×

一类具有点态约束的抛物型最优控制问题的新正则性结果和有限元误差估计。 (英语) Zbl 1473.35609号

摘要:我们研究了一类具有点态约束的分布抛物型最优控制问题的一阶必要最优性条件和有限元误差估计。研究表明,如果状态约束中的界和控制PDE中的微分算子满足一定的相容性假设,则局部最优控制满足平稳系统,该系统允许显著改善抛物线设置中伴随状态和拉格朗日乘子的已知正则性结果。与经典的状态约束问题一阶必要最优性条件方法不同,我们分析的主要论点既不需要Slater点,也不需要一致控制约束,也不要求目标函数的可微性,也不需空间维数的限制。作为已建立的改进正则性的应用,我们导出了由热方程控制的纯状态约束线性二次型最优控制问题的dG(0)–cG(1)-离散化的新的有限元误差估计。论文最后通过数值实验证实了我们的理论发现。

MSC公司:

93年第35季度 与控制和优化相关的PDE
35K10码 二阶抛物方程
35B65毫米 偏微分方程解的光滑性和正则性
49K20型 偏微分方程问题的最优性条件
49米41 PDE约束优化(数值方面)
65M60毫米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
65岁15岁 涉及PDE的初值和初边值问题的误差界
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: DOI程序

参考文献:

[1] L.Ambrosio、N.Fusco和D.Pallara,有界变差函数和自由间断问题。牛津大学出版社,牛津&纽约(2000)·Zbl 0957.49001号
[2] M.S.Aronna,J.F.Bonnans和A.Kröner,状态约束控制仿射抛物问题I:一阶和二阶必要最优性条件。预印arXiv:1906.00237(2019)·Zbl 1465.49003号
[3] H.Attouch,G.Buttazzo和G.Michaille,Sobolev和BV空间中的变分分析。SIAM,费城(2006)·兹比尔1095.49001
[4] V.Barbu,变分不等式的最优控制。数学研究笔记。皮特曼(1984)·Zbl 0574.49005号
[5] M.Bergounioux,状态约束抛物问题的最优控制:最优性条件的惩罚方法。申请。数学。最佳方案。29 (1994) 285-307. ·Zbl 0813.49024号
[6] M.Bergounioux和K.Kunisch,状态约束最优控制问题的原对偶策略。计算。最佳方案。申请。22 (2002) 193-224. ·Zbl 1015.49026号
[7] L.Bonifacius,抛物线时间最优控制问题的数值分析。慕尼黑理工大学博士论文(2018年)·兹比尔1405.35095
[8] J.Bonnans和P.Jaisson,含含时状态约束的抛物方程的最优控制。SIAM J.控制优化。48 (2010) 4550-4571. ·Zbl 1208.49024号
[9] J.F.Bonnans和A.Shapiro,优化问题的扰动分析。Springer运筹学系列。施普林格,纽约(2000年)·Zbl 0966.49001号
[10] S.C.Brenner和L.R.Scott,《有限元方法的数学理论》,第3版。施普林格(2008)·Zbl 1135.65042号 ·数字对象标识代码:10.1007/978-0-387-75934-0
[11] E.Casas,Pontryagin关于半线性抛物方程状态约束边界控制问题的原理。SIAM J.控制优化。35(1997)1297-1327页·Zbl 0893.49017号
[12] E.Casas、M.Mateos和B.Vexler,状态约束最优控制问题的新正则性结果和改进的误差估计。ESAIM:COCV 20(2014)803-822·Zbl 1293.49044号 ·doi:10.1051/cocv/2013084
[13] E.Casas和F.Tröltzsch,点态约束椭圆最优控制问题分析的最新进展。ESAIM控制优化。计算变量16(2010)581-600·Zbl 1201.49004号 ·doi:10.1051/cocv/2009010
[14] C.Christof,第一类和第二类椭圆变分不等式的灵敏度分析。多特蒙德理工大学博士论文(2018年)。
[15] C.Christof,障碍型进化变分不等式的灵敏度分析和最优控制。SIAM J.控制优化。57 (2019) 192-218. ·Zbl 1408.35094号
[16] C.Christof和C.Meyer,关于障碍物问题的先验L^p-误差估计的注记。数字。数学。139 (2018) 27-45. ·Zbl 1442.65352号
[17] C.克里斯托夫和C.梅耶。第二类H_0^1-椭圆变分不等式的灵敏度分析。设定值变量分析。27 (2018) 469-502. ·Zbl 1416.35036号 ·doi:10.1007/s11228-018-0495-2
[18] C.Christof和G.Wachsmuth,关于障碍问题控制的最优控制问题的二阶最优性条件。出现在:优化(2020)1-41。https://doi.org/10.1080/0323194.201201778686。
[19] F.H.Clarke,优化和非光滑分析。SIAM应用数学经典。宾夕法尼亚州费城SIAM(1990年)·Zbl 0696.49002号
[20] J.C.De Los Reyes、P.Merino、J.Rehberg和F.Tröltzsch,含时控制的状态约束PDE控制问题的最优性条件。控制网络。37 (2008) 5-38. ·Zbl 1153.49006号
[21] J.C.De Los Reyes和C.Meyer,一类由第二类变分不等式控制的优化问题的强平稳性条件。J.优化。理论应用。168 (2016) 375-409. ·Zbl 1337.49040号
[22] K.Deckelnick和M.Hinze,点态约束下抛物控制问题的变分离散化。J.计算。数学。29(2011)1-15·Zbl 1249.49038号
[23] K.Disser、A.F.M.ter Elst和J.Rehberg,Hölder对具有粗糙边界的区域上抛物算子的估计。Ann.Sc.规范。超级的。比萨Cl.Sci。十七(2017)65-79·Zbl 1387.35324号
[24] I.Ekeland和R.Temam,凸分析和变分问题。北霍兰德(1976)·Zbl 0322.90046号
[25] J.Elschner、J.Rehberg和G.Schmidt,包含C^1-接口的椭圆传输问题的最佳正则性。接口自由绑定。9 (2007) 233-252. ·Zbl 1147.47034号 ·doi:10.4171/IFB/163
[26] K.Eriksson,C.Johnson和V.Thomée,用不连续伽辽金方法对抛物型问题进行时间离散。ESAIM数学。模型。数字。分析。19 (1985) 611-643. ·Zbl 0589.65070号
[27] L.C.Evans,偏微分方程,第2版。AMS,普罗维登斯,RI(2010)·兹比尔1194.35001
[28] L.A.Fernández,一些拟线性抛物方程的状态约束最优控制,由K.-H.Hoffmann,G.Leugering,F.Tröltzsch和S.Caesar编辑。偏微分方程的最优控制。Birkhäuser,巴塞尔,(1999)145-156·Zbl 0933.49015号 ·doi:10.1007/978-3-0348-8691-8_12
[29] L.A.Fernández,一些拟线性抛物方程的积分状态约束最优控制问题。J.非线性分析。最佳方案。39 (2000) 977-996. ·兹比尔0954.49016 ·doi:10.1016/S0362-546X(98)00264-8
[30] D.Gilbarg和N.S.Trudinger,二阶椭圆偏微分方程,1998年版再版。斯普林格2001·Zbl 1042.35002号
[31] R.Glowinski,Y.Song和X.Yuan,线性抛物状态约束最优控制问题的ADMM数值方法。数字。数学。144 (2020) 931-966. ·Zbl 1436.49042号
[32] W.Gong和M.Hinze,带控制和状态约束的抛物线最优控制问题的误差估计。计算。最佳方案。申请。56 (2013) 131-151. ·Zbl 1273.49036号
[33] P.Grisvard,非光滑域中的椭圆问题。皮特曼(1985)·Zbl 0695.35060号
[34] F.Harder和G.Wachsmuth。障碍物问题最优控制的最优系统比较。GAMM-Mitt公司。40 (2018) 312-338. ·Zbl 1525.49022号 ·doi:10.1002/gamm.201740004
[35] J.Heinonen、P.Koselka、N.Shanmugalingam和J.T.Tyson,度量测度空间上的Sobolev空间。新数学专著第27卷。剑桥大学出版社(2015)·Zbl 1332.46001号
[36] M.Hinze。控制约束优化中的变分离散化概念:线性二次型情形。计算。最佳方案。申请。30 (2005) 45-61. ·兹比尔1074.65069
[37] K.Ito和K.Kunisch,状态约束最优控制问题的半光滑牛顿方法。系统控制通知。50 (2003) 221-228. ·Zbl 1157.49311号 ·doi:10.1016/S0167-6911(03)00156-7
[38] D.Kinderlehrer和G.Stampacchia,变分不等式及其应用简介。《应用数学经典》第31卷。SIAM(2000)·Zbl 0988.49003号
[39] D.Leykekhman和B.Vexler,抛物问题Galerkin有限元解的逐点最佳逼近结果。SIAM J.数字。分析。54 (2016) 1365-1384. ·Zbl 1382.65319号
[40] D.Leykekhman和B.Vexler,Galerkin有限元方法的离散极大抛物正则性。数字。数学。135 (2017) 923-952. ·Zbl 1364.65198号
[41] F.Ludovic,I.Neitzel和W.Wollner,状态约束半线性抛物最优控制问题的先验误差估计。J.优化。理论应用。178 (2018) 317-348. ·Zbl 1398.49021号
[42] D.Meidner、R.Rannacher和B.Vexler,时间点态约束抛物优化问题有限元离散化的先验误差估计。SIAM J.控制优化。49 (2011) 1961-1997. ·Zbl 1234.49029号
[43] D.Meidner和B.Vexler,半线性抛物方程全离散Galerkin逼近的最佳误差估计。ESAIM:M2AN 52(2018)2307-2325·Zbl 1412.65152号 ·doi:10.1051/m2/2018年4月
[44] C.Meyer,A.Rösch和F.Tröltzsch,具有正则化点态约束的偏微分方程的最优控制。计算。最佳方案。申请。33 (2006) 209-228. ·Zbl 1103.90072号
[45] F.Mignot,Contróle dans les inéquations variationoles elliptiques。J.功能。分析。22 (1976) 130-185. ·Zbl 0364.49003号
[46] B.S.Mordukhovich和K.Zhang,具有非规则边界控制器的状态约束抛物系统的最优控制,第36届IEEE决策与控制会议论文集,第1卷(1997)527-528·doi:10.1109/CDC.1997.650680
[47] J.J.Moreau,P.D.Panagiotopoulos和G.Strang,非光滑力学专题。Birkhäuser,巴塞尔(1988年)·Zbl 0646.00014号
[48] I.Neitzel和F.Tröltzsch,关于控制和状态约束非线性抛物型最优控制问题正则化方法的收敛性。控制网络。37 (2008) 1013-1043. ·Zbl 1188.49029号
[49] I.Neitzel和F.Tröltzsch,关于点态约束抛物控制问题数值解的正则化方法。ESAIM:COCV 15(2009)426-453·Zbl 1171.49017号 ·doi:10.1051/cocv:2008038
[50] I.Neitzel和F.Tröltzsch,偏微分方程状态约束最优控制问题的数值分析,由G.Leugering、S.Engell、A.Griewank、M.Hinze、R.Rannacher、V.Schulz、M.Ulbrich和S.Ulbich编辑。施普林格,巴塞尔(2012)467-482·Zbl 1356.49051号 ·文件编号:10.1007/978-3-0348-0133-124
[51] A.H.Schatz和L.B.Wahlbin,有限元方法的内部最大范数估计,第二部分。数学。计算。64 (1995) 907-928. ·兹伯利0826.65091
[52] A.Schiela,低正则状态下的状态约束最优控制问题。SIAM J.控制优化。48 (2009) 2407-2432. ·Zbl 1203.49032号
[53] B.Schweizer,Partielle Differentialgleichungen。施普林格,柏林/海德堡(2013)·Zbl 1284.35001号 ·doi:10.1007/978-3-642-40638-6
[54] F.Tröltzsch,Optimale Steuerung parteller Differentialgleichungen。维埃格·德布纳(Vieweg und Teubner),威斯巴登,第二版。(2009). ·Zbl 1320.49001号 ·doi:10.1007/978-3-8348-9357-4
[55] D.Wachsmuth,函数正部分在L^2(I;H^1(Ω))、H^1。注释。数学。卡罗琳大学。57 (2016) 327-332. ·Zbl 1413.46038号
[56] G.Wachsmuth,带控制约束的障碍问题最优控制的M-平稳性。SIAM J.控制优化。54 (2016) 964-986. ·Zbl 1337.49042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。