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机械系统最优控制中的高阶变分积分器。 (英语) Zbl 1332.65184号

摘要:近年来,在设计用于机械系统仿真和优化的数值方法方面,人们投入了大量精力,将其应用于结构保持的方案中。一类特殊的变分积分器是动量保持的辛积分器。在这篇文章中,我们发展了两个高阶变分积分器,它们在近似下空间的维数上有区别,并研究了它们在机械系统有限维最优控制问题中的应用。证明了近似问题的状态变量和控制变量的收敛性。此外,通过分析最优控制问题的伴随系统及其离散化对应系统,我们证明了对于这些特定的积分器,对偶化和离散化是可交换的。

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65页第10页 含辛积分器哈密顿系统的数值方法
65升06 常微分方程的多步、Runge-Kutta和外推方法
65克10 数值优化和变分技术
4.9亿 最优控制中的数值方法
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参考文献:

[1] R.Abraham,《力学基础》,Benjamin/Cummings Publishing Co.Inc.Advanced Book Program(1978)·Zbl 0393.70001号
[2] G.Ferreyra,最优控制中强极小值的哈密顿方法,《纯粹数学研讨会论文集》,11(1999)·doi:10.1090/pspum/064/16654537
[3] J.T.Betts,轨迹优化数值方法综述,J.Guid。合同。发电机。,21, 193 (1998) ·Zbl 1158.49303号 ·数字对象标识代码:10.2514/2.4231
[4] J.F.Bonnans,辛分块Runge-Kutta格式的阶条件计算及其在最优控制中的应用,数值。数学。,103, 1 (2006) ·Zbl 1112.65063号 ·doi:10.1007/s00211-005-0661-y
[5] B.Bonnard,光滑情况下的二阶最优性条件及其在最优控制中的应用,ESAIM control Optim。计算变量,13,207(2007)·Zbl 1123.49014号 ·doi:10.1051/cocv:2007012
[6] C.M.Campos,高阶变分积分器:多项式方法,《微分方程与应用进展》,249(2014)·Zbl 1326.65173号 ·文件编号:10.1007/978-3-319-06953-1_24
[7] C.M.Campos,欧拉圆盘的离散拉格朗日-德安贝特-庞加莱方程,Rev.R.Acad。中国。精确到Fís。Nat.Ser公司。数学。RACSAM,106225(2012)·Zbl 1279.37042号 ·doi:10.1007/s13398-011-0053-3
[8] C.M.Campos,最优控制问题的高阶变分时间离散化,第20届网络与系统数学理论国际研讨会(2012)
[9] Y.Chitour,控制仿射系统的奇异轨迹,SIAM J.控制优化。,47, 1078 (2008) ·Zbl 1157.49041号 ·数字对象标识代码:10.1137/060663003
[10] L.Colombo,离散二阶Euler-Poincaré方程。《优化控制应用》,国际几何杂志。方法Mod。物理。,9 (2012) ·Zbl 1256.93037号 ·doi:10.1142/S0219887812500375
[11] J.Cortés,非同源积分器,非线性,141365(2001)·Zbl 1067.37116号 ·doi:10.1088/0951-7715/14/5/322
[12] A.L.Dontchev,状态约束最优控制中的欧拉近似,数学。公司。,70, 173 (2001) ·Zbl 0987.49017号 ·doi:10.1090/S0025-5718-00-01184-4
[13] A.L.Dontchev,控制约束最优控制中的二阶Runge-Kutta近似,SIAM J.Numer。分析。,38, 202 (2000) ·Zbl 0968.49022号 ·doi:10.1137/S0036142999351765
[14] R.C.Fetecau,非光滑拉格朗日力学和变分碰撞积分器,SIAM J.Appl。动态。系统。,2, 381 (2003) ·Zbl 1088.37045号 ·doi:10.1137/S111111102406038
[15] M.Gerdts,《ODE和DAE的最优控制》,德格鲁伊特教材(2012)·Zbl 1275.49001号 ·doi:10.1515/978311024996
[16] 龚勤,向量映射定理与最优控制伪谱方法收敛性之间的联系,计算。最佳方案。申请。,41, 307 (2008) ·Zbl 1165.49034号 ·文件编号:10.1007/s10589-007-9102-4
[17] W.W.Hager,最优控制中的Runge-Kutta方法和变换的伴随系统,,Numer。数学。,87247(2000年)·Zbl 0991.49020号 ·doi:10.1007/s002110000178
[18] W.W.Hager,最优控制中的数值分析,《复杂结构的最优控制》(Oberwolfach,83(2002)·Zbl 1024.49026号 ·doi:10.1007/978-3-0348-8148-7_7
[19] E.Hairer,几何-数值积分,计算数学中的Springer级数第31卷,Springer(2006)·Zbl 1028.65136号
[20] J.Hall,谱变分积分器,2012,,<a href=
[21] M.Herty,最优控制问题数值离散化的隐式显式Runge-Kutta格式,SIAM J.Numer。分析。,51, 1875 (2013) ·Zbl 1287.65049号 ·doi:10.1137/120865045
[22] D.Iglesias,李群胚上的离散非完整拉格朗日系统,非线性科学杂志。,18, 221 (2008) ·Zbl 1182.37036号 ·doi:10.1007/s00332-007-9012-8
[23] E.R.Johnson,变分积分器两点完整约束的危险,《2009年美国控制会议论文集》,4723(2009)·doi:10.1109/ACC.2009.5160488
[24] C.凯恩,变分积分器和保守和耗散机械系统的纽马克算法,国际。J.数字。方法工程,49,1295(2000)·Zbl 0969.70004号 ·doi:10.1002/1097-0207(20001210)49:10<1295::AID-NME993>3.0.CO;2瓦
[25] M.Kobilarov,对称非完整系统的几何离散化,离散Contin。动态。系统。序列号。S、 3、61(2010年)·Zbl 1197.37071号 ·doi:10.3934/dcdss.2010.3.61
[26] M.Leok,《计算几何力学基础》,博士论文,03022004(2004)
[27] M.Leok,《构造变分积分器的一般技术》,《中国数学前沿》,第7期,第273页(2012年)·Zbl 1257.65072号 ·doi:10.1007/s11464-012-0190-9
[28] A.Lew,异步变分积分器,Arch。定额。机械。分析。,167, 85 (2003) ·Zbl 1055.74041号 ·doi:10.1007/s00205-002-0212-y
[29] A.Lew,《变分积分器概述》,载于《有限元方法:1970年代及其后》,98(2004)
[30] A.Lew,变分时间积分器,国际。J.数字。方法工程,60,153(2004)·兹比尔1060.70500 ·doi:10.1002/nme.958
[31] S.Leyendecker,约束动力系统的变分积分器,ZAMM Z.Angew。数学。机械。,88, 677 (2008) ·Zbl 1153.70004号 ·doi:10.1002/zamm.200700173
[32] S.Leyendecker,约束系统多速率积分的变分方法,多体动力学,97(2013)·Zbl 1311.70026号 ·doi:10.1007/978-94-007-5404-15
[33] S.Leyendecker,约束系统的离散力学和最优控制,最优控制应用。方法,31505(2010)·Zbl 1211.49039号 ·doi:10.1002/oca.912
[34] R.S.MacKay,《哈密顿系统动力学和数值的某些方面》,载于《数值动力学和动力学数值》(Bristol,137(1992))·Zbl 0764.58009号
[35] J.E.Marsden,《多辛几何、变分积分器和非线性偏微分方程》,《通信数学》。物理。,199, 351 (1998) ·Zbl 0951.70002号 ·doi:10.1007/s002200050505
[36] J.E.Marsden,离散力学和变分积分器,《数值学报》。,10, 357 (2001) ·Zbl 1123.37327号 ·doi:10.1017/S096249290100006X
[37] H.Maurer,时间最优bang-bang控制的二阶充分条件,SIAM J.control Optim。,42, 2239 (2004) ·Zbl 1068.49015号 ·doi:10.1137/S0363012902402578
[38] S.Ober-Blöbaum,Galerkin变分积分器和修正辛Runge-Kutta方法,2014年,提交·Zbl 1433.65134号
[39] S.Ober-Blöbaum,《离散力学与最优控制:分析》,《ESAIM控制优化》。计算变量,17,322(2011)·Zbl 1357.49120号 ·doi:10.1051/cocv/201012
[40] S.Ober-Blöbaum,高阶伽辽金变分积分器的构造与分析,2014,,离散力学与最优控制:分析(2014)·Zbl 1337.37063号 ·doi:10.1007/s10444-014-9394-8
[41] S.Ober-Blöbaum,《电路变分积分器》,J.Compute。物理。,242, 498 (2013) ·兹比尔1298.78024 ·doi:10.1016/j.jcp.2013.02.006
[42] I.M.Ross,《最佳控制路线图:正确的通勤方式》,纽约州科学院。,1065, 210 (2005) ·doi:10.1196/annals.1370.015
[43] I.M.Ross,最优控制问题的勒让德伪谱近似,《非线性动力学与控制的新趋势》,327(2003)·Zbl 1203.49025号 ·doi:10.1007/978-3-540-45056-6_21
[44] J.M.Sanz-Serna,共轭方程的辛Runge-Kutta格式,自动微分,最优控制等,2014,,URL<a href=·Zbl 1339.65243号
[45] J.M.Sanz-Serna,数值哈密顿问题,应用数学和数学计算第7卷,查普曼和霍尔(1994)·Zbl 0816.65042号
[46] 斯特恩,高振荡问题的隐式显式变分积分,多尺度模型。模拟。,7, 1779 (2009) ·Zbl 1185.65227号 ·doi:10.1137/080732936
[47] 苏瑞斯,龙格-库塔型哈密顿方法及其变分解释,数学模型。,2, 78 (1990) ·Zbl 0972.70500号
[48] M.Tao,通过流量平均对刚性常微分方程、SDE和哈密顿系统进行非侵入性和结构保持的多尺度集成,《多尺度模型》。模拟。,8, 1269 (2010) ·Zbl 1215.65187号 ·数字对象标识代码:10.1137/090771648
[49] E.Trélat,具有二次代价的仿射控制系统的值函数及其水平集的一些性质,J.Dynam。控制系统,6511(2000)·Zbl 0964.49021号 ·doi:10.1023/A:1009552511132
[50] E.Trélat,《控制优化》,《数学协调》。【具体数学】(2005)·Zbl 1112.49001号
[51] E.Trélat,《航空航天的最优控制和应用:一些结果和挑战》,J.Optim。理论应用。,154, 713 (2012) ·Zbl 1257.49019号 ·doi:10.1007/s10957-012-0050-5
[52] A.Walther,最优控制显式Runge-Kutta方法的自动微分,计算。最佳方案。申请。,36, 83 (2007) ·Zbl 1278.49037号 ·doi:10.1007/s10589-006-0397-3
[53] E.Zuazua,有限差分法近似波的传播、观测和控制,SIAM Rev.,47,197(2005)·Zbl 1077.65095号 ·doi:10.1137/S0036144503432862
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