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时间周期抛物最优控制问题的Newton-Picard预条件。 (英语) Zbl 1377.49003号

摘要:我们证明了一个具有时间周期抛物型偏微分方程约束的优化问题解的存在唯一性,并表明该解继承了给定数据的高光滑性。我们利用半群理论及其生成元的谱分解,导出函数空间中打靶算子及其伴随的详细表示公式。谱截断方法为函数空间中最优性条件的鞍点系统提供了一个自共轭不定Newton-Picard预条件。我们证明了该预条件在函数空间不动点迭代中收敛。此外,我们还讨论了该预条件可以用两网格方法很好地逼近。我们解决了一些实现问题,并给出了超过100000000个自由度的三维不稳定问题的数值结果。

MSC公司:

49J20型 偏微分方程最优控制问题的存在性理论
4.95亿 基于必要条件的数值方法
49平方米25 最优控制中的离散逼近
49千20 偏微分方程问题的最优性条件
65F08个 迭代方法的前置条件
35B10型 PDE的周期性解决方案
65N22型 含偏微分方程边值问题离散方程的数值解
47D06型 单参数半群与线性发展方程
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全文: 内政部

参考文献:

[1] D.Abbeloos、M.Diehl、M.Hinze和S.Vandewalle,{时间周期抛物线最优控制问题的嵌套多重网格方法},计算。视觉。科学。,14(2011年),第27-38页·Zbl 1241.65061号
[2] A.Agarwal,L.T.Biegler,and S.E.Zitney,{使用降阶模型模拟和优化变压吸附系统},Ind.Eng.Chem。Res.,48(2009),第2327-2343页。
[3] H.W.Alt,{\it Lineare Funktionalanalysis},第四版,斯普林格·弗拉格出版社,柏林,海德堡,2002年·1098.46500兹罗提
[4] W.Arendt、R.Nittka、W.Peter和F.Steiner,《韦尔定律:拉普拉斯函数在数学和物理中的光谱特性》,摘自《进化、信息和复杂性的数学分析》,威利-VCH,德国温海姆,2009年,第1-71页·兹比尔1185.35154
[5] A.V.Balakrishnan,{应用功能分析},第二版,应用。数学。3,Springer-Verlag,纽约,1981年·Zbl 0459.46014号
[6] A.Battermann和E.W.Sachs,{PDE控制的最优控制问题中KKT系统的块预条件},《离散优化问题的快速求解》,国际。序列号。数字。数学。138,Birkha¨user,巴塞尔,2001年,第1-18页·Zbl 0992.49022号
[7] A.Bensoussan、G.Da Prato、M.C.Delfour和S.K.Mitter,《无限维系统的表示与控制》,第1卷,Birkha用户,巴塞尔,1992年·Zbl 0781.93002号
[8] M.Benzi、G.H.Golub和J.Liesen,{鞍点问题的数值解},《数值学报》。,14(2005),第1-137页·Zbl 1115.65034号
[9] L.Collatz,{函数分析与数值数学},Die Grundlehren der mathematischen Wissenschaften Band 120,Springer-Verlag,柏林,1964年·Zbl 0139.09802号
[10] D.S.Grebenkov和B.-T.Nguyen,《拉普拉斯本征函数的几何结构》,SIAM Rev.,55(2013),第601-667页·Zbl 1290.35157号
[11] W.Hackbusch,{用多重网格法快速数值求解时间周期抛物问题},SIAM J.Sci。统计师。计算。,2(1981),第198-206页·兹伯利048365062
[12] F.M.Hante和S.Sager,{偏微分方程混合积分最优控制的松弛方法},计算。最佳方案。申请。,55(2013),第197-225页·Zbl 1272.49026号
[13] M.Heinkenschloss,{\it由相场模型支配的控制问题的数值解},Optim。方法软件。,7(1997),第211-263页·兹伯利0891.49017
[14] M.A.Heroux、R.A.Bartlett、V.E.Howle、R.J.Hoekstra、J.J.Hu、T.G.Kolda、R.B.Lehoucq、K.R.Long、R.P.Pawlowski、E.T.Phipps、A.G.Salinger、H.K.Thornquist、R.S.Tuminaro、J.M.Willenbring、A.Williams和K.S.Stanley,《Trilinos项目概述》,ACM Trans。数学。《软件》,31(2005),第397-423页·Zbl 1136.65354号
[15] M.R.Hestenes和E.Stiefel,《求解线性系统的共轭梯度方法》,J.Research Nat.Bur。《标准》,49(1952),第409-436页·Zbl 0048.09901号
[16] J.Jahn,《非线性优化理论导论》,第三版,施普林格出版社,柏林,2007年·兹比尔1115.49001
[17] Y.Kawajiri和L.T.Biegler,{模拟移动床过程优化动态操作的非线性规划上层建筑},I&EC研究,45(2006),第8503-8513页。
[18] D.Ko、R.Siriwardane和L.T.Biegler,《CO捕集变压吸附和分馏真空变压吸附过程的优化》,工业工程化学。Res.,44(2005),第8084-8094页。
[19] M.Kollmann和M.Kolmbauer,{时间周期抛物型最优控制问题的预处理MinRes解算器},Numer。线性代数应用。,20(2013),第761-784页·Zbl 1313.49035号
[20] M.A.Krasnosel'skii,G.M.Vai nikko,P.P.Zabrei ko,Ya。B.Rutitskii和V.Ya。Stetsenko,{算子方程的近似解},Wolters-Noordhof,Groningen,荷兰,1972年·Zbl 0231.41024号
[21] A.Kuõpper和S.Engell,《桥本模拟移动床过程的非线性模型预测控制》,《非线性模型预测控制的评估和未来方向》,R.Findeisen、L.Biegler和F.Allgoåwer编辑,《控制与通知讲义》。科学。358,柏林施普林格出版社,2007年,第473-483页·Zbl 1220.93058号
[22] K.-A.Mardal和R.Winther,{偏微分方程组的预处理离散},数值。线性代数应用。,18(2011),第1-40页·Zbl 1249.65246号
[23] M.F.Murphy、G.H.Golub和A.J.Wathen,《关于不定线性系统预处理的注记》,SIAM J.Sci。计算。,21(2000),第1969-1972页·Zbl 0959.65063号
[24] A.Pazy,{线性算子半群及其在偏微分方程中的应用},应用。数学。科学。纽约斯普林格·弗拉格44号,1983年·兹伯利0516.47023
[25] A.Potschka,{时间周期PDE约束优化问题数值求解的直接方法},德国海德堡海德堡大学博士论文,2012年·Zbl 1237.65062号
[26] A.Potschka,{抛物PDE约束优化问题的一种直接方法},Adv.Numer。数学。,施普林格演讲会,威斯巴登,2014年·Zbl 1293.49002号
[27] A.Potschka,{抛物线PDE约束优化的直接多重打靶},《多重打靶和时域分解方法》,柏林斯普林格出版·Zbl 1337.65054号
[28] A.Potschka、M.S.Mommer、J.P.Schloïder和H.G.Bock,{it基于Newton-Picard的具有时间周期抛物型PDE约束的线性二次优化问题预处理},SIAM J.Sci。计算。,34(2012),第A1214-A1239页·Zbl 1266.65104号
[29] J.W.Ruge和K.Stu¨ben,{代数多重网格},《多重网格方法》,前沿应用。数学。3,SIAM,费城,1987年,第73-130页。
[30] Y.Saad,{它是一种灵活的内外预处理GMRES算法},SIAM J.Sci。计算。,14(1993),第461-469页·Zbl 0780.65022号
[31] Y.Saad和M.H.Schultz,{it GMRES:求解非对称线性系统的广义最小残差算法},SIAM J.Sci。统计师。计算。,7(1986年),第856-869页·Zbl 0599.65018号
[32] J.Schoöberl和W.Zulehner,{鞍点问题的对称不定预条件及其在PDE约束优化问题中的应用},SIAM J.矩阵分析。申请。,29(2007),第752-773页·兹比尔1154.65029
[33] M.Stoll,{含时周期PDE-约束优化问题的单点解},IMA J.Numer。分析。,34(2014),第1554-1577页·兹比尔1303.65050
[34] V.Thomeíe,{抛物问题的Galerkin有限元方法},第二版,Springer Ser。计算。数学。25,施普林格·弗拉格,柏林,2006年·Zbl 1105.65102号
[35] A.Toumi和S.Engell,《葡萄糖异构化反应模拟移动床过程的优化控制》,化学。工程科学。,59(2004),第3777-3792页。
[36] A.Toumi、S.Engell、O.Ludemann-Hombourger、R.-M.Nicoud和M.Bailly,《模拟移动床和VARICOL过程的优化》,J.色谱。A、 1006(2003),第15-31页。
[37] M.Tucsnak和G.Weiss,{算子半群的观察和控制},Birkha¨用户Adv.Texts Basler Lehrbu¨cher,Birkka¨用户Verlag,巴塞尔,2009年·Zbl 1188.93002号
[38] H.Weyl,{it Das渐近线Verteilungsgesetz der Eigenwerte linear-partieller Differentialgleichungen(mit einer Anwendung auf die Theorye der Hohlraumstrahlung)},数学。《年鉴》,71(1912),第441-479页·JFM 43.0436.01型
[39] K.Yosida,《功能分析》,施普林格出版社,柏林,纽约,1978年·兹比尔0365.46001
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