×

非凸域中泊松方程最优控制问题的扩展有限元方法。 (英语) Zbl 1476.49045号

摘要:本文分析了非凸域中泊松方程控制的线性二次型最优控制问题的两种扩展有限元方法。我们遵循变分离散化概念来离散连续问题,并应用带截止函数的XFEM和带固定富集区域的经典XFEM来离散状态方程和共存方程。导出了状态、共存和控制的最优误差估计。数值结果证实了我们的理论结果。

MSC公司:

49甲10 线性二次型最优控制问题
49J20型 偏微分方程最优控制问题的存在性理论
第49季度22 最佳运输
65N12号 含偏微分方程边值问题数值方法的稳定性和收敛性
65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] 阿佩尔,T。;普费弗,J。;Rösch,A.,分级网格上Neumann边界控制问题的有限元误差估计,计算优化应用,52,3-28(2012)·兹比尔1258.49044 ·doi:10.1007/s10589-011-9427-x
[2] 阿佩尔,T。;Rösch,A。;Winkler,G.,《非凸域中的最优控制:先验离散化误差估计》,Calcolo,44137-158(2007)·兹比尔1168.49306 ·doi:10.1007/s10092-007-0133-0
[3] 阿佩尔,T。;Sändig,A。;Whiteman,J.,非光滑区域椭圆边值问题有限元解的分级网格细化和误差估计,数学方法应用科学,19,63-C85(1996)·Zbl 0838.65109号 ·doi:10.1002/(SICI)1099-1476(19960110)19:1<63::AID-MMA764>3.0.CO;2-S型
[4] 阿佩尔,T。;Winkler,G.,减少正则性下的最优控制,应用数值数学,592050-2064(2009)·Zbl 1171.65053号 ·doi:10.1016/j.apnum.2008.12.003
[5] 巴布什卡,I。;美国班纳吉。;Kergrene,K.,强稳定广义有限元方法:在界面问题中的应用,Comput Methods Appl-Mech-Engrg,327,58-92(2017)·Zbl 1439.74385号 ·doi:10.1016/j.cma.2017.08.008
[6] 巴布什卡,I。;凯洛格,R.B。;Pitkäranta,J.,有限元网格细化的直接和反向误差估计,数值数学,33,447-471(1979)·Zbl 0423.65057号 ·doi:10.1007/BF01399326
[7] 巴布什卡,I。;Lipton,R.,广义有限元方法的最佳局部近似空间及其在多尺度问题中的应用,SIAM J multiscale Model Sim,9,373-406(2010)·Zbl 1229.65195号 ·doi:10.1137/100791051
[8] 巴布什卡,I。;Melenk,J.M.,单位分割法,国际数理工程杂志,40727-758(1997)·Zbl 0949.65117号 ·doi:10.1002/(SICI)1097-0207(19970228)40:4<727::AID-NME86>3.0.CO;2-牛顿
[9] 巴布什卡,I。;Rosenzweig,M.B.,《带角域的有限元格式》,《数值数学》,20,1-21(1972)·Zbl 0252.65084号 ·doi:10.1007/BF014366339
[10] 贝克尔,R。;卡普,H。;Rannacher,R.,《偏微分方程最优控制的自适应有限元方法:基本概念》,SIAM J control Optim,39,113-132(2000)·兹比尔0967.65080 ·doi:10.1137/S0363012999351097
[11] Belytschko,T。;Black,T.,最小重网格有限元中的弹性裂纹扩展,国际数理工程杂志,45,601-620(1999)·Zbl 0943.74061号 ·doi:10.1002/(SICI)1097-0207(19990620)45:5<601::AID-NME598>3.0.CO;2-S型
[12] Belytschko,T。;格雷西,R。;Ventura,G.,《材料建模的扩展/广义有限元方法综述》,Model Simul-Mater SC,17,043001(2009)·doi:10.1088/0965-0393/17/4/043001
[13] Benedix,O。;Vexler,B.,状态约束椭圆最优控制问题的后验误差估计和自适应性,计算优化应用,44,3-25(2009)·Zbl 1192.49031号 ·doi:10.1007/s10589-008-9200-y
[14] 布鲁姆,H。;多布罗沃尔斯基,M.,关于带角域上椭圆方程的有限元方法,计算,28,53-63(1982)·Zbl 0465.65059号 ·doi:10.1007/BF02237995
[15] 博尔达斯,S。;Rabczuk,T。;Hung,N.X.,有限元和XFEM中的应变平滑,Comput Struct,881419-1443(2010)·doi:10.1016/j.compstruc.2008.07.006
[16] Casas,E.,带点态约束的椭圆问题的控制,SIAM J Control Optim,241309-1318(1986)·Zbl 0606.49017号 ·doi:10.1137/0324078
[17] Ciarlet,P.Jr;He,J.W.,《二维标量问题的奇异补法》,CR Math,3363558(2003)·Zbl 1028.65118号
[18] Falk,R.S.,一类具有收敛估计阶的最优控制问题的逼近,数学分析应用杂志,44,28-47(1973)·Zbl 0268.49036号 ·doi:10.1016/0022-247X(73)90022-X
[19] 龚·W。;Yan,N.N.,椭圆最优控制问题的自适应有限元方法:收敛性和最优性,数值数学,1351121-1170(2017)·Zbl 1364.65125号 ·doi:10.1007/s00211-016-0827-9
[20] Grisvard,P.,非光滑域中的椭圆问题(1985),费城:SIAM,费城·Zbl 0695.35060号
[21] Hintermuller,M。;Hoppe,R.H W.,偏微分方程逐点状态约束最优控制中的面向目标自适应,SIAM J control Optim,48,5468-5487(2010)·兹比尔1208.49025 ·doi:10.1137/090761823
[22] Hinze,M.,控制约束优化中的变分离散化概念:线性二次型情况,计算优化应用,30,45-61(2005)·兹比尔1074.65069 ·doi:10.1007/s10589-005-4559-5
[23] Hinze,M。;Vierling,M.,变量离散控制约束椭圆最优控制问题的半光滑牛顿法:实现、收敛和全球化,Optim method Softw,27933-950(2012)·Zbl 1244.49050号 ·doi:10.1080/10556788.2012.676046
[24] Kergrene,K。;巴布什卡,I。;Banerjee,U.,《稳定广义有限元方法和相关迭代格式:界面问题的应用》,计算方法应用机械工程,305,1-36(2016)·Zbl 1425.74472号 ·doi:10.1016/j.cma.2016.02.030
[25] 李,R。;Liu,W.B。;Ma,H.P.,分布式椭圆最优控制问题的自适应有限元逼近,SIAM J control Optim,411321-1349(2002)·Zbl 1034.49031号 ·doi:10.1137/S0363012901389342
[26] Natarajan,S。;Mahapatra,D.R。;Bordas,S.,《在XFEM/GFEM框架中无集成子单元和示例应用的情况下集成强不连续性和弱不连续性》,国际数理工程杂志,83,269-294(2010)·Zbl 1193.74153号 ·doi:10.1002/nme.2798
[27] 尼加斯。;雷纳德,Y。;Chahine,E.,《扩展有限元法的最优收敛性分析》,国际数值方法工程杂志,86,528-C548(2011)·Zbl 1216.74029号 ·doi:10.1002/nme.3092
[28] Persson,P.O。;Strang,G.,MATLAB中的简单网格生成器,SIAM Review,46,329-345(2004)·兹比尔1061.65134 ·doi:10.1137/S0036144503429121
[29] Rösch,A。;Siebert,K.G.,Steinig S.状态约束最优控制的可靠后验误差估计,计算优化应用,68,121-162(2017)·兹比尔1380.49003 ·doi:10.1007/s10589-017-9908-7
[30] Rösch,A。;Steinig,S.,状态约束椭圆最优控制问题的先验误差估计,ESAIM数学模型编号,461107-1120(2012)·Zbl 1271.65104号 ·doi:10.1051/m2安/2011076
[31] Rösch,A。;Wachsmuth,D.,《状态和控制约束下最优控制问题的后验误差估计》,《数值数学》,120,733-762(2012)·Zbl 1247.65087号 ·doi:10.1007/s00211-011-0422-z
[32] Schatz,A.H。;Wahlbin,L.B.,平面多边形域上有限元方法的最大范数估计,《数学比较》,33,465-492(1979)·Zbl 0417.65053号
[33] 施耐德,R。;Wachsmuth,G.,控制约束线性二次最优控制问题的后验误差估计,SIAM J Numer Ana,54,1169-1192(2016)·兹比尔1337.65056 ·doi:10.1137/15M1020460
[34] 塞维利亚,D。;Wachsmuth,D.,三角形和圆锥曲线定义的区域上的多项式积分,163-170(2010),纽约:ACM,纽约·Zbl 1321.65034号
[35] 沈永新。;Lew,A.,断裂力学中基于不连续梯度的扩展有限元方法的稳定性和收敛性证明,计算方法应用机械工程,1992360-2382(2010)·Zbl 1231.74440号 ·doi:10.1016/j.cma.2010.03.008
[36] Soghrati,S。;Geubelle,P.H.,复杂内部几何弱不连续问题的三维界面增强广义有限元方法,计算方法应用机械工程,217,46-57(2012)·Zbl 1253.74117号 ·doi:10.1016/j.cma.2011.12.010
[37] 斯特朗,G。;Fix,G.J.,《有限元法分析》(1973),《恩格尔伍德悬崖:普伦蒂斯·霍尔》,恩格尔伍德崖·Zbl 0356.65096号
[38] 斯特鲁布利斯,T。;巴布什卡,I。;Copps,K.,《广义有限元法的设计与分析》,《计算方法应用机械工程》,181,43-69(2000)·Zbl 0983.65127号 ·doi:10.1016/S0045-7825(99)00072-9
[39] 斯特鲁布利斯,T。;巴布什卡,I。;Hidajat,R.,《亥姆霍兹方程的广义有限元法:理论、计算、开放问题》,计算方法应用机械工程,195,4711-4731(2006)·Zbl 1120.76044号 ·doi:10.1016/j.cma.2005.09.019
[40] 蒂巴,D。;Tröltzsch,F.,状态约束凸控制问题离散化的误差估计,Numer Func Anal Optim,171005-1028(1996)·Zbl 0899.49013号 ·网址:10.1080/01630569608816739
[41] Tröltzsch,F.,偏微分方程的最优控制:理论、方法和应用,SIAM J control Optim,112399(2010)·Zbl 1195.49001号
[42] Ventura,G.,《关于在扩展有限元方法中消除不连续函数的求积子单元》,国际数值方法工程杂志,66,761-795(2006)·Zbl 1110.74858号 ·doi:10.1002/nme.1570
[43] 杨,C.C。;Wang,T。;Xie,X.P.,椭圆界面最优控制问题的界面无约束有限元方法,数值数学理论应用,12727-749(2019)·Zbl 1449.65328号 ·doi:10.4208/nmtma。OA-2018-0031号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。