Сингулярные дифференциальные уравнения в задачах оптимизации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.01.02, кандидат физико-математических наук Цыганков, Александр Александрович
- Специальность ВАК РФ01.01.02
- Количество страниц 88
Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Цыганков, Александр Александрович
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. НЕОБХОДИМЫЕ И ДОСТАТОЧНЫЕ УСЛОВИЯ ЭКСТРЕМУМА
§1. Постановка задачи
§ 2. Задача без ограничений
§ 3. Задача с ограничениями в форме равенств
§ 4. Задача с ограничениями в форме равенств (особый случай)
§ 5. Задача с ограничениями в форме неравенств
§ 6. Задача с ограничениями в форме неравенств (особые случаи)
§ 7. Задача с ограничениями в форме равенств и неравенств
§ 8. Задача с ограничениями в форме равенств и неравенств (особые случаи)65 ГЛАВА II. СИСТЕМЫ СИНГУЛЯРНЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ
УРАВНЕНИЙ
§ 1. Задача без ограничений и с ограничениями в форме равенств
§ 2. Задача с ограничениями в форме равенств и неравенств
§ 3. Задача оптимального управления
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Дифференциальные уравнения», 01.01.02 шифр ВАК
Оптимальное управление внешним и внутренним долгом промышленного холдинга2008 год, кандидат физико-математических наук Трушин, Юрий Викторович
Общий метод множителей Лагранжа и оптимизация процессов в сплошных средах2002 год, доктор физико-математических наук Зубов, Владимир Иванович
О методе штрафов для линейных дифференциальных систем с квадратичным критерием качества1984 год, кандидат физико-математических наук Андреева, Наталия Львовна
Оптимизация численных алгоритмов2006 год, доктор физико-математических наук Михеев, Сергей Евгеньевич
Необходимые условия экстремума в задачах оптимального управления с промежуточными ограничениями1995 год, кандидат физико-математических наук Окулевич, А. И.
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Сингулярные дифференциальные уравнения в задачах оптимизации»
ВВЕДЕНИЕ
Задача исследования функции на условный экстремум в течение многих лет неизменно привлекала внимание математиков. За последние десятилетия в работах [22-29] была построена теория необходимых и достаточных условий экстремума в задачах с ограничениями в форме равенств и неравенств в конечномерном и бесконечномерном случаях. Были также развиты разнообразные численные методы решения экстремальных задач [6-14].
В конце 80-х - начале 90-х годов в работах М.М. Хапаева [1-4] было предложено использовать для решения задач оптимизации системы сингулярных дифференциальных уравнений, правая часть которых обращается в бесконечность на некоторых поверхностях, называемых особыми (сингулярными) многообразиями.
Рассмотрим систему дифференциальных уравнений вида
х = Г(х,у), х(0) = Хо, ■ хеЯ", (1)
где у - параметры.
Определение 1. Особое многообразие g(x,y) = 0 называется притягивающим (устойчивым) в области X, если при любом Хо е X существует число Т такое, что
Нтв(х(х0,уД),у) = 0.
I—>Т •
Другими словами, интегральная кривая достигает особого многообразия за конечное время.
Определение 2. Особое многообразие §(х,у) = 0 называется полупритягивающим (полуустойчивым) в области X, если оно делит область X на две части Х+ и X", и если существует число Т такое, что
1ш^(х(х0,у,0,у) = 0,
при условии, что Хо принадлежит одной из частей Х+ или X".
На основе сингулярных многообразий были построены повторяющиеся движения в системе, содержащей быстрые и медленные переменные, аналогич-
ные релаксационным колебаниям [5]. Система описывала процессы, сопровождающие распространение магнитозвуковых волн в плазме.
Пример. Рассмотрим систему двух уравнений
—1
Х1 = (а11Х1 + а12Х2 ) х2 = (а21Х! + а22х2)
На фазовой плоскости (хьх2) вне прямых aiixi+ai2x2 = 0 и a2iXi+a22Xi = 0 фазовые траектории определяются линейной системой
Х1 = ^21Х1 ^22Х2 Х2 = <4lXl ^12Х2
Особыми многообразиями будут указанные прямые. Фазовой траекторией является кривая второго порядка до пересечения с этими прямыми. В точке пересечения имеет место разрыв производной фазовой траектории.
Рассмотрим теперь задачу исследования функции на условный экстремум f(x) -> inf, х е X = {х € Rn:gi(x) = 0, i - 1, ..., m; &(х) < 0, i = m+1, ..., /}, где функции f(x), gi(x), ..., g/(x) определены и непрерывно дифференцируемы на Rn.
Известно [11], что для нахождения min f(x) при наличии условий типа равенств и неравенств используется регулярная система дифференциальных уравнений
х = -ьх(хД)>
где Ьх(х,Я) - градиент функции Лагранжа.
В работе [3] было предложено вместо функции Лагранжа использовать функцию
K(x^) = f(x) + t^(x)g:p4x), i=l
называемую управляющей. Функции jj,;(x) регулярны в рассматриваемой области, а числа р, выбираются равными 1 или 2, хотя может быть удобнее другое положительное число. Функция K(x,jj.) на многообразиях g;(x) = 0 имеет особенности, в отличие от функции Лагранжа, которая регулярна. Наряду с функцией К указанного выше вида может быть удобно использовать функцию К вида
К(х, ц) = ? (х) + X ШЕГ* О) + .
Запишем теперь систему дифференциальных уравнений, правая часть которой представляет собой антиградиент функции К(х,ц):
х=-Кж(х,ц(х». (2)
Полученная К-система имеет сингулярные многообразия, определяемые условиями &(х) = О, I = 1, ..., /.
Функции ^¡(х) выбираются так, чтобы многообразия, определяемые условиями в форме равенств, были устойчивыми, а многообразия, определяемые условиями в форме неравенств - полуустойчивыми. Через функции ^(х) определяется область влияния многообразия &(х) = 0, обладающая тем свойством, что траектория, начинающаяся в этой области, приближается к этому многообразию, от функции ¡1;(х) зависит и скорость такого приближения.
В соответствии с описанным выше способом выбора множителей ц,(х) движение к допустимому множеству X совершается последовательно от одного устойчивого многообразия к другому. Достигнув устойчивого многообразия, траектория остается на нем, пока оно обладает устойчивостью. Достигнув следующего устойчивого многообразия, она движется по их пересечению и т.д. Такое движение напоминает скользящий режим в системах управления [18, 19].
Отметим, что в методе штрафных функций [8] используется функция типа К, однако минимизирующая последовательность организуется таким образом, чтобы ее точки располагались вне особых многообразий.
Пример. [9, с. 367]. Пусть требуется решить задачу
Я(х) = х2+ху+у2 М, х е X = {(х,у) е Я2.^(х) = х+у-2 = 0}. Рассмотрим управляющую функцию вида
К(х,ц) = 1п % = х2+ху+у2+|_11п(х+у-2). Тогда К-система будет иметь вид
~ М-
х = -2х - у--
х + у-2
У (3)
Му = -х-2у--г
х + у-2
Откуда ~ (х + У) = _3(х + у)--, ^ = _3(ё + 2)-^. Тогда
<11 х + у-2 ей g
й 6.1
Г
з
= —3(g2 ч- 2g) — = —3(g +1)2 + 3 — . Если мы выберем — > т0
V 4 У
многообразие § = 0 будет притягивающим. С другой стороны
4(Х-У) = -(Х-У)>
ш
и траектория системы (3) будет притягиваться к прямой х = у на пересечении которой с прямой х+у = 2 в точке (1,1) имеет место условный минимум функции £
При исследовании условий, которым должны удовлетворять функции р.;(х) для того, чтобы траектория системы (2) притягивалась к точке условного экстремума функции £ в рамках единого подхода нами был получен новый класс теорем о необходимых и достаточных условиях экстремума в задачах с ограничениями в форме равенств и неравенств. Изложению полученных в этой области результатов посвящена глава I. Вторая глава посвящена построению конкретных систем вида (2), траектория которых достигает точки условного экстремума функции £ указанным выше способом.
Перейдем теперь к описанию структуры диссертации и точной формулировке результатов. Работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы. Нумерация теорем, лемм и замечаний ведется отдельно и начинается заново в каждой главе.
Первая глава состоит из восьми параграфов и посвящена получению с помощью сингулярных дифференциальных уравнений необходимых и достаточных условий экстремума в гладких конечномерных задачах с ограничениями в форме равенств и неравенств.
Первые два параграфа посвящены постановке задачи, доказательству вспомогательных предложений и задаче на безусловный экстремум функции. Известные результаты, относящиеся к этой задаче, получены с помощью сингулярных дифференциальных уравнений.
В 3-м и 4-м параграфах исследуется задача с ограничениями в форме равенств:
£(х)->ш£ хеХ={хбКп:Йх) = 0,1 = 1,..,ш}. (4)
где функции £ ..., ^ здесь и далее непрерывно дифференцируемы необходи-
п 1 гп
мое число раз на Я , а векторы , ..., - линейно независимы.
Как известно, существование ненулевых множителей Лагранжа для этой задачи эквивалентно тому, что в стационарной точке М0 е X обращается в нуль определитель Грама
<ут) (угсв1) ... г=<Уь1чг> (У%1У%1) ... (У§'Уёт)
(У§тУО (УётУё1) ... (УётУ§т) векторов У£ У§*, ..., Vgm. Таким образом, координаты стационарных точек могут быть найдены путем решения системы уравнений g1 = 0, { = 1, ..., т; Л^ = 0, ] = 1,...,/, где А] - миноры порядка т+1 матрицы
А =
x) x
9X1
поскольку Г представляет собой сумму их квадратов.
Главным результатом 3-го параграфа является следующая Теорема 1.3. Пусть в точке М0 е X обращается в нуль определитель Грама Г векторов У£ ..., Уёт. Тогда если в точке М0 квадратичная форма
(УГУ£) (УГУё*) (У^УГ) (Уё'Уё1)
(УГУВга)
(УётУО (У§тУё1) ••■ (У8тУ§т)
относительно миноров А] порядка т+1 матрицы А определена положительно (отрицательно), то в этой точке имеет место условный минимум (максимум) функции £
2
Задача об экстремуме функции Г на множестве X сводится к задаче об экстремуме на этом же множестве функции О. Рассматривать функцию в как квадратичную форму относительно А; удобно для доказательства существования в точке М0 ее безусловного экстремума. Уравнение 0 = 0 определяет сингулярное многообразие в построенной для доказательства теоремы системе дифференциальных уравнений. Отметим, что для решения задачи с ограничениями в форме равенств знание множителей Лагранжа не требуется.
В 4-м параграфе нами рассмотрен случай т = п - 1. В этом случае необходимым условием экстремума будет являться обращение в нуль в некоторой точке Мо еХ якобиана
А = I í,g '•••,§— \х1 ,х2, ...,хпу
функций ..., по переменным хь х2, ..., хп, поскольку тогда Г = А2. Достаточные условия экстремума устанавливает
Теорема 1.5. Пусть в точке М0 е X выполняется равенство А(М0) = 0. Тогда если в точке М0 определитель
v х} ,х2, ...,хп у
положителен (отрицателен), то в этой точке имеет место условный минимум (максимум) функции £
Если в точке М0 определитель А(1) обращается в нуль вместе с определи-
телями
Д(2) = I
V х1,х2,...,хп )
, А(3) = I
д(2)
,..., Л(21) = I
V х1,х2,...,хп у
V х1,х2,...,хп у
где / = 1, 2, ..., но определитель А(2/+1)(М0) ф 0, то при Л(2М)(М0) > 0 в точке М0 имеет место условный минимум функции £, а при Д(2/+1)(М0) < 0 - условный максимум.
Если в точке М0 определитель Д(1) обращается в нуль вместе с определителями а(2), а(3), ..., д(2М), но Л(2/)(М0) ф 0, то в этой точке условного экстремума
функции Гнет.
Уравнение Д(1) = 0 определяет сингулярное многообразие в построенной для доказательства теоремы системе дифференциальных уравнений.
В 5-м и 6-м параграфах рассматривается задача с ограничениями в форме неравенств:
£(х) М, х е X - {х е Яп:^(х) < 0,1 = 1, ..., /}.
Основными результатами 5-го параграфа являются следующие две теоремы.
Теорема 1.6. Для того, чтобы в некоторой точке М0 е Хт = {х е Ы.§!(х) = 0,1 = 1, ..., т; ¿(х) < 0,1 = т+1, ..., /} имел место условный минимум (максимум) функции £ необходимо, чтобы в этой точке обращался в нуль определитель Грама Г векторов Vg1, ..., а
функции 1= 1, ..., т, получающиеся из функции
(Уё1)2-^ (Уё'Уё2) - (У81У8т)
0== (Ув2^1) С?ё2)2~ё2 - Уё2^ёт)
заменой строки ((У^1), О7^2), ..., - ¿, (Уё%т)) на строку
((УГУ^1), (VfVg2),...,(VfVg1),...,(VfVgm)), были в этой точке отрицательными (положительными) или имели в ней условный максимум (минимум) равный нулю.
Таким образом исходная задача может породить последовательность "вложенных" аналогичных задач. Уравнение Э = 0 определяет сингулярное многообразие в построенной для доказательства теоремы системе дифференциальных уравнений.
Достаточные условия экстремума устанавливает
Теорема 1.7. Пусть в точке Мо <е Хт обращается в нуль определитель
—, . 1 т
Грама Г векторов Уё , ..., Уё . Тогда если в точке М0 квадратичная форма в относительно миноров А; матрицы А определена положительно (отрицательно), а квадратичные формы С;, 1 = 1, ..., т, получающиеся из О заменой строки
((Ув'УО, (У^1), ..., (Ув'УД ..., (У^У§т)) на строку ((У^, (УЯ^1), (У£Уё'), (У£У§т)) относительно тех же миноров определены отрицательно, то в этой точке имеет место условный минимум (максимум) функции £
В 6-м параграфе нами рассмотрены особые случаи т = п-1иш = п. При т = п - 1 справедлива Теорема 1.8. Пусть в точке
М0 е Хт = {х € 11п:ё;(х) = 0,1 = 1, ..., п - 1; ¿(х) < 0,1 = п, ..., /} обращается в нуль определитель
Д = I
Тогда если в точке М0 определитель
Vх! >Х2 »
V х1 ,х2,... ,хп у
положителен (отрицателен) или имеет в ней условный минимум (максимум) равный нулю, а определители Д(/}, 1 = 1, ..., п - 1 получающиеся из Д(1) заменой
строки на строку (1^ ,...,), отрицательны в точке М0 или имеют
в ней условный максимум равный нулю, то в точке М0 имеет место условный минимум (максимум) функции £
При ш = п необходимые условия экстремума, сформулированные в теореме 1.6, являются и достаточными.
В параграфах 7 и 8 рассматривается общий случай - задача с ограничениями в форме равенств и неравенств:
£(х) —» ш£, хеХ={хеКп:^(х) = 0,1=1, ..., ш; ¿(х) <0,1 = т+1, ...,/}. (5) Основными результатами 7-го параграфа являются следующие две теоремы, представляющие собой обобщение теорем 1.6 и 1.7. Теорема 1.10. Для того, чтобы в некоторой точке М0 е Хт+к ={хе ^(х) = 0,1=1, ..., т+к; ¿(х) < 0, {= т+к+1, ..., /} имел место условный минимум (максимум) функции £ необходимо, чтобы в этой точке обращался в нуль определитель Грама векторов У£, Уё1, ..., Уёт+к, а функ-
ции ё;, 1 = ш+1, ..., т+к, получающиеся из функции (Уё1Уё1) ••• (У81У8т+1)
Б =
(У81У8и+к)
(У§тУ8т+к) (У§га+1УНт+к) (Уит+к)2 -ят+к
(У§тУ§1) ... (У§гаУ§т) (У§тУ§т+1) (уёт+1у§!) ... (уёт+1уёт) (У§т+1)2-Ет+1 (Уёт+ку§1) ... (У§т+кУВт) (У§т+кУ§т+1)
заменой строки ((У^1), (У^Уё2), ..., (Уё;)2 - ¿, ..., на строку
((У£У8!), (У^2), ..., (УfVgi), ..., (У1Уят+к)), были в точке М0 отрицательными (положительными) или имели в ней условный максимум (минимум) равный нулю.
Теорема 1.11. Пусть в точке М0 е Хш+к обращается в нуль определитель Грама Г векторов У£ ..., Уяш+к. Тогда если в точке М0 квадратичная форма
(УГУ£) (УГУя1) ••• (УГУёт+к) а= (У^1) ... (У81У8т+к)
(Уёт+кУ£) (Уёт+кУ81) ■■■ (Уёт+кУёт+к) относительно миноров А, т+к+1-го порядка матрицы
А =
>Х1
т+к
2
эх,
гт+к 'Х2
гт+к 'х„
определена положительно (отрицательно), а квадратичные формы ^ 1 = т+1, ..., т+к, получающиеся из О заменой строки ((У^У!}, (У81Уё1), ..., (У^У^), ..., (Уё;Уёш+к)) на строку ((У^, (У^1), ..., (У£У§;), ..., (У&ёт+к)) относительно тех же миноров определены отрицательно, то в точке Мо имеет место условный минимум (максимум) функции £
Последний параграф первой главы посвящен рассмотрению особых случаев т+к = п - 1 и т+к = п.
При т+к = п - 1 справедлива Теорема 1.12. Пусть в точке
М0 е Х„_! = {х е БГ.^х) = 0,1 = 1, п-1; ¿(х) < 0,1 = п, ..., /}
обращается в нуль определитель
Д = ]
Тогда если в точке М0 определитель
Д(1) = I
чх1 ,х2, ...,хпу
\ х1 ,х2,.. .,хп /
положителен (отрицателен) или имеет в ней условный минимум (максимум) равный нулю, а определители Д(;!), 1 = т+1, ..., п - 1, получающиеся из Д(1) заменой строки (ё^ на строку (^,...,4) отрицательны в точке М0 или
имеют в ней условный максимум равный нулю, то в точке М0 имеет место условный минимум (максимум) функции £
При т+к = п необходимые условия экстремума, сформулированные в теореме 1.10, являются и достаточными.
Вторая глава состоит из трех параграфов и посвящена построению методов решения задач оптимизации и оптимального управления с помощью систем сингулярных дифференциальных уравнений.
Первый параграф посвящен задачам без ограничений и с ограничениями в форме равенств.
Для решения задачи (4) предлагается система сингулярных дифференциальных уравнений
УТ Уё>
(У^) (У^1) .
х - —
гп
+-
(У§тУ0 (У§тУв') ... (УётУёт)
0 Уё' ... Уёт
Х1 / в1 (УЕЧ1) ... (Уё'УёП
С^"^1) ... (У8тУёт)
+
(6)
где %[ > 0, 1 = 1, ..., т, Г0 - определитель Грама векторов ..., Уёт, в силу ко-
торой каждое из многообразий £ = 0 достигается за конечное время. Достижению траекторией системы (6) какого-либо многообразия ё'(х) = 0 соответствует изменение ее структуры: сингулярное многообразие заменяется соответствующим регулярным устойчивым многообразием. В построенной системе многообразия ё'(х) = 0, 1 = 1, ..., ш являются притягивающими (устойчивыми). Попав на многообразие = 0 траектория остается на нем до встречи со следующим сингулярным многообразием, а затем движется по их пересечению и т.д. Выбором множителей т; возможно управление порядком достижения многообразий. Таким образом за конечное время система сингулярных дифференциальных уравнений (6) перейдет в систему регулярных дифференциальных уравнений, для которой точка минимума является экспоненциально устойчивым положением равновесия, а дискретный вариант метода локально сходится к ней со скоростью геометрической прогрессии при достаточно малом постоянном шаге интегрирования по схеме Эйлера.
Наряду с системой (6) в § 1 рассматривается система
1
х = —
ОГ
VI у%1 ... у%т
<уе1чг) (Уё1Уё1) - (Уе1ъл) (УётУ{) (Уё^Уё1) - (УётУёт)
+
+-
о
т1 /Г
ь/ё1 хт/§т
(УГУГ) (УГУё]) (Уё^) (Уё'Уё1)
уё™ (УГУёт)
(Уё'Уё1") (УётУёт)
(7)
(УётУ^ (Уё^ё1)
где х0 > -1, х; > 0, 1= 1, ..., т, траектория которой достигает точки возможного экстремума функции { за конечное время. При достижении траекторией системы (7) сингулярного многообразия оно, как и в случае системы (6), заменяется соответствующим регулярным устойчивым многообразием. Выбором множителей т; возможно управление порядком достижения многообразий. Чтобы определить характер стационарной точки, необходимо проверить выполнение в ней условий теоремы 1.3. Отметим, что в случае системы (6) за конечное время достигалось
допустимое множество X.
В частном случае ш = п - 1 предлагается система
О 1,
1
х = -
А(1)А
ч 2
§Х[ ёх2
С ёГ
п
«I
х2
+
1
Д(1)
х0/А
-ч/а1 8;
xi
/ е"-1 8";1
где то > -1, т; > О,1 = 1, ..., п - 1. Ее траектория также достигает каждого из многообразий = 0, 1=1, ..., п - 1, А(х) = 0 за конечное время из некоторой начальной точки. При достижении траекторией системы (8) сингулярного многообразия оно, как и в предыдущих случаях, заменяется соответствующим регулярным устойчивым многообразием. Выбором множителей т; возможно управление порядком достижения этих многообразий. Таким образом, траектория системы (8) достигает точки возможного экстремума функции £ за конечное время, а ее характер согласно теореме 1.5 определяется знаком в ней функции Д(1).
Предложенные системы, насколько нам известно, ранее никем не рассматривались.
Второй параграф посвящен задаче с ограничениями в форме равенств и неравенств.
Для решения задачи (5) предлагается система сингулярных дифференциальных уравнений
^ ... у^ь
х = —-
1_ Гь
- (Уё1кУё1к)
+
0 •■• Уё'к
4(8^)* (У№1) - (УВ^)
где все Ту > 0, Гк - определитель Грама векторов ,...,У§'к. В правую часть системы включены все ограничения задачи в форме равенств (как сингулярные многообразия, если они отличны от нуля, и как регулярные многообразия, если они обращаются в нуль), а из ограничений задачи в форме неравенств включены только те, для которых выполняются неравенства ё1р > О или = 0, но ё1р >0
в силу системы с исключенным многообразием , причем в первом случае оно входит в систему как сингулярное, а во втором - как регулярное многообразие.
В построенной таким образом системе многообразия £ = 0,1 = 1, ..., т будут являться притягивающими (устойчивыми), а многообразия ё'(х) = 0,1 = ш+1, ..., I - полупритягивающими (полуустойчивыми). Траектория такой системы, попав на допустимое множество X, уже не сможет его покинуть.
В третьем параграфе рассматривается задача оптимального управления с ограничениями на управления. Она сводится к задаче нахождения точной верхней грани функции Гамильтона-Понтрягина и для ее решения используются изложенные выше методы.
Заключение посвящено изложению задач, которые могут быть решены с помощью идей и методов, использовавшихся в диссертации.
Похожие диссертационные работы по специальности «Дифференциальные уравнения», 01.01.02 шифр ВАК
Кратчайшие замкнутые бильярдные траектории в выпуклых телах в нормированных пространствах2018 год, кандидат наук Балицкий, Алексей Михайлович
Асимптотические решения бисингулярных задач для уравнений параболического типа2000 год, кандидат физико-математических наук Капустина, Татьяна Олеговна
Разработка и исследование схем оптимизации на основе алгоритмов сортировки с приложением к идентификации экстремумов решений дифференциальных уравнений2007 год, кандидат технических наук Заика, Ирина Викторовна
Сингулярно возмущенные задачи в случае неизолированных корней вырожденного уравнения2010 год, кандидат физико-математических наук Терентьев, Михаил Анатольевич
Многопараметрические спектральные задачи для полиномиальных и рациональных матриц. Методы решения многопараметрических задач алгебры2006 год, доктор физико-математических наук Хазанов, Владимир Борисович
Заключение диссертации по теме «Дифференциальные уравнения», Цыганков, Александр Александрович
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Можно предложить следующие пути дальнейшего развития идей и методов, изложенных в диссертации:
1. Рассмотрение случая линейной зависимости векторов ., функций-ограничений;
2. Решение задачи линейного программирования путем проверки выполнения условий теорем о необходимых и достаточных условиях экстремума в конечном числе точек;
3. В методе 2.3 скорость убывания функции £ определялась величиной определителя Грама векторов Vf,Vg1, ., Х^1", в который миноры А1 матрицы частных производных исследуемой функции и функций-ограничений входят равноправно. В реальной ситуации некоторые из функций А1 могут быть малы по абсолютной величине, а некоторые - велики. Возможна такая модернизация этого метода, что скорость убывания функции £ определяется функцией Г = 2(Д,)2+Е1/(Л1)2' пРи постРоении которой используется разность величин А1;
4. Применение использовавшихся методов получения теорем о необходимых и достаточных условиях экстремума к задачам вариационного исчисления и оптимального управления.
В заключение автор хотел бы выразить глубокую благодарность своему научному руководителю доктору физико-математических наук профессору М.М. Хапаеву за постановку задач, руководство работой и ценные замечания по ходу работы.
Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Цыганков, Александр Александрович, 1999 год
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Хапаев М.М., Шолин Г.В. О сингулярно-возмущённых системах, содержащих особые многообразия // ДАН. 1986. Т. 287. № 1. С. 99-103.
2. Хапаев М.М. Условия управляемости сингулярно-возмущенных систем, содержащих сингулярные управления//ДАН. 1991. Т. 320. № 2. С. 299-302.
3. Хапаев М.М. Сингулярные дифференциальные уравнения в задачах исследования функций на условный экстремум // ДАН. 1992. Т. 383. № 2. С. 250-282.
4. Хапаев М.М. Сингулярные дифференциальные уравнения в задачах управления с ограничениями//ДАН. 1992. Т. 324. №6. С. 1166-1168.
5. Хапаев М.М. Дифференциальные уравнения, содержащие сингулярные многообразия в задачах управления и минимизации // Дифф. ур-я. 1995. Т. 31. № 11. С.1886-1892.
6. Васильев Ф.П. Численные методы решения экстремальных задач. М.: Наука, 1988.
7. Евтушенко Ю.Г. Методы решения экстремальных задач и их применение в системах оптимизации. М.: Наука, 1982.
8. Полак Э. Численные методы оптимизации. М.: Мир, 1974.
9. Фиакко А., Мак-Кормик Г. Нелинейное программирование. Методы последовательной безусловной минимизации. М.: Мир, 1972.
Ю.Сухарев А.Г., Тимохов A.B., Федоров В.В. Курс методов оптимизации. М.: Наука, 1986.
11.Hestenes M.R. Optimization theory. The finite dimensional case. N.Y.: Wi//ey, 1975.
12. Бахвалов H.C., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. М.: Наука, 1987.
13.Васильев Ф.П., Иваницкий А.Ю. Линейное программирование. М.: Факториал, 1998.
14. Бертсекас Д. Условная оптимизация и методы множителей Лагранжа. М.: Радио и связь, 1987.
15.Понтрягин JI.C. Принцип максимума в оптимальном управлении. М.: Наука, 1989.
16. Алексеев В.М., Тихомиров В.М., Фомин С.В. Оптимальное управление. М.: Наука, 1979.
17.Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: Наука, 1966.
18. Теория систем с переменной структурой / Под ред. С.В. Емельянова. М.: Наука, 1970.
19. Уткин В.И. Скользящие режимы в задачах оптимизации и управления. М.: Наука, 1981.
20. Евтушенко Ю.Г., Жадан В.Г. Барьерно-проективные методы решения задач нелинейного программирования. // ЖВМ и МФ. 1994. Т. 34. № 5. С. 669-684.
21. Коровин С.К., Уткин В.И. О методе кусочно-гладких штрафных функций // Автоматика и телемеханика. 1976. № 1. С. 94-105.
22. Люстерник Л.А. Об условных экстремумах функционалов // Матем. сб. 1934. Т. 41. №3. С. 390-401.
23. John F. Extremum problems with inequalities as subsidiary conditions / In: Studies and Essays. Courant Anniversary Volume. N.Y.: Interscience. 1948. P. 187-204.
24. Mangasarian O.L., Fromovitz S. The Fritz John necessary optimality conditions in the presence of equality and inequality constraints // J. Math. Anal, and Applic. 1967. V. 17 № 1. P. 37-47.
25.Kuhn H.W., Tucker A.W. Nonlinear programming / In: Proc. of Second Berkeley Symp. Berkeley: Univ. of California Press. 1951. P. 481-492.
26. Дубовицкий А.Я., Милютин А.А. Задачи на экстремум при наличии ограничений // ЖВМ и МФ. 1965. Т. 5. № з. С. 395-453.
27. Левитин Е.С., Милютин А.А., Осмоловский Н.П. Условия высших порядков локального минимума в задачах с ограничениями // УМН. 1978. Т. 33. № 6. С. 85-148.
28.Дмитрук А.В., Милютин А.А., Осмоловский Н.П. Теорема Люстерника и теория экстремума // УМН. 1980. Т. 35. №6, С. 11-46.
29.Аваков Е.Р. Условия экстремума для гладких задач с ограничениями типа
равенств // ЖВМ и МФ. 1985. Т. 25. № 5. С. 680-693.
30.Хапаев М.М., Цыганков A.A. Об алгоритме решения задачи об условном экстремуме функции, основанном на использовании сингулярных дифференциальных уравнений // Тезисы докладов Третьей Крымской Международной математической школы "Метод функций Ляпунова и его приложения" (Сентябрь, 16-23), Симферополь. 1996. С.24-25.
31.Хапаев М.М., Цыганков A.A. Об одном алгоритме решения задачи об условном экстремуме // Сборник "Обратные задачи естествознания" ВМиК МГУ. Москва. 1997. С. 48-51.
32. Цыганков A.A. Сингулярные многообразия в задачах оптимального управления // Тезисы докладов Пятого Международного совещания-семинара "Инженерно-физические проблемы повой техники" (Май, 19-22), Москва. 1998. С. 190-191.
33. Цыганков A.A. Сингулярные многообразия в задачах оптимального управления // Тезисы докладов Международной конференции, посвященной 90-летию со дня рождения Л.С. Понтрягина (Август, 31 - Сентябрь, 6), Москва. 1998. С. 281-284.
34. Цыганков A.A. Сингулярные многообразия в задачах оптимального управления // Сборник "Проблемы математической физики" ВМиК МГУ. Москва, 1998. С. 214-216.
35.Хапаев М.М., Цыганков A.A. Об одном алгоритме решения задачи об условном экстремуме // Дифф. уравн. 1999. Т.35. №3. С. 1-3.
36. Цыганков A.A. Использование сингулярных дифференциальных уравнений в задачах исследования функций на условный экстремум // Вестн. Моск. Унта, Сер. 15. Вычисл. матем. и киберн. (работа принята к публикации)
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.