On an optimal control problem for a parabolic equation with an integral condition and controls in coefficients | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2016. № 3(41).

On an optimal control problem for a parabolic equation with an integral condition and controls in coefficients

In this paper, an optimal control problem for a parabolic equation with an integral boundary condition and controls in coefficients is considered. Let it be required to minimize the functional i J() = f I м(,T; и) - У(x) | dx 0 on the solutions м = м( x, t) = м( x, t; o) of the boundary value problem ut - (k (x, t )mx )x + q( x, t )m = f (x, t), (x, t) е QT ={(x,t):0 < x < 1, 0 < t < T} м (x,0) = ф(x), 0 < x < I, i mx(0,t) = 0, k(l,t)ux(I,t) = f H(x)mx(x,t)dx + g(t), 0 < t < T, 0 corresponding to all allowable controls о = o(x,t) = (k(x,t), q(x,t)) from the set V = {u( x, t) = (k (x, t), q( x, t)) е H = W2(QT) x L2(QT) :0 < v < k (x, t )< ц, |kx (x, t)<^1, |kt (x, t) <ц2 |q (x, t)| <ц3 a.e. on QT}. Here, l,T,v,ц,ц1, ц2, >0 are given numbers and y(x),ф(x)е №^(0,1), H(x)е W2(0,1), f (x, t )е L2(Qt ), and g (t )е№2'(0,Г) are known functions. The work deals with problems of correctness in formulating the considered optimal control problem in the weak topology of the space H = W2^(QT) x L2(QT). Examples showing that this problem is incorrect in the general case in the strong topology of the space H are presented. The objective functional is proved to be continuously Frechet differentiable and a formula for its gradient is found. A necessary condition of optimality is established in the form of a variational inequality.

Download file
Counter downloads: 287

Keywords

оптимальное управление, параболическое уравнение, интегральное граничное условие, условие оптимальности, optimal control, parabolic equation, integral boundary condition, optimality condition

Authors

NameOrganizationE-mail
Tagiyev Rafiq KalandarBaku State Universityr.tagiyev@list.ru
Gashimov Sadiq AkifBaku State Universitys.hashimov@list.ru
Gabibov Vaxab MextiLenkaran State Universityvahab.hebibov@mail.ru
Всего: 3

References

Ионкин Н.И. Решение краевой задачи теории теплопроводности с неклассическим краевым условием // Дифференц. уравнения. 1977. Т. 13. № 2. С. 294-304.
Самарский А.А. О некоторых проблемах теории дифференциальных уравнений // Дифференц. уравнения. 1980. Т. 16. № 11. С. 1925-1935.
Нахушев А.З. Уравнения математической биологии. М.: Высшая школа, 1995. 301 с.
Иванчов Н.И. Краевые задачи для параболического уравнения с интегральными условиями // Дифференц. уравнения. 2004. Т. 40. № 4. С. 547-564.
Кожанов А.Н. О разрешимости краевой задачи с нелокальным граничным условием для линейных параболических уравнений // Вестн. Самар. гос. тех. ун-та. Сер.: Физ.-мат. науки. 2004. № 30. С. 63-69. DOI 10.14498/vsgtu308.
Пулкина Л.С. Неклассические уравнения математической физики. Новосибирск: Изд-во Ин-та мат. СО РАН, 2005. С. 231-239.
Данилкина О.Ю. Об одной нелокальной задаче для уравнения теплопроводности с интегральным условием // Вестн. Самар. гос. тех. ун-та. Сер.: Физ.-мат. науки. 2007. № 1(14). С. 5-9.
Лионс Ж.-Л. Оптимальное управление системами, описываемыми уравнениями с частными производными. М.: Мир, 1972. 416 с.
Серовайский С.Я. Задачи оптимального управления в коэффициентах для уравнения параболического типа // Изв. вузов. Сер. матем. 1982. № 12. С. 44-50.
Искендеров А.Д.,Тагиев Р.К. Задачи оптимизации с управлениями в коэффициентах параболического уравнения // Дифференц. уравнения. 1983. Т. 19. № 8. С. 1324-1334.
Тагиев Р.К. Оптимальное управление коффициентами в параболических системах // Дифференц. уравнения. 2009. Т. 45. № 10. С. 1492-1501.
Тагиев Р.К. Задача оптимального управления для квазилинейного параболического уравнения с управлениями в коэффициентах и с фазовыми ограничениями // Диффе-ренц. уравнения. 2013. Т. 49. № 3. С. 380-392. DOI 10.1134/S0374064113030138.
Hem R.J. Optimal control of the convective velocity coefficient in a parabolic problem // Nonlinear Anal. 2005. V. 63. P. 1383-1390.
Тагиев Р.К., Гашимов С.А. Задача оптимального управления в коэффициентах параболического уравнения при наличии фазовых ограничений // Автоматика и телемеханика. 2015. № 8. С. 27-45.
Ладыженская О.А. Краевые задачи математической физики. М.: Наука, 1973. 408 с.
Ладыженская О.А.,Солонников В.А.,Уральцева Н.Н. Линейные и квазилинейные уравнения параболического типа. М.: Наука, 1967. 736 с.
Лионе Ж.Л. Управление сингулярными распределенными системами. М.: Мир, 1987. 368 с.
Васильев Ф.П. Методы решения экстремальных задач. М.: Наука, 1981. 400 с.
 On an optimal control problem for a parabolic equation with an integral condition and controls in coefficients | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2016. № 3(41).

On an optimal control problem for a parabolic equation with an integral condition and controls in coefficients | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2016. № 3(41).

Download full-text version
Counter downloads: 671