Решение комплексных обратных задач для эллиптико-параболических многокомпонентных распределенных систем
Для низки комплексних обернених задач відновлення параметрів багатокомпонентних еліптико-параболічних розподілених систем запропоновано обчислювальні алгоритми реалізації градієнтних методів на основі розв’язків прямих та спряжених задач у слабких постановках. Запропонований підхід виключає необхідн...
Saved in:
| Date: | 2008 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2008
|
| Series: | Проблемы управления и информатики |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/209134 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Решение комплексных обратных задач для эллиптико-параболических многокомпонентных распределенных систем / И.В. Сергиенко, В.С. Дейнека // Проблемы управления и информатики. — 2008. — № 3. — С. 74-100. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-209134 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-2091342025-11-16T01:12:12Z Решение комплексных обратных задач для эллиптико-параболических многокомпонентных распределенных систем Розв’язання комплексних обернених задач для еліптико-параболічних багатокомпонентних розподілених систем An inverse complex problems solution for multicomponent elliptic parabolic distributed systems Сергиенко, И.В. Дейнека, В.С. Управление и оптимизация систем с распределенными параметрами Для низки комплексних обернених задач відновлення параметрів багатокомпонентних еліптико-параболічних розподілених систем запропоновано обчислювальні алгоритми реалізації градієнтних методів на основі розв’язків прямих та спряжених задач у слабких постановках. Запропонований підхід виключає необхідність явної побудови функціоналів Лагранжа та використання функцій Гріна. Calculation algorithms of realization of gradient methods based on solution to a direct and adjoint problems in weak formulations are proposed for inverse problems of multicomponent ellyptic parabolic distributed system’s parameters restore. The proposed approach eliminates a necessity of construction of Lagrange functionals in an explicit form and using Green functions. 2008 Article Решение комплексных обратных задач для эллиптико-параболических многокомпонентных распределенных систем / И.В. Сергиенко, В.С. Дейнека // Проблемы управления и информатики. — 2008. — № 3. — С. 74-100. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0572-2691 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/209134 519.6 10.1615/JAutomatInfScien.v40.i5.10 ru Проблемы управления и информатики application/pdf Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Управление и оптимизация систем с распределенными параметрами Управление и оптимизация систем с распределенными параметрами |
| spellingShingle |
Управление и оптимизация систем с распределенными параметрами Управление и оптимизация систем с распределенными параметрами Сергиенко, И.В. Дейнека, В.С. Решение комплексных обратных задач для эллиптико-параболических многокомпонентных распределенных систем Проблемы управления и информатики |
| description |
Для низки комплексних обернених задач відновлення параметрів багатокомпонентних еліптико-параболічних розподілених систем запропоновано обчислювальні алгоритми реалізації градієнтних методів на основі розв’язків прямих та спряжених задач у слабких постановках. Запропонований підхід виключає необхідність явної побудови функціоналів Лагранжа та використання функцій Гріна. |
| format |
Article |
| author |
Сергиенко, И.В. Дейнека, В.С. |
| author_facet |
Сергиенко, И.В. Дейнека, В.С. |
| author_sort |
Сергиенко, И.В. |
| title |
Решение комплексных обратных задач для эллиптико-параболических многокомпонентных распределенных систем |
| title_short |
Решение комплексных обратных задач для эллиптико-параболических многокомпонентных распределенных систем |
| title_full |
Решение комплексных обратных задач для эллиптико-параболических многокомпонентных распределенных систем |
| title_fullStr |
Решение комплексных обратных задач для эллиптико-параболических многокомпонентных распределенных систем |
| title_full_unstemmed |
Решение комплексных обратных задач для эллиптико-параболических многокомпонентных распределенных систем |
| title_sort |
решение комплексных обратных задач для эллиптико-параболических многокомпонентных распределенных систем |
| publisher |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| publishDate |
2008 |
| topic_facet |
Управление и оптимизация систем с распределенными параметрами |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/209134 |
| citation_txt |
Решение комплексных обратных задач для эллиптико-параболических многокомпонентных распределенных систем / И.В. Сергиенко, В.С. Дейнека // Проблемы управления и информатики. — 2008. — № 3. — С. 74-100. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| series |
Проблемы управления и информатики |
| work_keys_str_mv |
AT sergienkoiv rešeniekompleksnyhobratnyhzadačdlâélliptikoparaboličeskihmnogokomponentnyhraspredelennyhsistem AT dejnekavs rešeniekompleksnyhobratnyhzadačdlâélliptikoparaboličeskihmnogokomponentnyhraspredelennyhsistem AT sergienkoiv rozvâzannâkompleksnihobernenihzadačdlâelíptikoparabolíčnihbagatokomponentnihrozpodílenihsistem AT dejnekavs rozvâzannâkompleksnihobernenihzadačdlâelíptikoparabolíčnihbagatokomponentnihrozpodílenihsistem AT sergienkoiv aninversecomplexproblemssolutionformulticomponentellipticparabolicdistributedsystems AT dejnekavs aninversecomplexproblemssolutionformulticomponentellipticparabolicdistributedsystems |
| first_indexed |
2025-11-16T02:05:47Z |
| last_indexed |
2025-11-17T02:08:38Z |
| _version_ |
1849001580333891584 |
| fulltext |
© И.В. СЕРГИЕНКО, В.С. ДЕЙНЕКА, 2008
74 ISSN 0572-2691
УПРАВЛЕНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ
С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ
УДК 519.6
И.В. Сергиенко, В.С. Дейнека
РЕШЕНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ ОБРАТНЫХ
ЗАДАЧ ДЛЯ ЭЛЛИПТИКО-ПАРАБОЛИЧЕСКИХ
МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ
РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМ
В работах [1, 2] на основании теории оптимального управления [3, 4] получе-
ны явные выражения градиентов функционалов-невязок для реализации гради-
ентных методов [5] решения обратных задач соответственно для параболических
и псевдопараболических многокомпонентных распределенных систем.
В данной работе представлены явные выражения градиентов функционалов-
невязок для идентификации параметров эллиптико-параболических систем с ус-
ловиями сопряжения неидеального контакта.
1. Задача восстановления внутренних источников / стоков
Пусть в области T1 определено линейное параболическое уравнение
),,(1
1,
txи
x
y
k
xt
y
j
ij
n
ji i
(1)
а в области T2 эллиптическое уравнение
),,(2
1,
txи
x
y
k
x j
ij
n
ji i
(2)
где ;2,1),()(),( 1
lCCkхkk llijjiij
l
.,0const,, 210
1
2
0
1,
xRk ji
n
i
iji
n
ji
ij (2)
На границе ),\)((),0( 2121 TT заданы
смешанные краевые условия
,
1
T
y (3)
,),(,),(cos 2
1,
Ti
n
ji j
ij txgx
x
y
k
(4)
,),(,),(cos 3
1,
Ti
n
ji j
ij txyx
x
y
k
(5)
Проблемы управления и информатики, 2008, № 3 75
где ];,0();()();(,;0const)( 22320 TLxggLx iiT
jii
i
;
3
1
при );(,;3,1,; 1ТСjiji орт внешней нормали
(внешняя нормаль) к границе .
На участке ),0( TТ условия сопряжения имеют вид
,][21 yqRqR yy (6)
,][ yq (7)
где ;][;const,;0),(,);(, 000210212
RRRRRRCRRL
),(}{ tx при ),(}{;),0()(),( 2 txTtx Т при
);,0()(),( 1 Ttx Т
),,(cos
1,
i
n
ji j
ijy x
x
y
kq
орт нормали к (нормаль к ), направленный в область 2.
При t 0 задано начальное условие
,),()0,( 210 xxyхy (8)
где ).(20 Ly
Предполагаем, что на N (n1)-мерных поверхностях ,i разбивающих
область на N2 связных ограниченных строго липшицевых областей j
),,1,( Nii известны следы решения ),( txyy начально-краевой зада-
чи (1)(8)
,,1),,( Nitxfy i
iT
(9)
где .,1],,0( NiTiiT
Задача (1)(9) состоит в определении функции ,),( U txuu при которой
решение ),;()( txuyuyy начально-краевой задачи (1)(8) удовлетворяет ра-
венствам (9), где ,)),(;,0( 2
2
iT
ииLTL i
U .2,1)),(;,0( 2
2 iLTLи ii
При решении задачи (1)(9) вместо классического решения у у(и) начально-
краевой задачи (1)(8) будем использовать ее обобщенное решение.
Определение 1. При каждом фиксированном Uu обобщенным решением
начально-краевой задачи (1)(8) называется функция ),,0()( TWuyy которая
:)({)( 0 xvVxw }0;2,1),(
1
1
2
viWv i
i
удовлетворяет системе тож-
деств
),,0(),;(),(
1
Ttwиlwyadxw
t
y
(10)
,0),,(),( 0 twywy (11)
76 ISSN 0572-2691
где
)},,0(,2,1),(:),({},:),({ 1
2
1
TtiWvtxvVvVtxvV i
iT
,),(,))(;,0(:);,0(),(),0( 12
22
1
dxLTL
t
v
VTLtxvTW
Т
.][),();(
,
]][[
),(
32
21
2
1,
3
21
32
3
wddgwdwdw
RR
R
wиwиl
dywd
RR
wy
dx
x
w
x
y
kwya
n
ji ij
ij
Следуя [3, 4], легко установить справедливость следующего утверждения.
Теорема 1. При каждом фиксированном Uu начально-краевая задача (1)(8)
имеет единственное обобщенное решение ).,0()( TWuyy
Для каждого Uu составим функционал-невязку
,)(
2
1
)(
2
)(
1 0
2
dtfuAtuJ
iLii
N
i
T
i
(12)
где ),;()(,),;(,}{ 1 txuyuyуtxuyuAuAAu
iT
i
N
ii
решение задачи (10),
(11) при фиксированном .Uu
Вместо задачи (1)(9) рассмотрим задачу (10)(12), состоящую в отыскании
элемента ,Uu который минимизирует на U значение функционала (12) при
ограничениях (10), (11).
Приближение 1nu решения Uu задачи (10)(12) находим с помощью
итерационного процесса
,,,1,0,1
nnpuu nnnn (13)
начиная с некоторого начального приближения ,0 Uu где направление спус-
ка рп и коэффициент n определяются выражениями [5]:
— для метода минимальных ошибок
,,
2
2
n
n
u
n
nun
J
e
Jp
(14)
— для метода скорейшего спуска
,,
2
2
n
n
n
u
u
nun
JA
J
Jp
(15)
— для метода сопряженных градиентов
,
),(
,
,0,
22
2
01
1 n
nu
n
u
u
n
nnun
Ap
pJ
J
J
pJp
n
n
n
n
(16)
Проблемы управления и информатики, 2008, № 3 77
где .}{, 1
N
iiпп fffuAе
Для определения приращения у решения у начально-краевой задачи (1)(8),
соответствующего приращению и элемента ,Uu запишем такую начально-
краевую задачу:
,0
,),(,
,),(,
1
22
1,
11
1,
T
T
j
ij
n
ji i
T
j
ij
n
ji i
txu
x
k
x
txu
x
k
xt
,),(,0),(cos 2
1,
T
n
ji
i
j
ij txx
x
k
(17)
.0,,0
,),(],[
1
,0][
,),(,),(cos
21
3
1,
tx
tx
RR
qq
txx
x
k
T
T
n
ji
i
j
ij
Вместо классического решения начально-краевой задачи (17) будем исполь-
зовать ее обобщенное решение.
Определение 2. Обобщенным решением начально-краевой задачи (17) назы-
вается функция ),,0(0 TW которая 0)( Vxw удовлетворяет тождествам
),,0(),;(),(
1
Ttwиlwadxw
t
(18)
,0)0)(,( w (19)
где
,))(;,0(:);,0(),(),0( 12
202
0
1
LTL
t
v
VTLtxvTW
Т
},0:{
1
0
T
vVvV ).,();( wиwиl
Следуя [3], легко установить справедливость следующего утверждения.
Теорема 2. При каждом фиксированном Uu ,( 1
1
ии
Т
Т
и
2
)2и начально-краевая задача (17) имеет единственное обобщенное решение.
Для каждого приближения ип решения Uu задачи (10)(12) рассмотрим
такую сопряженную начально-краевую задачу:
78 ISSN 0572-2691
,0
,\),(,)(
1
1,
1
T
dT
j
ij
n
ji i
tx
x
k
xt
,),(,0),(cos 2
1,
T
n
ji
i
j
ij txx
x
k
,),(,),(cos 3
1,
T
n
ji
i
j
ij txx
x
k
,),(],[
1
,0][
21
Ttx
RR
qq
(20)
,,1,),(),)((),(cos,0][
1,
Njtxfuyx
x
k jTjпj
n
ji
i
j
ij
,,0),( xTx
где .,если,0)(и,если,1)(
1
1111 iT
N
i
dхх
Определение 3. Обобщенным решением начально-краевой задачи (20) назы-
вается функция ),,0( TWd которая
0
)( dVxw удовлетворяет системе тож-
деств
),,0(),(),(,
)( 12
Ttwlwaw
t L
(21)
,0))(,( Tw (22)
где
,),)(()( )(
1
2 jLjnj
N
j
wfuywl
(23)
)},,0(,1,0),(:),({
},,1,0][,0:),({
,))(;,0(:);,0(),(),0(
1
2
12
22
1
1
TtNjWvtxvV
NiVtxvV
LTL
t
v
VTLtxvTW
jd
dd
dd
j
iTT
Т
}.1,0),(:)({
},,1,0][,0:)({
1
20
100
NiWvxvV
NjvvVxvV
id
dd
i
j
Проблемы управления и информатики, 2008, № 3 79
Области ,j ,1,0 Nj образованы разбиением области поверхностя-
ми ,j .,1 Nj
Выбирая в тождествах (21), (22) вместо функции w разность ),()( 1 nn uyuy
с учетом (18), (19) получаем
dtuyuyadt
t
uyuy
dtuyuyadtuyuy
t
dtuyuyfuyt
nn
TT
L
nn
nn
TT
L
nn
Ln
N
j
njn
T
j j
)),()((,
))()((
)),()(()()(,
))()(,)(()(
1
00 )(
1
1
00 )(
1
)(
1
1
0
12
12
2
,),();( )(
2
1 00
2
dtudtul
iL
i
T
inn
T
или
,),())()(,)(()(
0
)(
1
1
0
2
dtudtuyuyfuyt
T
nLn
N
j
njn
T
j j
где .2,1,
iии
iТ
nin
Следовательно,
,~
nun
J (24)
где
пиJ градиент функционала (12) в точке ),~,~(;
21 nnnnuи
,~
iTin
;2,1i .),(
0
2
dtJ
T
un
Таким образом, для реализации метода минимальных ошибок (13), (14) при
определении (п1)-го приближения 1nu решения Uu задачи (10)(12) на-
правление спуска np и коэффициент n можно определить с помощью фор-
мул (14), где градиент
nuJ функционала )(иJ в точке и
ип имеет вид (24).
Решив задачу отыскания функции ),,0(),;~( TWtxz n удовлетворяющей
0)( Vхw тождествам
),,0(),;~(),(,
)( 12
Ttwlwzaw
t
z
n
L
(25)
),,()0)(,( 0 wywz (26)
находим
,)}({ 1
N
iuiu nn
JzJA (27)
где .,1,),;~()( NitxzJz
iTn пui
80 ISSN 0572-2691
Учитывая (27), реализуем метод скорейшего спуска (13), (15) для определе-
ния (п1)-го приближения 1nu решения Uu задачи (10)(12). Определив на-
правление спуска рп с помощью формул (16), можно решить задачу отыскания
функции ),,0(),;()( TWtхpzpz nn которая 0)( Vхw удовлетворяет тож-
дествам
),,0(),;(),(,
)( 12
Ttwрlwzaw
t
z
n
L
(28)
).,()0)(,( 0 wywz (29)
На основании решения )( npz задачи (28), (29) получаем вектор
,)}({ 1
N
inin pzAp (30)
где .,1,)()( Nipzpz
iT
nni
С учетом (30) метод сопряженных градиентов (13), (16) может применяться
для определения (п1)-го приближения 1nu решения Uu задачи (10)(12).
Замечание 1. Если в системе уравнений (1), (2) одна из функций 21, uu из-
вестна, то при известной функции iu выполняется ,~
jT
n
где ij \}2,1{ и
.
0
2
)(
2
2
dtJ
T
Lu
jn
2. Параметрическая идентификация внутренних источников / стоков
Предположим, что (п1)-е приближение решения Uu задачи (10)(12)
ищется в подпространстве UтН с базисом .,)},({ 21
2,
1,1
mmmtx jm
ji
j
i
Произвольная функция U тНu~ представима в виде
).,(),(~
2
1 1
txtxu
j
j
i
m
i
j
i
j
(31)
Здесь 0
lT
j
i при .2,1,; ljlj
Следовательно, ).,(~
1
2
1
txu
jm
i
j
i
j
i
j
Тогда для задачи (18), (19)
.),(),( )(
1
2
1
2 j
j
L
m
i
j
i
j
i
j
wwu
(32)
Выбирая в тождествах (21), (22) вместо функции w разность ),()( 1 nn uyuy
с учетом (18), (19), (32) получаем
,~
nun
J (33)
где .)~(,),(~,}~{~
2
1
2
1
2
)(
0
2,
1,1 2
j
j
n
m
i
uL
j
i
T
j
n
m
ji
j
nn
i
j
nji
j
i
Jdt
Замечание 2. Если функции u~ множества тН представимы в виде
Проблемы управления и информатики, 2008, № 3 81
),()(),(~
2
1 1
xttxu
j
i
j
m
i
j
i
j
где
2,
1,1
}{ jm
ji
j
i
система линейно независимых функций, то составляющие
j
ni
~
градиента n~ имеют вид ,),()(~~
)(2 jii
L
j
i
j
n
j
n
t .)~(
2
1 1 0
22
dtJ
j
m
i
T
j
nu
j
in
Замечание 3. Если )),(;,0(
~
22
2 LTLНтU то
)).(;,0(),,(~),,~(~
22
2
2
1
121
LTLutxuuuu
m
i
ii (34)
На основании (34)
,~
nun
J
где
,),(~,}~{~,~),~,~(~
0
)(1 121112221
dt
Т
Li
i
n
m
i
i
nnnnnn
Т
.)~(
1 0
2
)(
22
221
dtJ
m
i
T
L
i
nun
3. Идентификация коэффициента упругоемкости материала области 1
Пусть в области T1 определено параболическое уравнение
,
1,
f
x
y
k
xt
y
и
j
ij
n
ji i
(35)
а в области T2 эллиптическое уравнение
.
1,
f
x
y
k
x j
ij
n
ji i
(36)
На границе Т заданы смешанные краевые условия (3)(5), на разрезе Т
условия сопряжения (6), (7) , а при t
0 начальное условие (8).
Предполагаем, что на N (n1)-мерных поверхностях i известны следы
решения у у(x, t) начально-краевой задачи (35), (36), (3)(8), заданные равенст-
вами (9).
Задача (35), (36), (3)(8), (9) состоит в определении положительного вещест-
венного числа ),,0( Ru U при котором решение у начально-краевой за-
дачи (35), (36), (3)(8) удовлетворяет равенствам (9).
Вместо классического решения начально-краевой задачи (35), (36), (3)(8)
будем использовать ее обобщенное решение.
Определение 4. При каждом фиксированном Uu обобщенным решением
начально-краевой задачи (35), (36), (3)(8) называется функция )(uyy
),,0(),;( TWtxuy которая 0)( Vxw удовлетворяет равенствам
82 ISSN 0572-2691
),,0(),(),(,
)( 12
Ttwlwyaw
t
y
и
L
(37)
,, 2100
xyу
t
(38)
билинейная форма a(,) определена в п. 1,
.][),()(
32
32
21
2
dwdgwdwdw
RR
R
wfwl
Теорема 3. При каждом фиксированном Uu решение задачи (37), (38) су-
ществует и единственно.
Для допустимого приращения и элемента Uu на основании задачи (35),
(36), (3)(8) приращение
у ее решения можно, пренебрегая членами второго
порядка малости, определить как решение начально-краевой задачи, заданной
системой равенств (17), кроме первых двух, и уравнениями
.),(,0
,),(,
2
1,
1
1,
T
j
ij
n
ji i
T
j
ij
n
ji i
tx
x
k
x
tx
t
у
и
x
k
xt
и
Для этой начально-краевой задачи обобщенная задача состоит в определении
функции ),,0(0 TW которая 0)( Vxw удовлетворяет равенствам
),,0(),;(),(,
)( 12
Ttwulwaw
t
и
L
(39)
,,00
xy
t
(40)
где .,);(
)( 12
L
w
t
y
uwul
Для каждого приближения ип решения Uu задачи (37), (38), (12) сопря-
женную задачу определим системой уравнений (20), кроме первого уравнения, и
равенством
.\),(,)(
1,
1 dT
j
ij
n
ji i
tx
x
k
xt
и
Для этой начально-краевой задачи обобщенная задача состоит в опредении
функции ),,0( TWd которая
0
)( dVxw удовлетворяет равенствам
),,0(),(),(,
)( 12
Ttwlwaw
t
и
L
(41)
.,0),( xTx (42)
На каждом шаге итерационного процесса (13) ,, U vu определим
Проблемы управления и информатики, 2008, № 3 83
,))()(),(()(,))()(),()((),( )2)2 (( dd LL пппп иYvYиYfvLиYvYиYuYvu
где )(,})({)(,}{ 11 vyvyvYff N
i
N
ii
iT
решение задачи (37), (38) при и v,
,}{,),(),( 1
1
)(
0
)( 22
N
ii
N
i
Liii
T
L dt
id
)).(;,0(,;}{ 2
2
1 iii
N
ii LTL
Для всех Uv выполняется равенство
,)()(2),()(2
2
)(2 dLпиYfvLvvvJ
(43)
где .),( )(
2
)( 22 dd
LL
На каждом шаге итерационного процесса (13) введем в рассмотрение функ-
цию у~ как решение начально-краевой задачи
,~
,),(,
)(
)(
~~
)(
1
1
1,
1
T
y
tx
t
иу
иf
x
у
k
xt
у
и T
n
n
j
ij
n
ji i
п
,),(,),(cos
~
2
1,
Ti
n
ji j
ij txgx
x
y
k
,),(,~),(cos
~
3
1,
Ti
n
ji j
ij txyx
x
y
k
(44)
,,~
,),(,][
,),(,]~[
2100
~
~2~1
xyy
txq
txyqRqR
t
Ty
Tyy
которая получена на основании задачи (35), (36), (3)(8) путем отбрасывания чле-
нов второго порядка малости.
Определение 5. Обобщенным решением начально-краевой задачи (44) назы-
вается функция ),,0(),;,(~~ TWtxииуу пп которая 0)( Vхw удовлетворяет
равенствам
),,0(),;,(),~(,
~
)( 12
Ttwииlwyaw
t
y
и пп
L
п
(45)
,, 2100
xyу
t
(46)
где
84 ISSN 0572-2691
.][
,
)(
)();,(
32
32
21
2
1
dwdgwdwdw
RR
R
w
t
иу
иfwииl n
nnn
Пусть .U пп uu Тогда .)1,0( Uпп uu Поскольку )( пп uuу
),()( 0 пп uуuу где )(0 nuу решение задачи (39), (40) при
,, nn uuuu то
)).()(
~
()()( 11 ппппп иYиYиYииY (47)
Здесь .}~{)(
~
11
N
iп
iT
yиY
С учетом (43), (47) получаем
.))()(
~
,)((
)()(
lim, )1
0
(2 dn Lnnn
nnn
nu uYuYfuY
uJuuJ
uJ
(48)
Полагая ),(~
nuyyw на основании задачи (41), (42), учитывая (48), (39),
(40), находим
dtuluYuYfuYuJ
Т
nnnnnu dn L
0
)1 );())()(
~
,)((, (2
.,
)(
,
)(
0 ))0 1212 ((
T
nn
T
dt
t
uy
udt
t
uy
u
LL
(48)
Следовательно,
,~
nun
J (49)
где .,
)(~
0 )12(
T
n
n dt
t
uy
L
Таким образом, для реализации метода минимальных ошибок (13), (14) при
определении (п1)-го приближения 1nu решения Uu задачи (37), (38), (12)
направление спуска np и коэффициент n можно определить с помощью фор-
мул (14), где градиент
nuJ функционала J(u) имеет вид (49).
Решив задачу отыскания функции ),,0(),;~( TWtxz n удовлетворяющей
0)( Vхw равенствам
),,0(),(),(,~
)12(
Ttwlwzaw
t
z
L
n
(50)
,, 2100
xуz
t
(51)
получаем вектор ,
nuJA что позволяет реализовать метод скорейшего спуска (13),
(15) для определения (п1)-го приближения 1nu искомого решения .Uu Оп-
ределив направление спуска np с помощью формул (16), решим задачу вида (50),
Проблемы управления и информатики, 2008, № 3 85
(51), где вместо n~ фигурирует величина .np На основании решения )( npz этой
задачи получаем вектор ,nAp что дает возможность реализовать метод сопря-
женных градиентов (13), (16) для определения (п1)-го приближения 1nu реше-
ния .Uu
4. Параметрический способ восстановления
коэффициента упругоемкости области 1
Пусть в задаче (37), (38), (12) ,тНU причем произвольная функция
тт Нu имеет вид
,0),(
1
txu
m
i
iiт (52)
где m
ii tx 1)},({ система линейно независимых функций, определенных на об-
ласти .1T Предпложим, что ).( 1Ti C
На основании (48)
.,
)(
,
)(
,
0 )0 1)1 1212
((
T
n
i
T m
i
i
n
i
m
i
inu dt
t
uy
dt
t
uy
uJ
LL
n
Следовательно,
,~
nun
J (53)
где
.)~(,,
)(~,}~{~
1
22
0 )
1
12(
m
i
i
nu
T
n
i
i
n
m
i
i
nn n
Jdt
t
uy
L
Таким образом, для реализации метода минимальных ошибок (13), (14) при
определении (п1)-го приближения 1nu решения тНu задачи (37), (38), (12)
направление спуска np и коэффициент n можно найти с помощью формул (14),
где градиент
nuJ имеет вид (53).
Решив задачу определения функции ),,0(),;~( TWtxz n удовлетворяющей
0)( Vхw равенствам
),,0(),(),(,~
)1
12(
Ttwlwzaw
t
z
L
i
т
i
i
n
(54)
,, 2100
xуz
t
(55)
получаем вектор ,
nuJA что позволяет реализовать метод скорейшего спуска (13),
(15) для определения (п1)-го приближения 1nu искомого решения тНu U
задачи (37), (38), (12). Определив направление спуска np с помощью фор-
мул (16), можно решить задачу отыскания функции ),;()( txpzpzz пn
),,0( TW которая 0)( Vхw удовлетворяет равенствам
),,0(),(),(,
)(1
12
Ttwlwzaw
t
z
p
L
i
т
i
i
n
(56)
,, 2100
xyz
t
(57)
86 ISSN 0572-2691
где .}{ 1
m
i
i
nn pp
На основании решения )( npzz задачи (56), (57) получаем вектор ,nAp что
позволяет реализовать метод сопряженных градиентов (13), (16) для определения
(п1)-го приближения 1nu решения тНu U задачи (37), (38), (12).
5. Восстановление коэффициентов диффузии
Пусть в области T1 определено параболическое уравнение
,
1
f
x
y
и
xt
y
i
i
n
i i
(58)
а в области T2 эллиптическое уравнение
.
1
f
x
y
u
x i
i
n
i i
(59)
На границе Т заданы смешанные краевые условия
,
1
T
y (60)
,),(,),(cos 2
1
Ti
n
i i
i txgx
x
y
u
(61)
.),(,),(cos 3
1
Ti
n
i i
i txyx
x
y
u
(62)
Условия сопряжения на Т имеют вид
,][)()( 21 yиqRиqR yy (63)
,)]([ иqy (64)
где ;2,1,),,(,}{ 21
1
lиuuuиии
l
i
l
iiii
n
ii
).,(cos)(
1
i
n
i i
iy x
x
y
uuq
При t 0 начальное условие
., 2100
xyy
t
(65)
Предполагаем, что на N (n1)-мерных поверхностях i известны следы ре-
шения ),( txyy начально-краевой задачи (58)(65), заданные равенствами (9).
Определение 6. При каждом фиксированном
nRu 2
U обобщенным реше-
нием начально-краевой задачи (58)(65) называется функция ),,0( TWy которая
0)( Vxw удовлетворяет тождествам
),,0(),(),;(,
)( 12
Ttwlwyuaw
t
y
L
(66)
),,()0)(,( 0 wywy (67)
где
Проблемы управления и информатики, 2008, № 3 87
.][),()(
,
]][[
),;(
32
3
32
21
2
1
3
21
dwdgwdwdw
RR
R
wfwl
dywd
RR
wy
dx
x
w
x
y
иwyиa
n
i ii
i
Теорема 4. При каждом фиксированном Uu в непустом множестве W(0,T)
решение задачи (66), (67) существует и единственно.
Для допустимого приращения и элемента Uu на основании зада-
чи (58)(65) приращение
у решения у у(и; x,
t), пренебрегая членами второго
порядка малости, можно определить как решение начально-краевой задачи
,),(, 1
1
2
2
1
1
T
n
i i
i
i
i
n
i i
tx
x
у
и
x
u
xt
,),(,0 2
1
2
2
2
1
T
n
i i
i
i
i
n
i i
tx
x
у
и
x
u
x
,0
1
T
,),(,),(cos),(cos 2
11
T
n
i
i
i
i
n
i
i
i
i txx
x
y
ux
x
u
(68)
,,0
,),()],([)]([
,),(),()(][)()(
,),(,),(cos),(cos
0
2
2
1
121
3
111
x
txuquq
txиqRиqRиqRиqR
txx
x
y
ux
x
u
t
Ty
Tyy
T
n
i
i
i
i
n
i
n
i
i
i
i
где .2,1,}{ 1 luu n
i
l
i
l
Определение 7. Обобщенным решением начально-краевой задачи (68) назы-
вается функция ),,0(0 TW которая 0)( Vxw удовлетворяет тождествам
),,0(),;(),;(,
)( 12
Ttwulwuaw
t L
(69)
,0)0)(,( w (70)
где
88 ISSN 0572-2691
.)]([][)))()(()]([(
1
),(cos
),(cos,);(
2
2
1
12
21
3
1
2
1
2
1 1 )(
2
2
3
22
dwиqdwиqRиqRиqR
RR
dwx
x
у
и
wdx
x
у
иw
x
у
иwul
yyyy
n
i
i
i
i
n
i
i
i
i
l
n
i Li
l
i
l
(70)
Замечание 4. Задачу вида (69), (70) для определения приращения , пренебре-
гая членами второго порядка малости, можно получить на основании задачи в
слабой постановке (66), (67), где
.);(
1
xd
x
w
x
у
иwul
n
i ii
i
(71)
Для каждого приближения nu решения Uu задачи (66), (67), (12) сопря-
женная задача имеет вид
,0
,\),(,)(
1
1
1
T
dT
i
i
n
i i
tx
x
и
xt
,),(,),(cos
,),(,0),(cos
3
1
2
1
T
n
i
i
i
i
T
n
i
i
i
i
txx
x
u
txx
x
u
(72)
,,1,))(()]([,0][
,),(],[
1
)(,0)]([
21
Nifuyuq
tx
RR
uquq
iTiTiT
T
iпi
T
.,0
x
Tt
Определение 8. Обобщенным решением начально-краевой задачи (72) назы-
вается функция ),,0( TWd которая 0)( Vxw удовлетворяет тождествам
),,0(),(),;(,
)( 12
Ttwlwuaw
t L
(73)
.0))(,( Tw (74)
Выбирая ),(~ uyyw на основании (73), (74), с учетом (69), (70), получаем
,);(,
0
dtuluJ
Т
nun (75)
Проблемы управления и информатики, 2008, № 3 89
где ),;(~~ txиуу п решение начально-краевой задачи
,0~
,),(,
)(~~
)(
1
1
1
T
y
txf
x
иу
u
xx
у
u
xt
у
T
i
n
i
ii
i
i
n
i
,),(),,(cos
)(
),(cos
~
2
11
Ti
i
n
n
i
ii
n
i i
i txx
x
иу
ugx
x
y
u
,),(),,(cos
)(~),(cos
~
3
11
Ti
i
n
n
i
ii
n
i i
i txx
x
иу
uyx
x
y
u
(76)
,,~
,),()],([)]([
,),(),()(]~[)()(
2100
~
21~2~1
xyy
txuquq
txuqRuqRyuqRuqR
t
Tyy
Tyyyy
где и ип.
Определение 9. Обобщенным решением начально-краевой задачи (76) назы-
вается функция ),,0(~ TWу которая 0)( Vхw удовлетворяет равенствам
),,0(),;,(),~;(,
~
)( 12
Ttwииlwyиaw
t
y
ппп
L
(77)
),,()0)(,~( 0 wywy (78)
где
.)])([(
][))))(()(()])([((
),(cos
)(
),(cos
)(
)(
);,(
1
21212
3
1
2
1
1
32
dwuq
dwRRuqRuqRuqR
dwx
x
иу
иdwx
x
иу
иg
dxw
x
иу
и
x
fwииl
y
yyy
n
i
i
i
n
i
n
i
i
i
n
i
n
i i
n
i
i
nn
Следовательно,
,~
nun
J (79)
где
)(][
)(~
,
~
,(cos
)(
,(cos
)((~,}~{~
1
1
3
2
)
2
1
13
22
2
)
),
)
(
d
x
uy
dx
x
uy
dx
x
uy
x
uy
i
ni
n
il
n
i
n
i
nil
n
n
i
i
nn
l
ll
i
i
i
n
L
90 ISSN 0572-2691
),(
)(
)(
)(
11
11
d
x
uy
d
x
uy
i
n
i
n
).(
)(~
2
2
2
d
x
uy
i
ni
n
Таким образом, для реализации метода минимальных ошибок (13), (14) при
определении (п1)-го приближения 1nu решения Uu задачи (66), (67), (12)
направление спуска np и коэффициент n можно найти с помощью формул (14),
где градиент
nuJ функционала J(u) имеет вид (79). Определив направление
спуска np с помощью формул (15), можно решить задачу отыскания функции
),,0()( TWJz
nu которая 0)( Vxw удовлетворяет тождествам
),,0(),(),;(,
)( 12
TtwlwzJaw
t
z
nu
L
(80)
).,(),( 00
wywz
t
(81)
На основании решения задачи (80), (81) получаем вектор ,
nuJA что позволяет
реализовать метод скорейшего спуска (13), (15) для отыскания (п1)-го приближе-
ния 1nu решения Uu задачи (66), (67), (12). Определив направление спуска np
с помощью формул (16), можно решить задачу (80), (81), где вместо
nuJ использу-
ется вектор .np На основании решения )( npz этой задачи получаем вектор ,пAр
что дает возможность реализовать метод скорейшего спуска (13), (16) для опреде-
ления (п1)-го приближения 1nu решения Uu задачи (66), (67), (12).
Замечание 5. Решение у~ можно определить как решение задачи: найти
функцию ),,0(~ TWу которая 0)( Vxw удовлетворяет тождествам
),,0(),),(;()(),~;(,
~
0
)( 12
Ttwиyиawlwyиaw
t
y
ппп
L
(82)
),,(),~( 00
wywу
t
(83)
где .
)(
)),(;(
1
0 xd
x
w
x
uy
иwиyиa
n
i ii
n
iппп
Тогда вместо (79) получаем
,~
nun
J (84)
где .
)(~,}~{~
1 xd
xx
uy
ii
ni
n
n
i
i
nn
6. Задача восстановления параметров составного тонкого включения
Пусть в области T1 определено параболическое уравнение
,
1,
f
x
y
k
xt
y
j
ij
n
ji i
(85)
Проблемы управления и информатики, 2008, № 3 91
а в области T2 эллиптическое уравнение
.
1,
f
x
y
k
x j
ij
n
ji i
(86)
На границе Т заданы смешанные краевые условия
,
1
T
y (87)
,),(,),(cos 2
1,
Ti
n
ji j
ij txgx
x
y
k
(88)
.),(,),(cos 3
1,
Ti
n
ji j
ij txyx
x
y
k
(89)
Условия сопряжения на Т имеют вид
,][ 321 uyququ yy (90)
,][ 4иqy (91)
где ).,(cos
1,
i
n
ji j
ijy x
x
y
kq
При t 0 задано начальное условие
., 2100
xyy
t
(92)
Предполагаем, что на N (n1)-мерных поверхностях ,i разбивающих об-
ласть на N2 связных ограниченных строго липшицевых областей j
),,1,( Nii известны следы решения ),( txyy начально-краевой зада-
чи (85)(92), заданные равенствами (9). Задача (85)(92), (9) состоит в определе-
нии вектора ),()(}{ 4
1 TTii CCRRии U при котором решение
),;()( txuyuyy начально-краевой задачи (85)(92) удовлетворяет равенст-
вам (9). Вместо классического решения начально-краевой задачи (85)(92) будем
использовать ее обобщенное решение.
Определение 10. При каждом фиксированном Uu обобщенным решением
начально-краевой задачи (85)(92) называется функция ),;()( txuyuyy
),,0( TW которая 0)( Vxw удовлетворяет системе тождеств
),,0(),;(),;(,
)( 12
Ttwиlwyиaw
t
y
L
(93)
),,()0)(,( 0 wywy (94)
где
,
]][[
),;(
3
3
211,
dywd
uu
wy
dx
x
w
x
y
kwyua
ji
n
ji
ij
.][),();(
32
324
21
342
dwdgwdwudw
uu
uuu
wfwul
92 ISSN 0572-2691
Теорема 5. При каждом фиксированном Uu решение задачи (93), (94) су-
ществует и единственно.
Для допустимого приращения и элемента Uu на основании начально-
краевой задачи (85)(92) приращение
у решения ),(uyy пренебрегая чле-
нами второго порядка малости, можно определить как решение начально-краевой
задачи
,),(,)(
1,
1 T
j
ij
n
ji i
tx
x
k
xt
,0
1
T
,),(,0),(cos 2
1,
T
n
ji
i
j
ij txx
x
k
,),(,),(cos 3
1,
T
n
ji
i
j
ij txx
x
k
(95)
,),(,][ 21321 Tyy txququuququ
,),(,][ 4 Ttxuq
.,0
0
x
t
Определение 11. Обобщенным решением начально-краевой задачи (95) назы-
вается функция ),,0(0 TW которая 0)( Vхw удовлетворяет равенствам
,),(),;(),;(,
)( 12
T
L
txwulwuaw
t
(96)
,,0
0
x
t
(97)
где
.][
)(
);( 4
21
21342
dwudw
uu
ququuuu
wul
yy
Для каждого приближения nu решения Uu задачи (85)(92), (12) рассмот-
рим следующую сопряженную задачу:
,0
,\),(,)(
1
1,
1
T
dT
j
ij
n
ji i
tx
x
k
xt
,),(,0),(cos 2
1,
T
n
ji
i
j
ij txx
x
k
,),(,),(cos 3
1,
T
n
ji
i
j
ij txx
x
k
(98)
,),(],[21 Ttxququ
Проблемы управления и информатики, 2008, № 3 93
,),(,0][ Ttxq
,,1,))((][,0][ Nifuyq
iTiTiT
iпi
.,0
x
Tt
Определение 12. Обобщенным решением начально-краевой задачи (98) назы-
вается функция ),,0( TWd которая
0
)( dVхw удовлетворяет равенствам
),,0(),(),;(,
)( 12
Ttwlwuaw
t L
(99)
.,0
x
Tt
(100)
Выбирая в (99) ),(~
nuyyw на основании (99), (100), (96), (97) получаем
,);(,
0
dtwuluJ n
T
nun
(101)
где ),;(~~ txuyy n решение начально-краевой задачи
,~
,),(,
~~
)(
1
1,
1
T
y
txf
x
y
k
xt
y
T
j
ij
n
ji i
,),(,),(cos
~
2
1,
T
n
ji
i
j
ij txgx
x
y
k
,),(,~),(cos
~
3
1,
T
n
ji
i
j
ij txyx
x
y
k
(102)
,),(,]~[ 3321~2~1 Tyyyy txuuququyququ
,),(,][ 44~ Ty txuuq
., 2100
xyy
t
Определение 13. Обобщенным решением начально-краевой задачи (102) на-
зывается функция ),,0(~ TWy которая 0)( Vхw удовлетворяет тождествам
),,0(),;,(),~;(,
~
)( 12
Ttwuulwyuaw
t
y
L
(103)
),,()0)(,~( 0 wywy (104)
где
.)(][
)()(
),();,(
44
21
2133442
32
32
dwuudw
uu
ququuuuuu
dwdgwwfwuul
yy
94 ISSN 0572-2691
С учетом (103), (104), (100), (96), (97), на основании (99) получаем
.])[()(
);()),()(~;(
,
))()((
))()(~,)(()(
0
1
0
0
1
0
0 )(
1
)(
1
1
0
42134221
12
2
dtdudtdququuuuuu
dtuldtuyuyua
dt
t
uyuy
dtuyuyfuyt
T
nynynnnnnn
T
n
T
nnn
T
T
L
nn
Ln
N
i
nin
T
i i
Следовательно,
,~
nun
J (105)
где
,][)(
~,][)(~,}~{~
0
)(
1
2
0
)(
114
1
21
21
dtdquu
dtdquu
T
uynn
n
T
uynnni
i
nn
n
n
,
2
1 0
2222
1413
.)()~(
,][)(~,][)(~
22121
i
T
i
n
i
nu
TnnnnTnnn
dtdJ
uuuuu
n
Таким образом, для реализации метода минимальных ошибок (13), (14) при
отыскании (п1)-го приближения 1nu решения Uu задачи (93), (94), (12) на-
правление спуска np и коэффициент n можно найти с помощью формул (14),
где градиент
nuJ функционала )(uJ имеет вид (105). Решив задачу определения
функции ),,0(),;~( TWtxz n удовлетворяющей 0)( Vхw равенствам
),,0(),;(),;(,
)12(
TtwJlwzJaw
t
z
nn uu
L
(106)
),,()0)(,( 0 wуwz (107)
находим
,)}({ 1
N
iuiu nn
JzJA (108)
где .,1,),;~()( NitxzJz
iTn пui
С учетом (108) можно реализовать метод скорейшего спуска (13), (15) для
определения (п1)-го приближения 1nu решения Uu задачи (93), (94), (12).
Определив направление спуска np с помощью формул (16), решаем задачу опре-
деления функции ),,0(),;( TWtхpzz n которая 0)( Vxw удовлетворяет тож-
дествам вида (106), (107), где вместо вектора
nuJ следует использовать вектор
.np По решению )( npz получаем вектор
,)}({ 1
N
inin pzAp
Проблемы управления и информатики, 2008, № 3 95
где .,1,)()( Nipzpz
iT
nni
Это позволяет реализовать метод сопряженных градиентов (13), (16) для оп-
ределения (п1)-го приближения 1nu решения Uu задачи (93), (94), (12).
7. Восстановление начального условия
Пусть на областях TT 21 , определены соответственно уравнения (85), (86).
На границе Т заданы смешанные краевые условия (87)(89). На участке Т усло-
вия сопряжения имеют вид
,][21 yqRqR yy (109)
,][ yq (110)
где ,,,));(;,0(,;0,0const, 212
2
2121 RRLTLRRRR заданы.
При t 0 имеем начальные условия
.)0,(,)0,( 0
21
yxyuxy
(111)
Предполагаем, что на N (п1)-мерных поверхностях і известны следы реше-
ния начально-краевой задачи (85)(89), (109)(111), заданные равенствами (9).
Задача (85)(89), (109)(111), (9) состоит в определении функции ),( 1 Cu U
при которой решение ),;()( txuyuyy начально-краевой задачи (85)(89),
(109)(111) удовлетворяет равенствам (9).
Определение 14. Обобщенным решением начально-краевой задачи (85)(89),
(109)(111) называется функция ),,0(),;()( TWtxuyuyy которая 0)( Vхw
удовлетворяет равенствам
),,0(),(),(,
)( 12
Ttwlwyaw
t
y
L
(112)
,)0(,)0( 0
21
yуuу
(113)
где
,
]][[
),(
3
3
211,
dywad
RR
wy
dx
x
w
x
y
kwya
ij
n
ji
ij
.][),()(
21
2 dwdw
RR
R
wfwl
Для допустимого приращения и элемента Uu на основании начально-
краевой задачи (85)(89), (109)(111) или обобщенной (112), (113) приращение
у решения )(uyy можно определить как решение задачи, состоящей в
отыскании функции ),,0(0 TW которая 0)( Vхw удовлетворяет равенствам
),,0(,0),(,
)( 12
Ttwaw
t L
(114)
.0)0(,,
2
10
xu
t
(115)
96 ISSN 0572-2691
Для каждого приближения ип решения Uu задачи (85)(89), (109)(111),
(12) сопряженная начально-краевая задача имеет вид
,0
,\),(,)(
1
1,
1
T
dT
j
ij
n
ji i
tx
x
k
xt
,),(,),(cos
,),(,0),(cos
3
1,
2
1,
T
n
ji
i
j
ij
T
n
ji
i
j
ij
txx
x
k
txx
x
k
(116)
,),(],[
1
,0][
21
Ttx
RR
qq
,,1,))((][,0][ Nifuyq
iTiTiT
iпi
.,0
x
Tt
Определение 15. Обобщенным решением начально-краевой задачи (116) на-
зывается функция ),,0(),( TWtx d которая
0
)( dVхw удовлетворяет равен-
ствам
),,0(,0),(,
)( 12
Ttwaw
t L
(117)
.,0
x
Tt
(118)
Выбирая в (117) вместо функции w разность ),()( 1 nn uyuy с учетом (114),
(115), (118) находим
dtuyuyfuyt
iLn
N
i
nin
T
i )(
1
1
0
2
))()(,)(()(
dt
t
uyuy
uyuy
T
L
nn
Lnn
0 )(
1
)(1
12
12
,
))()((
)0()),()((
).0(),()),()(( )(1
0
12 Lnn
T
udtuyuya (118)
Следовательно,
,~
nun
J (119)
где .~),0(~
1
1
22
dxJ nun n
Проблемы управления и информатики, 2008, № 3 97
Таким образом, для реализации метода минимальных ошибок (13), (14) при
определении (п1)-го приближения 1nu решения Uu задачи (112), (113), (12)
направление спуска np и коэффициент n можно найти с помощью формул (14),
в которых градиент
nuJ имеет вид (119). Решив задачу определения функции
),,0(),;~( TWtxz n удовлетворяющей 0Vw равенствам
),,0(),(),(,
)( 12
Ttwlwzaw
t
z
L
(120)
,)0(,, 0100 2
yxz
tt
(121)
получим вектор
,)}({ 1
N
iuiu nn
JzJA (122)
где .,1,)()( NiJzJz
iTnn uui
С учетом (122) можно реализовать метод скорейшего спуска (13), (15) для
определения (п1)-го приближения 1nu решения Uu задачи (112), (113), (12).
Найдя направление спуска np с помощью формул (16), можем решить задачу оп-
ределения функции ),,0(),;( TWtхpzz n которая 0)( Vxw удовлетворяет
равенствам вида (120), (121), где вместо функции п~ используем функцию .np
Это позволяет найти вектор nAp и использовать метод сопряженных градиентов
(13), (16) для определения (п1)-го приближения 1nu решения Uu задачи
(112), (113), (12).
Замечание 6. Если ,тНU где mH некоторое подпространство с бази-
сом m
ii x 1)}({ непрерывных на 1 функций, то на основании (118) получаем
,~
nun
J где ,}~{~ i
nn .)~(),0(),(~
1
22
)( 12
m
i
i
nuLi
i
n n
J
8. Идентификация краевых условий
Пусть на областях TT 21 , соответственно определены уравнения (85), (86).
На границе Т заданы смешанные краевые условия
,
1
T
y (123)
,),(,),(cos 21
1,
T
n
ji
i
j
ij txux
x
y
k
(124)
.),(,),(cos 332
1,
T
n
ji
i
j
ij txuyux
x
y
k
(125)
На участке Т условия сопряжения имеют вид
],[21 yqRqR yy (126)
98 ISSN 0572-2691
.][ 4uqy (127)
При t 0 задано начальное условие
., 2100
xyy
t
(128)
Предполагаем, что на N (n1)-мерных поверхностях ,i разбивающих на
N2 областей ,j равенствами (9) заданы следы решения у задачи (85), (86),
(123)(128).
Определение 16. Обобщенным решением начально-краевой задачи (85), (86),
(123)(128) называется функция ),,0()( TWuyy которая 0)( Vхw удовле-
творяет равенствам
),,0(),;(),;(,
)( 12
Ttwulwyuaw
t
y
L
(129)
,, 2100
xyу
t
(130)
где
.][),();(
,
]][[
),;(
32
3
33214
21
42
32
211,
dwudwudwudw
RR
uR
wfwul
dywud
RR
wy
dx
x
w
x
y
kwyua
ij
n
ji
ij
Для допустимого приращения и вектора ))(;,0(} 22
24
1{ LTLu iiu U
))(;,0(( 2
2
32
2 ));,0( LTLL LTR приращение у решения )(uyy
начально-краевой задачи (85), (86), (123)(128) можно определить как решение
задачи
,),(,)(
1,
1 T
j
ij
n
ji i
tx
x
k
xt
,),(,),(cos 21
1,
T
n
ji
i
j
ij txux
x
k
,),(,),(cos 3322
1,
T
n
ji
i
j
ij txuyuux
x
k
(131)
,),(],[21 TtxqRqR
,),(,][ 4 Ttxuq
.,0
0
x
t
Определение 17. Обобщенным решением начально-краевой задачи (131) на-
зывается функция ),,0(0 TW которая 0)( Vхw удовлетворяет равенствам
),,0(),;(),;(,
)( 12
Ttwulwuaw
t L
(132)
Проблемы управления и информатики, 2008, № 3 99
,,0
0
x
t
(133)
где
.][)();( 4
21
42
32321
32
dwudw
RR
uR
dwyuudwuwul
Для каждого приближения ип решения Uu задачи (129), (130), (12) сопря-
женная начально-краевая задача имеет вид
,0
,\),(,)(
1
1,
1
T
dT
j
ij
n
ji i
tx
x
k
xt
,),(,0),(cos 2
1,
T
n
ji
i
j
ij txx
x
k
,),(,),(cos 32
1,
T
n
ji
i
j
ij txux
x
k
(134)
,),(],[
1
,0][
21
Ttx
RR
qq
,,1,))()((][,0][ Nifuytq
iTiTiT
iпi
.,0
x
Tt
Определение 18. Обобщенным решением начально-краевой задачи (134) на-
зывается функция ),,0( TWd которая
0
)( dVхw удовлетворяет равенствам
),,0(),(),;(,
)( 12
Ttwlwuaw
t L
(135)
.,0
x
Tt
(136)
Выбирая в тождестве (135) вместо функции w разность ),()( 1 nn uyuy с
учетом (132), (133), (136) получаем
,~
nun
J (137)
где
,][)(~
,~,)(~,~,}~{~
2
1
21
4
3
3
0
214
1
32
3
RRR
dtduy
n
n
T
nnni
i
nn
ТТ
.)~()()~()~(
0
24
3
0
2322
2
0
212
32
dtddtddtdJ
T
n
T
nn
T
nun
100 ISSN 0572-2691
Наличие градиента
nuJ (137) позволяет реализовать градиентные мето-
ды (13) для определения (n1)-го приближения 1nu решения Uu задачи
(129), (130), (12).
І.В. Сергієнко, В.С. Дейнека
РОЗВ’ЯЗАННЯ КОМПЛЕКСНИХ ОБЕРНЕНИХ
ЗАДАЧ ДЛЯ ЕЛІПТИКО-ПАРАБОЛІЧНИХ
БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ
РОЗПОДІЛЕНИХ СИСТЕМ
Для низки комплексних обернених задач відновлення параметрів багатокомпо-
нентних еліптико-параболічних розподілених систем запропоновано
обчислювальні алгоритми реалізації градієнтних методів на основі розв’язків
прямих та спряжених задач у слабких постановках. Запропонований підхід
виключає необхідність явної побудови функціоналів Лагранжа та використання
функцій Гріна.
I.V. Sergienko, V.S. Deineka
AN INVERSE COMPLEX PROBLEMS SOLUTION
FOR MULTICOMPONENT ELLYPTIC PARABOLIC
DISTRIBUTED SYSTEMS
Calculation algorithms of realization of gradient methods based on solution to a
direct and adjoint problems in weak formulations are proposed for inverse problems
of multicomponent ellyptic parabolic distributed system’s parameters restore. The
proposed approach eliminates a necessity of construction of Lagrange functionals in
an explicit form and using Green functions.
1. Сергиенко И.В., Дейнека В.С. Решение комбинированных обратных задач для параболиче-
ских многокомпонентных распределенных систем // Кибернетика и системный анализ.
2007. № 5. С. 4871.
2. Сергиенко И.В., Дейнека В.С. Решение комплексных обратных задач для псевдопараболи-
ческих многокомпонентных распределенных систем // Проблемы управления и информа-
тики. 2007. № 4. С. 33–58.
3. Дейнека В.С., Сергиенко И.В. Оптимальное управление неоднородными распределенными
системами. Киев : Наук. думка, 2003. 506 с.
4. Sergienko I.V., Deineka V.S. Optimal control of distributed systems with conjugation conditions.
New York : Kluwer Aсadem. Publ., 2005. 400 p.
5. Алифанов О.М., Артюхин Е.А., Румянцев С.В. Экстремальные методы решения некоррект-
ных задач. М. : Наука, 1988. 288 с.
Получено 14.12.2007
|