiv, Ukraine: Vyshcha shkola, 1976. (Russian)
  3. S. Solodusha, “Simulation of automatic control systems based on Volterra polynomials”, Modeling and Analysis of Information Systems, vol. 1, no. 1, pp. 60–68, Yaroslavl, Russia: P.G. Demidov Yaroslavl State University, 2012. (Russian)
  4. S. Boyd, O. Chua, and C. A. Desoer, “Analy­tical foundations of Volterra series”, IMA Journal of Mathematical Control and Information, vol. 1, no. 3. pp. 243–284, 1984.
  5. V. Ivanyuk, V. Ponedilok, and V. Hryshchuk, “Computer realization deterministic method of identifying integrated models of nonlinear dynamic objects”, Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences, no. 10, pp. 59–67, Kamianets-Podil­skyi, Ukraine: Kamyanets-Podilskyi Ivan Ohienko National University, 2014. (Ukrainian)
  6. V. Pavlenko, Identification of nonlinear dynamic systems in the form of Volterra kernels based on impulse response measurement data, Electronic Modeling, vol. 32, no. 3, pp. 3–18, Kyiv, Ukraine: Pukhov Institute for Modeling in Energy Engineering, 2010. (Russian)
  7. D. Sidorov, “Modeling of nonlinear nonstatio­nary dynamical systems by Volterra series: identification and applications”, Sibirskiy Zhurnal Industrial'noi Matematiki, vol. 3, no. 1 (5), pp. 182–194, Novosibirsk, Russia: Sobolev Institute of Mathematics, 2000. (Russian)
  8. A. Verlan and V. Sizikov, Integral Equations: methods, algorithms, programs. Kyiv, Ukraine: Naukova dumka, 1986. (Russian)
  9. K. Pupkov, V. Kapalyn, and A. Yushchenko, Functional series in the theory of non-linear systems. Kyiv, Ukraine: Nauka, 1976. (Russian)