On the optimization formulation of the coefficient inverse problem for a parabolic equation with an additional integral condition | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2017. № 45. DOI: 10.17223/19988621/45/4

On the optimization formulation of the coefficient inverse problem for a parabolic equation with an additional integral condition

Let a controlled process be described in QT = {(x,t)e R : 0 < x < ^,0 < t < T} by the following initial-boundary value problem for a linear parabolic equation: ut -(k(x,t)ux) + q(x,t)u = f (x,t), (x,t)e QT , u| 0 = ), 0 < x < I, u*l=0 = ux\x=, = f < < . Here i, T > 0 are given numbers f (x,t)e L2 (QT), )eW2 (0,i) are given functions, k(x,t), q(x,t) are unknown coefficients, u(x,t) = (k(x,t),q(x,t)) is a control, u = u(x,t)= u(x,t;u) is the solution to the boundary value problem corresponding to the control u = u(x,t). Let us introduce a set of admissible controls V = {u(x,t) = (k(x,t),q(x,t)) e H = W, (QT)x L2 (QT): 0 < v < k(x,t) < |kx (x,t)| < |1,|kt (x,t)| <|2,0 < q0 < q(x,t) < q1 п.в.на QT}, where |> v> 0 , |1, |2 > 0 , q1 > q0 > 0 are given numbers. Let us state the following coefficient inverse problem of optimal control type: among all the admissible controls u(x,t)=(k(x,t),q(x,t))eV, find the controls u((x,t)=(k„(x,t),q,,(x,t))eV minimizing the functional t i J (u) = U K (x, t )u (x, t; u) dx - E (t) 0 0 where K(x,t),E(t) are known functions, u = u(x,t) is a control u = u(x,t) = u(x,t;u) is a generalized solution to the boundary value problem from V2 (Qt ) corresponding to the control u = u(x, t) is a given set. In the present work, the optimization formulation of the coefficient inverse problem for a parabolic equation with an additional integral condition is considered. The questions of correctness of the optimization formulation of the inverse problem are investigated. The differentiability of the objective functional is proved and the formula for its gradient is found. A necessary condition of optimality is found in the form of a variational inequality.

Download file
Counter downloads: 234

Keywords

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

Authors

NameOrganizationE-mail
Tagiev Rafig KalandarBaku State Universityr.tagiyev@list.ru
Kasumov Atakhan Rashid oglihLankaran State Universityrasid5757@mail.ru
Всего: 2

References

Тихонов А.Н. О решении некорректно поставленных задач и методе регуляризации // ДАН СССР. 1963. Т. 151. № 3. С. 501-504.
Гласко В.Б. Обратные задачи математической физики. М.: Изд-во МГУ, 1984. 112 с.
Искендеров А.Д. О вариационных постановках многомерных обратных задач математической физики // ДАН СССР. 1984. Т. 274. № 3. С. 531-533.
Алифанов О.М., Артюхин Е.А., Румянцев С.В. Экстремальные методы решения некорректных задач. М.: Наука, 1988. 288 с.
Karchevsky A.L. Properties the misfit functional for a nonlinear one-dimensional coefficient hyperbolic inverse problem // J. Inverse Ill-Posed. Probl. 1997. V. 5. No. 2. P. 139-165. DOI: https://doi.org/10.1515/jiip.1997.5.2.139. R = | |K(x,t)Ди(x,t)dx где
Кабанихин С.И., Искаков К.Т. Обоснование метода наискорейшего спуска в интегральной постановке обратной задачи гиперболического уравнения // Сиб. матем. журн. 2001. Т. 42. № 3. С. 567-584.
Кабанихин С.И., Даирбаева Г. Обратная задача нахождения коэффициента уравнения теплопроводности // Международная конференция «Обратные некорректные задачи математической физики», посвященная 75-летию академика М.М. Лаврентьева, 20-25 августа 2007 г., Новосибирск, Россия. С. 1-5.
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., 1987. 368 с.
Тагиев Р.К. Оптимальное управление коэффициентами в параболических системах // Дифференц. уравнения. 2009. Т. 45. № 10. С. 1492-1501.
Тагиев Р.К. Оптимальное управление коэффициентами квазилинейного параболического уравнения // Автоматика и телемеханика. 2009. № 11. С. 55-69.
Тагиев Р.К. Задача оптимального управления для квазилинейного параболического уравнения с управлениями в коэффициентах и с фазовыми ограничениями // Дифференциальные уравнения. 2013. Т. 49. № 3. С. 380-392.
Васильев Ф.П. Методы решения экстремальных задач. М.: Наука, 1981. 400 с.
Ладыженская О.А., Уральцева Н.Н. Линейные и квазилинейные уравнения эллиптического типа. М.: Наука, 1973, 576 с.
 On the optimization formulation of the coefficient inverse problem for a parabolic equation with an additional integral condition | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2017. № 45. DOI: 10.17223/19988621/45/4

On the optimization formulation of the coefficient inverse problem for a parabolic equation with an additional integral condition | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2017. № 45. DOI: 10.17223/19988621/45/4

Download full-text version
Counter downloads: 590