Регуляризация классических условий оптимальности в задачах оптимизации линейных систем вольтеррова типа с функциональными ограничениями
- Авторы: Сумин В.И.1,2, Сумин М.И.1,2
-
Учреждения:
- ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина»
- ФГАОУ ВО «Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»
- Выпуск: Том 28, № 143 (2023)
- Страницы: 298-325
- Раздел: Научные статьи
- URL: https://journal-vniispk.ru/2686-9667/article/view/296465
- DOI: https://doi.org/10.20310/2686-9667-2023-28-143-298-325
- ID: 296465
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Рассматривается регуляризация классических условий оптимальности (КУО) — принципа Лагранжа (ПЛ) и принципа максимума Понтрягина (ПМП) — в выпуклой задаче оптимального управлении с функциональными ограничениями типа равенства и неравенства. Управляемая система задается линейным функционально-операторным уравнением II рода общего вида в пространстве , основной оператор правой части уравнения предполагается квазинильпотентным. Минимизируемый функционал задачи является выпуклым (возможно не сильно). Регуляризация КУО в неитерационной и итерационной формах основана на использовании соответственно методов двойственной регуляризации и итеративной двойственной регуляризации. При получении неитерационных регуляризованных КУО используются два параметра регуляризации, один из которых «отвечает» за регуляризацию двойственной задачи, другой же содержится в сильно выпуклом регуляризирующем тихоновском добавке к целевому функционалу исходной задачи, обеспечивая тем самым корректность задачи минимизации функции Лагранжа. Основное предназначение регуляризованных ПЛ и ПМП — устойчивое генерирование минимизирующих приближенных решений (МПР) в смысле Дж. Варги. Регуляризованные КУО: 1) формулируются как теоремы существования МПР в исходной задаче с одновременным конструктивным представлением конкретных МПР; 2) являются секвенциальными обобщениями классических аналогов — своих предельных вариантов, сохраняя общую структуру последних; 3) «преодолевают» свойства некорректности КУО и дают регуляризирующие алгоритмы для решения оптимизационных задач. Рассматриваются иллюстрирующие примеры конкретных задач оптимального управления, связанных с системой уравнений с запаздыванием и с интегродифференциальным уравнением типа уравнения переноса.
Ключевые слова
Об авторах
Владимир Иосифович Сумин
ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина»; ФГАОУ ВО «Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»
Автор, ответственный за переписку.
Email: v_sumin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7479-2181
доктор физико-математических наук, профессор
Россия, 392000, Российская Федерация, г. Тамбов, ул. Интернациональная, 33; 603950, Российская Федерация, г. Нижний Новгород, пр-т Гагарина, 23Михаил Иосифович Сумин
ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина»; ФГАОУ ВО «Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»
Email: m.sumin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3700-6428
доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник; профессор
Россия, 392000, Российская Федерация, г. Тамбов, ул. Интернациональная, 33; 603950, Российская Федерация, г. Нижний Новгород, пр-т Гагарина, 23Список литературы
- В.М. Алексеев, В.М. Тихомиров, С.В. Фомин, Оптимальное управление, Наука, М., 1979.
- Е.Р. Аваков, Г.Г. Магарил-Ильяев, В.М. Тихомиров, “О принципе Лагранжа в задачах на экстремум при наличии ограничений”, Успехи матем. наук, 68:3(411) (2013), 5–38.
- А.В. Арутюнов, Г.Г. Магарил-Ильяев, В.М. Тихомиров, Принцип максимума Понтрягина. Доказательство и приложения, Факториал Пресс, М., 2006.
- Р.В. Гамкрелидзе, “История открытия принципа максимума Понтрягина”, Оптимальное управление и дифференциальные уравнения, Сборник статей. К 110-летию со дня рождения академика Льва Семеновича Понтрягина, Труды МИАН, 304, МИАН, М., 2019, 7–14.
- Некорректные задачи естествознания, ред. А.Н. Тихонов, А.В. Гончарский, Изд-во МГУ, М., 1987.
- Ф.П. Васильев, Методы оптимизации: В 2-х кн., МЦНМО, М., 2011.
- М.И. Сумин, “Регуляризованные принцип Лагранжа и принцип максимума Понтрягина в оптимальном управлении и обратных задачах”, Тр. Ин-та математики и механики УрО РАН, 25, 2019, 279–296.
- М.И. Сумин, “Принцип Лагранжа и его регуляризация как теоретическая основа устойчивого решения задач оптимального управления и обратных задач”, Вестник российских университетов. Математика, 26:134 (2021), 151–171.
- М.И. Сумин, “О некорректных задачах, экстремалях функционала Тихонова и регуляризованных принципах Лагранжа”, Вестник российских университетов. Математика, 27:137 (2022), 58–79.
- В.И. Сумин, М.И. Сумин, “Регуляризованные классические условия оптимальности в итерационной форме для выпуклых задач оптимизации распределенных систем вольтеррова типа”, Вестник Удмуртского университета. Математика. Механика. Компьютерные науки, 31:2 (2021), 265–284.
- В.И. Сумин, М.И. Сумин, “Регуляризация классических условий оптимальности в задачах оптимального управления линейными распределенными системами вольтеррова типа”, Журн. вычисл. матем. и матем. физ., 62:1 (2022), 45–70.
- В.И. Сумин, Функциональные вольтерровы уравнения в теории оптимального управления распределенными системами, Изд-во Нижегородского госуниверситета, Нижний Новгород, 1992.
- В.И. Сумин, A.В. Чернов, “Операторы в пространствах измеримых функций: вольтерровость и квазинильпотентность”, Дифференц. ур-ния, 34:10 (1998), 1402–1411.
- И.Ц. Гохберг, М.Г. Крейн, Теория вольтерровых операторов в гильбертовом пространстве и ее приложения, Наука, М., 1967.
- В.И. Сумин, “Функционально-операторные вольтерровы уравнения в теории оптимального управления распределенными системами”, Докл. АН СССР, 305:5 (1989), 1056–1059.
- В.И. Сумин, “Управляемые вольтерровы функциональные уравнения и принцип сжимающих отображений”, Тр. Ин-та математики и механики УрО РАН, 25:1 (2019), 262–278.
- М.И. Сумин, “Регуляризованная параметрическая теорема Куна–Таккера в гильбертовом пространстве”, Журн. вычисл. матем. и матем. физ., 51:9 (2011), 1594–1615.
- М.И. Сумин, “Устойчивое секвенциальное выпуклое программирование в гильбертовом пространстве и его приложение к решению неустойчивых задач”, Журн. вычисл. матем. и матем. физ., 54:1 (2014), 25–49.
- Дж. Варга, Оптимальное управление дифференциальными и функциональными уравнениями, Наука, М., 1977.
- М.И. Сумин, Некорректные задачи и методы их решения. Материалы к лекциям для студентов старших курсов, Изд-во Нижегородского госуниверситета, Нижний Новгород, 2009.
- М.И. Сумин, “Регуляризация в линейно-выпуклой задаче математического программирования на основе теории двойственности”, Журн. вычисл. матем. и матем. физ., 47:4 (2007), 602–625.
- М.И. Сумин, “О регуляризации классических условий оптимальности в выпуклых задачах оптимального управления”, Тр. Ин-та математики и механики УрО РАН, 26:2 (2020), 252–269.
- А.Б. Бакушинский, А.В. Гончарский, Некорректные задачи. Численные методы и приложения, Изд-во Моск. ун-та, М., 1989.
- А.В. Дмитрук, Выпуклый анализ. Элементарный вводный курс: Учебное пособие, Издательский отдел факультета ВМиК МГУ; МАКС Пресс, М., 2012.
- K. Jorgens, “An asymptotic expansion in the theory of neutron transport”, Comm. Pure Appl. Math., 11:2 (1958), 219–242.
- С.Ф. Морозов, “Нестационарное интегродифференциальное уравнение переноса”, Изв. вузов. Матем., 1969, №1, 26–31.
- Ю.А. Кузнецов, С.Ф. Морозов, “Корректность постановки смешанной задачи для нестационарного уравнения переноса”, Дифференц. ур-ния, 8:9 (1972), 1639–1648.
Дополнительные файлы
