Наближений регулятор для еволюційного включення субдиференціального типу

Розглянуто задачу оптимальної стабілізації для еволюційного включення субдиференціального типу з неліпшицевою многозначною функцією взаємодії eF(y), де e>0 — малий параметр. За умови, що при e=0 задача допускає оптимальний регулятор u[y], доведено, що формула u[y] забезпечує наближену стабілізаці...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Системні дослідження та інформаційні технології
Дата:2012
Автори: Капустян, О.А., Ясінський, В.В.
Формат: Стаття
Мова:Українська
Опубліковано: Навчально-науковий комплекс "Інститут прикладного системного аналізу" НТУУ "КПІ" МОН та НАН України 2012
Теми:
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/50152
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Наближений регулятор для еволюційного включення субдиференціального типу / О.А. Капустян, В.В. Ясінський // Систем. дослідж. та інформ. технології. — 2012. — № 1. — С. 87-93. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859595501251330048
author Капустян, О.А.
Ясінський, В.В.
author_facet Капустян, О.А.
Ясінський, В.В.
citation_txt Наближений регулятор для еволюційного включення субдиференціального типу / О.А. Капустян, В.В. Ясінський // Систем. дослідж. та інформ. технології. — 2012. — № 1. — С. 87-93. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.
collection DSpace DC
container_title Системні дослідження та інформаційні технології
description Розглянуто задачу оптимальної стабілізації для еволюційного включення субдиференціального типу з неліпшицевою многозначною функцією взаємодії eF(y), де e>0 — малий параметр. За умови, що при e=0 задача допускає оптимальний регулятор u[y], доведено, що формула u[y] забезпечує наближену стабілізацію вихідної задачі при малих e>0. Рассматрена задача оптимальной стабилизации для эволюционного включения субдифференциального типа с нелипшицевой многозначной функцией взаимодействия eF(y), где e>0 — малый параметр. При условии, что при e=0 задача допускает оптимальный регулятор u[y], доказано, что формула u[y] обеспечивает приближенную стабилизацию исходной задачи при малых e>0. A problem of an optimal stabilization for evolutional inclusion of subdifferential type with non-Lipschitz multi-valued interaction function eF(y), where e>0 is a small parameter, is considered. Under the condition where e=0 the problem admits optimal regulator u[y], it is proved that the formula u[y] guarantees approximated stabilization of the initial problem under small e>0.
first_indexed 2025-11-27T19:29:12Z
format Article
fulltext © О.А. Капустян, В.В. Ясінський, 2012 Системні дослідження та інформаційні технології, 2012, № 1 87 TIДC МАТЕМАТИЧНІ МЕТОДИ, МОДЕЛІ, ПРОБЛЕМИ І ТЕХНОЛОГІЇ ДОСЛІДЖЕННЯ СКЛАДНИХ СИСТЕМ УДК 517.977 НАБЛИЖЕНИЙ РЕГУЛЯТОР ДЛЯ ЕВОЛЮЦІЙНОГО ВКЛЮЧЕННЯ СУБДИФЕРЕНЦІАЛЬНОГО ТИПУ О.А. КАПУСТЯН, В.В. ЯСІНСЬКИЙ Розглянуто задачу оптимальної стабілізації для еволюційного включення суб- диференціального типу з неліпшицевою многозначною функцією взаємодії )( yFε , де 0>ε — малий параметр. За умови, що при 0=ε задача допускає оптимальний регулятор ][yu , доведено, що формула ][ yu забезпечує набли- жену стабілізацію вихідної задачі при малих .0>ε ВСТУП Розглядається задача оптимальної стабілізації для еволюційного включення з субдиференціальною головною частиною — ϕ∂ та неліпшицевим многоз- начним збуренням )(yFε , де 0>ε — малий параметр. Методи розв’язання нескінченновимірних еволюційних задач із розривними та многозначними коефіцієнтами активно розвиваються у зв’язку з численними застосування- ми в механіці та фізиці‚ починаючи з 70-х рр. минулого сторіччя [1–3]. Сис- темний підхід до вивчення питань розв’язності‚ прогнозування та керова- ності для таких об’єктів було застосовано в роботах [4–7]. Мета роботи — з’ясування умов на відображення ϕ та F , при яких формула точного регулятора цієї задачі при 0=ε дає наближений розв’язок вихідної задачі стабілізації при малих 0>ε . Задача наближеного синтезу для таких об’єктів на скінченному про- міжку часу розв’язана в [8], задача наближеної стабілізації для включення параболічного типу — у [9]. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ Нехай H — сепарабельний гільбертів простір; ⋅ і ),( ⋅⋅ — норма та ска- лярний добуток у H ; ];(: ∞+−∞→Hϕ — власна, опукла, напівнеперервна знизу функція, HDclH =))(( ϕ ; ϕ∂ — її субдиференціал; )(HСv — сукуп- ність замкнених‚ опуклих, обмежених підмножин H ; )(: HCHF v→ — многозначне відображення; 0>ε — малий параметр, .Hg∈ О.А. Капустян, В.В. Ясінський ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2012, № 1 88 Розглядається задача стабілізації ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ ∈ +−−∂∈ ,=(0) 0,>),())(())(( 0 Hyy ttgutyFty dt dy εϕ (1) ,0,опуклазамкнена,)(0,)( 2 ULUu ∈+∞⊆∈⋅ (2) .inf))()((=),( 22 0 →+∫ +∞ dttutyuyJ γ (3) Припустимо, що }~,~{ εε uy — оптимальний процес в (1)–(3), =εJ~ )~,~( εε uyJ= . Нехай при 0=ε відома формула оптимального регулятора ][yu . Розглянемо задачу: ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ +−−∂∈ .=(0) 0,>)],([))(())(( 0yy ttygutyFty dt dy εϕ (4) Нехай εŷ — розв’язок задачі (4), ])ˆ[,ˆ(=ˆ εε ε yuyJJ . Основним завданням роботи є обгрунтувати граничну рівність 0.|=ˆ~|lim 0 εε ε JJ − → (5) Рівність (5) означає, що ми можемо коректно використовувати формулу регулятора незбуреної задачі (при 0=ε ) для наближеної стабілізації вихідної (збуреної) задачі. Наприклад, у випадку ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ ∞+ Ω∈∇∫ Ω ,інакше, ),(,|| 2 1 =)( 1 0 2 Hudxu uϕ uu ∆−∂ =)(ϕ і маємо включення параболічного типу, розглянене в [9]. Про- те, у багатьох задачах механіки та фізики з вільною межею [1, 2] та в проце- сах, які описують потік однорідного газу через однорідне пористе середо- вище [3], виникають крайові задачі виду: ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ Ω×+∞∋ Ω×+∞∋∆− ,)(0,на0)),(( ,)(0,на,)( xtu fu dt du β β (6) де j∂=β , RRj →: — неперервна, ∞ ∞→ = || )( lim || r rj r . Тоді (6) зводиться до включення вигляду ,)( fu dt du +−∂∈ ϕ де ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ ∞+ Ω∈Ω∈∫ Ω ,інакше, ),()(),(,))(( =)( 11 LujLudxxuj uϕ з )(=)( 1 Ω−HD ϕ . Наближений регулятор для еволюційного включення субдиференціального типу Системні дослідження та інформаційні технології, 2012, № 1 89 ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ Розглянуто такі умови на параметри задачі (1)–(3): 1) })(,|{=множина0> RuRuHuMR R ≤≤∈∀ ϕ — ;y компакт H 2) )(: HCHF v→ — ;зверху ервнанапівнепер 3) ;)(1sup=:)(0> 1 )( 1 uCzuFHuC uFz +≤∈∀∃ ∈ + 4) 2 2 )( 2 ),(inf0 uCuHuС uF −≥∈∀>∃ ∈ ξ ξ ; 5) 0>δ∃ )( ϕ∂∈∀ Dy )(yu ϕ−∂∈∀ . ),( 2yyu δ−≤ Задача (1)–(3) при 0=ε має єдиний розв’язок }~,~{ uy , причому має місце закон оберненого зв’язку )].(~[=)(~ tyutu (7) Відображення HHu →: неперервне, .<|][| sup 0 gy yu y δ ≠ (8) Лема. За умов 1–5 задача (1)–(3) для достатньо малих 0>ε має розв’язок }~,~{ εε uy . Доведення. При фіксованому ,Uu∈ ∞∫ +∞ <)(=: 2 0 2 dttuu U задача (1) для 0>ε∀ має принаймні один (сильний) розв’язок [7], для якого справед- ливі такі оцінки з константами 0>1δ , 0>C , які не залежать від 0>ε : 0)(0,0> 00 ≥≥∀∈∀∃ stεεε , ≤−+−≤ −− ∫ dppupteCstesyty t s )()()()()( 21122 δδ ,)()( 212 UuCstesy +−≤ −δ (9) ≤ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ +≤ ∫∫ dppuCsydppy t s t s )()(1)( 22 1 2 δ ( ).)(1 22 1 UuCsy +≤ δ (10) З цих оцінок випливає, що ∞<),( uyJ . Нехай εJ~ — значення задачі (1)–(3). Виберемо Uun ⊂}{ так, щоб n JuyJ nn 1~),( +≤ ε . Тоді 1~2 +≤ εJu Un О.А. Капустян, В.В. Ясінський ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2012, № 1 90 0nn ≥∀ . Отже, Uu ∈∃~ таке, що по підпослідовності uu w n ~→ в )(0,2 TL 0>T∀ . Надалі будемо позначати fuyIy ),(= 0ε — розв’язок задачі Коші ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ ∈ +−−∂∈ ,=(0) 0,>),()())(( 0 Hyy ttugtfty dt dy εϕ (11) де ))(()( tyFtf ∈ майже скрізь. Тоді nnn fuyIy ),(= 0ε , ))(()( tyFtf nn ∈ майже скрізь і за умовою 3 і оцінкою (9) mtfn ≤)( майже скрізь. Тоді з [7] ff w n ~ → в );(0,2 HTL , yyn ~→ в )];([0, HTC , де .)~,(=~ 0 fuyIy ε Відповідно до теореми Мазура [10]: скрізь майже)(cocl)( =1= ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ∈ ∞∞ tftf k nk H n ∪∩ . Отже, з умови 2 ))(~()( tyFtf ∈ майже скрізь. Таким чином, }~,~{ uy — допустимий процес у задачі (1)–(3) та з нерівності ≥),( nn uyJ dttudttyuyJ n T n T nnT )()(=:),( 2 0 2 0 ∫∫ +≥ γ маємо 0>T∀ ).~,~()(lim)(lim),(lim~ 2 0 2 0 uyJdttudttyuyJJ Tn T n n T n nnT n ≥+≥≥ ∫∫ ∞→∞→∞→ γε Тому )~,~(=~ uyJJε , отже, }~,~{ uy — оптимальний процес у задачі (1)–(3). Ле- му доведено. Оскільки ][yuy — неперервне, y g yu δ<][ , то згідно з [7] задача (4) має розв’язок, причому справедливі такі оцінки з константами 0>2δ , 0>~C , які не залежать від ε : 0)(0,0> 00 ≥≥∀∈∀∃ stεεε ,)(~)]([,)()()( 222 tyCtyusystety ≤−≤ −δ (12) із яких, зокрема, маємо, що ∞<])[,( yuyJ . Теорема. Нехай виконані умови 1–5, а також (7)–(8), }~,~{ εε uy — оп- тимальний процес у задачі (1)–(3), )~,~(=~ εε ε uyJJ , εŷ — розв’язок задачі (4), ])ˆ[,ˆ(=ˆ εε ε yuyJJ . Тоді .0=|ˆ~|lim 0 εε ε JJ − → (13) Доведення. Спочатку покажемо, що 0 ˆ JJ →ε , 0→ε , де )~,~(=0 uyJJ , }~,~{ uy — єдиний оптимальний процес у задачі (1)–(3) при 0=ε . Наближений регулятор для еволюційного включення субдиференціального типу Системні дослідження та інформаційні технології, 2012, № 1 91 Нехай εŷ — розв’язок задачі (4), ε ε ε ε fyuyIy ])ˆ[,(=ˆ 0 , ∈)(tfε ))(ˆ( tyF ε∈ майже скрізь. З оцінок (12) і умови 3 випливає, що mtfn ≤)( майже скрізь. Тоді з [7] отримаємо, що yy ˆˆ →ε в )](ˆ[)](ˆ[ tyutyu →ε ][0,Tt∈∀ , тобто ŷ — розв’язок задачі при 0=ε . В силу максимальної мо- нотонності ϕ∂ [3] задача (4) при 0=ε має єдиний розв’язок. Тому згідно з (7) ])ˆ[,ˆ(=0 yuyJJ , тобто ]}ˆ[,ˆ{ yuy — оптимальний процес в (1)–(3) при 0.=ε З оцінок (12) маємо, що 0≥∀ t ).~(1)](ˆ[)(ˆ 22 0 222 Cytetyuty +≤+ −δεε γ Оскільки 0≥∀ t )(ˆ)(ˆ tyty →ε , )](ˆ[)](ˆ[ 22 tyutyu →ε при 0→ε , то за теоремою Лебега .=])ˆ[,ˆ(=ˆlim 0 0 JyuyJJε ε→ (14) Покажемо, що 0 ~ JJ →ε , 0→ε . Нехай )~,~(=~ εε ε uyJJ , де }~,~{ εε uy — оптимальний процес в (1)–(3). Припустимо, що εz — розв’язок задачі (1) з керуванням .0= Uu ∈ Тоді з оптимальності εu~ маємо: .)(1)ˆ(1~ 1 2 02 0 2 γδγγ εεε y dttzuJu U ≤≤≤ ∫ +∞ (15) Повторюючи попередні міркування, випливає, що існує Uu ∈~ таке, що по підпослідовності 0>T∀ uu w ~~ →ε в )(0,2 TL , yy ~~ →ε в )];([0, HTC , де y~ — розв’язок задачі (1) з 0=ε , uu ~= . Зокрема, 0>T∀ ),~,~()~,~(lim~lim 00 uyJuyJJ TT ≥≥ →→ εε ε ε ε тобто ).~,~(~lim 0 uyJJ ≥ → ε ε (16) За принципом оптимальності Беллмана 0>T∀ процес }~,~{ εε uy на ),[ ∞T є оптимальним для задачі (1)–(3) із початковими даними ))(~,( TyT ε . Отже, ,)(|)(~|)(~ 222 dttpdttudtty TTT εεε γ ∫∫∫ +∞+∞+∞ ≤+ (17) де εp — розв’язок задачі (1) на ),[ ∞+T з керуванням 0=u та початковими даними .))(~,( TyT ε З (9), (10) маємо: О.А. Капустян, В.В. Ясінський ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2012, № 1 92 .)(~1)( 2 1 2 Tydttp T εε δ ≤∫ +∞ (18) Тепер зафіксуємо Uu∈ і відповідний розв’язок εw задачі (1). Тоді аналогічно попереднім міркуванням 0>T∀ ww →ε в )];([0, HTC , де )();([0, 2 Ω+∞∈ LCw — розв’язок задачі (1) при 0=ε з керуванням u . Крім того, .)()(1)( 22 1 2 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ +≤ ∫∫ +∞+∞ dttuCdtTwdttw TT εε δ (19) Тоді з нерівності ),(~ uwJJ ≤ε та оцінок (17)–(19) для 0>T∀ маємо: .)()(1)()()~,~( 2 1 2 1 2 0 2 0 dttuCTwdttudttwuyJ T T T ∫∫∫ +∞+∞ +++≤ δδ γ εεεε (20) Звідси ≤≤ → )~,~(lim)~,~( 0 εε ε uyJuyJ TT .)()()()(1 2 1 2 0 2 0 2 1 dttuCdttudttwTw T T ∫∫∫ +∞+∞ +++≤ δ γ δ (21) Тоді при ∞→T маємо, що ),()~,~( uwJuyJ ≤ .Uu∈∀ Отже, }~,~{ uy — оптимальний процес у задачі (1)–(3) із 0=ε . Тепер у попередніх міркуваннях покладемо uu ~= . Тоді внаслідок єдиності yw ~~ →ε в )];([0, HTC і маємо оцінку ,)(~|)(~|1)(~|)(~|lim 2 1 2 1 2 0 2 0 0 dttuCTydttudttu T ∫∫∫ +∞+∞+∞ → ++≤ δδ γ ε ε (22) з якої при ∞→T маємо .)(~|)(~|lim 2 0 2 0 0 dttudttu ∫∫ +∞+∞ → ≤ε ε Таким чином, uu ~~ →ε в )(0,2 ∞+L і оскільки ,)(~1)~,~(~ 2 1 TyuyJJ T εεε ε δ +≤ то .)(~1)~,~(~lim 2 10 TyuyJJ T δε ε +≤ → Отже, при ∞→T одержуємо ,=)~,~(~lim 00 JuyJJ ≤ → ε ε Наближений регулятор для еволюційного включення субдиференціального типу Системні дослідження та інформаційні технології, 2012, № 1 93 що разом із (16) гарантує збіжність 0 ~ JJ →ε , 0→ε . Припускаючи від су- противного, що збіжність йде не по всій послідовності 0→ε , можемо по- вторити попередні міркування і, внаслідок єдиності оптимального процесу }~,~{ uy , дійти до протиріччя. Теорему доведено. ВИСНОВКИ У роботі розглянено задачу оптимальної стабілізації для еволюційного включення субдиференціального типу з нелінійним доданком )(yFε , де 0>ε — малий параметр. Доведено, що вихідна задача має розв’язок за пев- них умов, накладених на параметри. За умови, що при 0=ε задача допускає оптимальний регулятор, обґрунтовано, що такий регулятор забезпечує на- ближену стабілізацію вихідної задачі при малих 0>ε . ЛІТЕРАТУРА 1. Лионс Ж.-Л. Некоторые методы решения нелинейных краевых задач / Пер. с фр. Л.Р. Волевича. — М.: Мир, 1972. — 587 с. 2. Дюво Г., Лионс Ж.-Л. Неравенства в механике и физике. — М.: Наука, 1980. — 382 с. 3. Barbu V. Nonlinear semigroups and differential equations in Banach spaces. — Ley- den: Noordhoff, 1976. — 360 p. 4. Иваненко В.И., Мельник В.С. Вариационные методы в задачах управления для систем с распределенными параметрами. — К.: Наук. думка, 1988. — 288 c. 5. Згуровский М.З., Мельник В.С., Новиков А.Н. Прикладные методы анализа и управления нелинейными процессами и полями. — К.: Наук. думка, 2004. — 588 с. 6. Zgurovsky M.Z., Mel’nik V.S., Kasyanov P.O. Evolution inclusions and variational inequalities for Earth data processing. — NY.: Springer, 2011. — 250 p. 7. Kapustya O.V., Mel’nik V.S., Valero J., Yasinsky V.V. Global attractors of multi- valued dynamical systems and evolution equations without uniqueness. — К.: Наук. думка, 2008. — 215 p. 8. Ясінський В.В., Капустян О.А. Наближені екстремальні розв’язки для еволю- ційних включень субдиференціального типу // Системні дослідження та інформаційні технології. — 2009. — № 4. — С. 109–116. 9. Капустян О.А. Задача наближеної стабілізації для параболічного включення // Журнал обчислювальної та прикладної математики. — 2011. — № 1. — С. 62–67. 10. Иосида К. Функциональный анализ. — М.: Мир, 1967. — 623 с. Надійшла 26.12.2011
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-50152
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1681–6048
language Ukrainian
last_indexed 2025-11-27T19:29:12Z
publishDate 2012
publisher Навчально-науковий комплекс "Інститут прикладного системного аналізу" НТУУ "КПІ" МОН та НАН України
record_format dspace
spelling Капустян, О.А.
Ясінський, В.В.
2013-10-05T23:56:58Z
2013-10-05T23:56:58Z
2012
Наближений регулятор для еволюційного включення субдиференціального типу / О.А. Капустян, В.В. Ясінський // Систем. дослідж. та інформ. технології. — 2012. — № 1. — С. 87-93. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.
1681–6048
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/50152
517.977
Розглянуто задачу оптимальної стабілізації для еволюційного включення субдиференціального типу з неліпшицевою многозначною функцією взаємодії eF(y), де e>0 — малий параметр. За умови, що при e=0 задача допускає оптимальний регулятор u[y], доведено, що формула u[y] забезпечує наближену стабілізацію вихідної задачі при малих e>0.
Рассматрена задача оптимальной стабилизации для эволюционного включения субдифференциального типа с нелипшицевой многозначной функцией взаимодействия eF(y), где e>0 — малый параметр. При условии, что при e=0 задача допускает оптимальный регулятор u[y], доказано, что формула u[y] обеспечивает приближенную стабилизацию исходной задачи при малых e>0.
A problem of an optimal stabilization for evolutional inclusion of subdifferential type with non-Lipschitz multi-valued interaction function eF(y), where e>0 is a small parameter, is considered. Under the condition where e=0 the problem admits optimal regulator u[y], it is proved that the formula u[y] guarantees approximated stabilization of the initial problem under small e>0.
uk
Навчально-науковий комплекс "Інститут прикладного системного аналізу" НТУУ "КПІ" МОН та НАН України
Системні дослідження та інформаційні технології
Математичні методи, моделі, проблеми і технології дослідження складних систем
Наближений регулятор для еволюційного включення субдиференціального типу
Приближенный регулятор для эволюционного включения субдифференциального типа
Close regulator for evolutional inclusion of subdifferential type
Article
published earlier
spellingShingle Наближений регулятор для еволюційного включення субдиференціального типу
Капустян, О.А.
Ясінський, В.В.
Математичні методи, моделі, проблеми і технології дослідження складних систем
title Наближений регулятор для еволюційного включення субдиференціального типу
title_alt Приближенный регулятор для эволюционного включения субдифференциального типа
Close regulator for evolutional inclusion of subdifferential type
title_full Наближений регулятор для еволюційного включення субдиференціального типу
title_fullStr Наближений регулятор для еволюційного включення субдиференціального типу
title_full_unstemmed Наближений регулятор для еволюційного включення субдиференціального типу
title_short Наближений регулятор для еволюційного включення субдиференціального типу
title_sort наближений регулятор для еволюційного включення субдиференціального типу
topic Математичні методи, моделі, проблеми і технології дослідження складних систем
topic_facet Математичні методи, моделі, проблеми і технології дослідження складних систем
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/50152
work_keys_str_mv AT kapustânoa nabliženiiregulâtordlâevolûcíinogovklûčennâsubdiferencíalʹnogotipu
AT âsínsʹkiivv nabliženiiregulâtordlâevolûcíinogovklûčennâsubdiferencíalʹnogotipu
AT kapustânoa približennyiregulâtordlâévolûcionnogovklûčeniâsubdifferencialʹnogotipa
AT âsínsʹkiivv približennyiregulâtordlâévolûcionnogovklûčeniâsubdifferencialʹnogotipa
AT kapustânoa closeregulatorforevolutionalinclusionofsubdifferentialtype
AT âsínsʹkiivv closeregulatorforevolutionalinclusionofsubdifferentialtype