Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики,
АннотацияДля стохастических воздействий, стационарных в широком смысле, решена задача формирования корреляционных матриц и функций векторов состояний и выходов линейных непрерывных систем на основе их фундаментальных матриц. Показано, что если линейная непрерывная система относится к классу систем типа одномерный вход-одномерный выход, то корреляционная функция выхода такой системы может быть найдена как свободное движение этой системы, порождаемое ее начальным состоянием, конструируемым на матрице дисперсий вектора состояния и транспонированной матрице выхода. Установлено, что когда непрерывная система относится к классу систем типа многомерный вход-многомерный выход, то возможны следующие варианты решения задачи формирования корреля-ционной функции линейной системы. Первый вариант состоит в разбиении системы на сепаратные каналы с после-дующим применением к каждому из сепаратных каналов подхода, разработанного для систем типа одномерный вход-одномерный выход. Второй вариант применяется для случая сохранения векторной природы стохастического внешнего воздействия, но использует разбиение вектора выхода на скалярные компоненты путем разделения матри-цы выхода на сепаратные матрицы-строки с последующим формированием корреляционной функции по схеме сис-тем типа одномерный вход-одномерный выход. Третий вариант основан на скаляризации матричной корреляционной функции выхода путем применения к ней сингулярного разложения, позволяющего сформировать скалярные мажо-ранту и миноранту корреляционных функций выхода. Установлено, что ключевым компонентом вычислительной процедуры формирования корреляционной функции линейных непрерывных систем является матрица дисперсий вектора состояния системы. Матрица дисперсий, в случае экзогенного стохастического воздействия типа «белый шум», вычисляется с помощью матричного уравнения Ляпунова. Обнаружено, что в случае экзогенного стохастиче-ского воздействия типа «окрашенный шум» возможность поиска матрицы дисперсии состояния системы с помощью уравнения Ляпунова возникает, если сконструировать агрегированную систему, составленную из исследуемой систе-мы и формирующего фильтра, на выходе которого наблюдается «окрашенный шум». Полученные процедуры форми-рования корреляционных функций иллюстрируются примерами. Ключевые слова: стохастическое воздействие, непрерывная система, уравнение Ляпунова, фундаментальная матрица, корреляционная функция. Благодарности. Работа поддержана правительством Российской Федерации, Грант 074-U01 и Министерством образования и науки Российской Федерации (Проект 14. Z50.31.0031). Mechanics and Optics, 2015, vol. 15, no. 6, pp. 1036-1044.
СREATION OF CORRELATION FUNCTIONS OF LINEAR CONTINUOUS SYSTEMS BASED ON THEIR FUNDAMENTAL MATRICES
AbstractThe paper presents a method of creating correlation matrices and functions of the state vectors and outputs of the linear continuous systems functioning under the conditions of stochastic stationary, in a broad sense, effects. Fundamental matrices form...