×

最优控制中产生的具有相反方向的抛物方程的构造方法。 (英语) Zbl 07496946号

摘要:由抛物线方程控制的最优控制模型通常通过执行所谓的“最优系统”的公式进行分析,该系统由具有相反方向的方程组成。PDE约束优化被应用于不同的领域,如经济学和生态学,用于资源分配和生态系统管理。在假设任何解都存在的情况下,我们提供了其唯一性的原始证明。这个结果是原创性的,可以应用于广泛的问题。此外,可以利用相同的证明来实现近似解的构造性方法,这在大多数情况下是不可用的。该方法基于收敛到所需解的定点的连续近似。由于问题的结构,这种近似实现了前向-后向积分,从而产生了不同的迭代方案。我们通过调整为精确解唯一性提供的相同证明,研究了它们在原始方法下的连续设置中的收敛性。另一个创新问题与数值实现有关,其中涉及到及时指数积分:据我们所知,在PDE约束优化设置中,指数积分器的使用是全新的。通过提供一些数值结果表明了所提出方法的有效性。

MSC公司:

6500万 偏微分方程、初值和含时初边值问题的数值方法
65传真 数值线性代数
35Kxx美元 抛物方程和抛物系统
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 贝克,C.,《瞄准来源:入侵物种控制的最佳时空资源分配》,《保护》。莱特。,10, 41-48 (2016)
[2] 贝克,C。;Diele,F。;马兰吉,C。;Martiradonna,A。;Ragni,S.,《结合清除处理时间和预算的入侵物种清除的最佳时空努力分配》,《自然资源》。型号。,31,文章e12190 pp.(2018)
[3] 布兰斯,S。;Diele,F。;马兰吉,C。;Ragni,S.,可分离动力系统显式时间依赖的分裂和合成方法,J.Compute。申请。数学。,235, 646-659 (2010) ·Zbl 1200.65057号
[4] Ciarlet,P.,《椭圆问题的有限元方法,数学及其应用研究》(1978年),北荷兰:北荷兰阿姆斯特丹·Zbl 0383.65058号
[5] Diele,F。;马兰吉,C。;Ragni,S.,循环种群和集合种群动力学空间显式模型的IMSP方案,数学。计算。模拟。,100, 41-53 (2014) ·Zbl 07312594号
[6] Diele,F。;加维,M。;Trenchea,C.,捕食者-食饵系统一阶时间隐式辛格式的数值分析,计算。数学。申请。,74, 5, 948-961 (2017) ·Zbl 1390.92105号
[7] Evans,L.,《偏微分方程》,第19卷(1998年),《美国数学》。Soc.:美国数学。罗德岛州普罗维登斯Soc.Providence·Zbl 0902.35002号
[8] 菲诺蒂,H。;Lenhart,S。;VanPhan,T.,反应扩散种群模型中平流方向的最优控制,AIMS J.,1,1,81-107(2012)·Zbl 1262.35201号
[9] 加维,M。;Burkardt,J。;Morgan,J.,使用Matlab在二维近似捕食者-猎物动力学的简单有限元方法,Bull。数学。《生物学》,77,548-578(2015)·兹比尔1332.92053
[10] Güttel,S。;Pearson,J.,抛物线最优控制问题的理性延迟校正方法,IMA J.Numer。分析。,38, 1861-1892 (2018) ·兹比尔1462.65160
[11] Hackbusch,W.,求解反向抛物方程的数值方法,《计算》,20,3,229-240(1978)·Zbl 0391.65044号
[12] Hochbruck,M。;Ostermann,A.,指数积分器,《数值学报》。,209-286 (2010) ·兹比尔1242.65109
[13] Joshi,H。;Herrera,G。;Lenhart,S。;Neubert,M.,《移动可再生资源的最佳动态收获》,《自然资源》。型号。,10, 40, 322-343 (2008) ·Zbl 1168.91481号
[14] McAsey,M。;牟,L。;Han,W.,最优控制中前向扫描法的收敛性,计算。最佳方案。申请。,53, 207-226 (2012) ·Zbl 1258.49040号
[15] B.Minchev,W.W.Wright,一阶半线性问题指数积分器综述,NTNU Trondheim,预印本,2005年。
[16] 莫雷特,I。;Novati,P.,Rd-矩阵指数的有理逼近,BIT-Numer。数学。,44, 3, 595-615 (2004) ·Zbl 1075.65062号
[17] 内泽尔,I。;Vexler,B.,半线性抛物线最优控制问题时空有限元离散化的先验误差估计,Numer。数学。,120, 345-386 (2012) ·Zbl 1245.65074号
[18] Quarteroni,A。;Valli,A.,偏微分方程的数值逼近(1997),Springer:Springer-Blin
[19] Ragni,S.,欧洲期权定价指数积分器中的Rational Krylov方法,Numer。线性代数应用。,21, 494-512 (2014) ·Zbl 1340.65207号
[20] van den Eshof,J。;Hochbruck,M.,将Lanczos近似预处理为矩阵指数,SIAM J.Sci。计算。,27, 4, 1438-1457 (2006) ·Zbl 1105.65051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。