About an algorithm for solving the speed problem in linear systems with convex restrictions on phase variables and control

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

The problem optimal speed control is investigated in the case when the process is described by a system of linear ordinary differential equations with nonlinear convex restrictions on phase variables and control. By moving from n-dimensional Euclidean space to Hilbert space, the optimal control problem with restrictions on phase variables and control is reduced to an optimal speed problem without restrictions. It is shown that the reachability region in the new space is a convex set. To solve the resulting problem, a modified method of separating hyperplanes is used. One of the key points of this method, on which the convergence speed of the algorithm depends, is finding the normal to the separating hyperplane. In this work, this normal at each iteration is constructed by minimizing a distance-type functional on the convex hull of points supporting the reachability set obtained at previous iterations. After finding the normal to the separating hyperplane, a hyperplane supporting the reachable region is constructed, which is then continuously transferred in increasing time and the first moment in time is found at which the supporting hyperplane reaches the given end point. This moment  is taken as the next approximation to the performance time. A theorem is formulated on the convergence of successive approximations in time to the value of the performance time and on the weak convergence of a sequence of controls to an optimal control. The algorithm is tested by solving the problem of external heating of an unlimited plate to a given temperature in a minimal time, taking into account restrictions on tensile and compressive thermal stresses. The results of a computational experiment are presented.
 

Авторлар туралы

Nikolay Morozkin

Ufa University of Science and Technology

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: MorozkinND@mail.ru
ORCID iD: 0009-0002-5051-7094

D. Sc. (Phys.-Math.)Professor, Department of Mathematical and Computer Modeling
Ресей, 32 Zaki-Validi St., Ufa 450076, Russia

Vladislav Tkachev

Ufa University of Science and Technology

Email: tvi-vlad@mail.ru
ORCID iD: 0009-0002-8461-3252

Ph. D. (Phys.-Math.), associate professor,Department of Mathematical and Computer Modeling
Ресей, 32 Zaki-Validi St., Ufa 450076, Russia

Nikita Morozkin

Ufa University of Science and Technology

Email: nnm_89@mail.ru
ORCID iD: 0009-0005-3162-5403

Ph. D. (Phys.-Math.), associate professor,Department of Mathematical and Computer Modeling

Ресей, 32 Zaki-Validi St., Ufa 450076, Russia

Әдебиет тізімі

  1. N. N. Krasovsky, "[On one problem of regulation adjustment]", Applied Mathematics and Mechanics, 21:5 (1957), 670–677.
  2. L.W. Neustadt, "Synthesizing of Time Optimal Control Systems", Math. Anal, and Appl., 1:4 (1960), 484–992. doi: 10.1016/0022-247X(60)90015-9
  3. J. P. La Salle, "The time optimal control problem", Contribution to the Theory of Nonlinear oscillations., 5, Baltimore, 1959, 30.
  4. J. H. Eaton, "An Iterative Solution to Time Optimal Control", Math. Anal, and Appl., 5:2 (1962), 329–344.
  5. B. N. Pshenichny, "Numerical method for calculating optimal performance for linear systems", USSR Computational Mathematics and Mathematical Physics, 4:1 (1964), 52–60. doi: 10.1016/0041-5553(64)90216-2
  6. E. J. Fadden , E. G. Gilbert, "Computational Aspects of the Time-Optimal Control Problem", Computing methods in optimization problems, Academic Press, New York, 1964, 167–182.
  7. B. N. Pshenichny, L. A. Sobolenko, "Accelerated method for solving the problem of linear speed", Journal of Computational Mathematics and Mathematical Physics, 8:6 (1968), 1345–1351. doi: 10.1016/0041-5553(68)90107-9
  8. N. E. Kirin, "On one numerical method in the problem of linear speed-responses", Methods of calculations, Leningrad State University, L., 1963, 67–74.
  9. N. E. Kirin, "Computational methods of optimal control theory", 1968, 144.
  10. N. E. Kirin, "Methods of successive estimates in problems of optimization of controlled systems", 1975, 160.
  11. N. D. Morozkin, "On the convergence of some algorithms for solving the linear speed problem", Mathematical methods of analysis of controlled processes, Leningrad State University, L., 1986, 147–154.
  12. N. D. Morozkin, "Optimal control of one-dimensional heating taking into account phase constraints", Mathematical modeling, 8:3 (1996), 91-110.
  13. V. G. Boltyansky, Matematicheskaya metody optimal'nogo upravleniya [Mathematical methods of optimal control], Nauka, Moscow, 1969, 408 p.
  14. V. G. Karmanov, Matematicheskoe programmirovanie [Mathematical programming], Fizmatlit, Moscow, 2004, 264 p.
  15. F. P. Vasiliev, Metody optimizatsii [Optimization methods]. In 2 books. Part II., MCNO, Moscow, 2011, 433 p.
  16. R. P. Fedorenko, Priblizhennoe reshenie zadach optimal'nogo upravleniya [Approximate solution of optimal control problems], Nauka, Moscow, 1978, 488 p.
  17. N. D. Morozkin, "The convergence of finite-dimensional approximations in the problem of the optimal one-dimensional heating taking phase constraints into account", Comput. Math. Math. Phys., 36:10 (1996), 1331-1339.
  18. M. I. Filonenko-Borodich, Mekhanicheskie teorii prochnosti [Mechanical Theories of Strength], Moscow State University, Moscow, 1961, 92 p.
  19. V. M. Vigak, Upravleniye temperaturnymi napryazheniyami i peremeshcheniyami [Control of temperature stresses and displacements], Nauk. dumka, Kyiv, 1988, 318 p.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML

© Morozkin N.D., Tkachev V.I., Morozkin N.N., 2025

Creative Commons License
Бұл мақала лицензия бойынша қолжетімді Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».