Control of the motion of a point object in a viscous medium using a limited force

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A solution to a three-dimensional case of a time-optimal control problem for a point object moving in a viscous medium under the action of a control force limited in magnitude in the presence of uniform gravity is constructed in analytical form. For the general case, expressions are found in elementary functions that include two unknown constant vectors that must be found from the boundary conditions. In the case where the final position of the object is not specified, all unknown vectors are found in analytical form. An example of using the obtained relations is given, for which all necessary physical quantities are replaced by one dimensionless parameter.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. M. Shmatkov

Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: shmatkov@ipmnet.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Понтрягин Л.С., Болтянский В.Г., Гамкрелидзе Р.В., Мищенко Е.Ф. Математическая теория оптимальных процессов. М.: Наука, 1969.
  2. Болтянский В.Г. Математические методы оптимального управления. М.: Наука, 1969.
  3. Беллман Р. Динамическое программирование. М.: Изд-во иностр. лит., 1960.
  4. Кумакшев С.А., Шматков A.M. Траектории гражданского сверхзвукового самолета, оптимальные по расходу топлива // Изв. РАН. ТиСУ. 2022. № 5. С. 118–130.
  5. Черноусько Ф.Л., Шматков А.М. Оптимальное по быстродействию управление в одной системе третьего порядка // ПММ. 1997. Т. 61. Вып. 5. С. 723–731.
  6. Акуленко Л.Д. Асимптотические методы оптимального управления. М.: Наука, 1987.
  7. Внучков Д.В. Оптимальное по быстродействию приведение динамической системы с линейной диссипацией в заданное конечное положение // Изв. РАН. ТиСУ. 1998. № 3. С. 56–61.
  8. Акуленко Л.Д., Шматков А.М. Оптимальное по быстродействию пересечение сферы в вязкой среде // Изв. РАН. ТиСУ. 2007. № 1. C. 23–30.
  9. Акуленко Л.Д. Наискорейшее приведение к требуемому фазовому состоянию объекта, движущегося в вязкой среде // ПММ. 2011. Т. 75. Вып. 5. C. 763–770.
  10. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Физматлит, 1962.
  11. Бусройд Р. Течение газа со взвешенными частицами. М.: Мир, 1975.
  12. Мосенков Т.А., Фигурина Т.Ю. О перемещении двух взаимодействующих тел в среде с квадратичным сопротивлением // Изв. РАН. ТиСУ. 2024. № 3. C. 61–68.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Dependence of the fast response time on the parameter f.

Download (75KB)
3. Fig. 2. Dependences of velocity vector components on time.

Download (141KB)
4. Fig. 3. Dependences of coordinate vector components on time.

Download (142KB)
5. Fig. 4. Trajectories of the object motion in the horizontal plane.

Download (84KB)
6. Fig. 5. Dependence of the modulus of the velocity vector on time.

Download (123KB)

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences