2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки


Правила форума


В этом разделе нельзя создавать новые темы.

Если Вы хотите задать новый вопрос, то не дописывайте его в существующую тему, а создайте новую в корневом разделе "Помогите решить/разобраться (М)".

Если Вы зададите новый вопрос в существующей теме, то в случае нарушения оформления или других правил форума Ваше сообщение и все ответы на него могут быть удалены без предупреждения.

Не ищите на этом форуме халяву, правила запрещают участникам публиковать готовые решения стандартных учебных задач. Автор вопроса обязан привести свои попытки решения и указать конкретные затруднения.

Обязательно просмотрите тему Правила данного раздела, иначе Ваша тема может быть удалена или перемещена в Карантин, а Вы так и не узнаете, почему.



Начать новую тему Ответить на тему
 
 Краевая задача, метод Ньютона-Канторовича
Сообщение24.12.2013, 17:19 


23/05/11
26
Есть нетривиальная система нелинейных дифференциальных уравнений с некоторыми краевыми условиями на промежутке $[0,t_1]$, правый конец которого может варьироваться:

$$\begin{array}
\dot{v}&=&-\frac12\rho_0 e^{-\beta h}v\sigma_x-\overline{g}\sin\theta \\
\dot{\theta}&=&\frac12\rho_0 e^{\beta h}v\sigma_x K_\sigma sign \psi_2 - (\frac{\overline{g}}{v}-\frac{v}{R+h})\cos\theta \\
\dot{h}&=&v \sin\theta \\
\dot{\psi_1}&=&\psi_1\rho_0 e^{-\beta h}v\sigma_x-\psi_2\left[\frac12 \rho_0 e^{\beta h}v\sigma_x K_\sigma sign \psi_2 + (\frac{\overline{g}}{v^2}+\frac{1}{R+h}\cos \theta)\right]-\psi_3 \sin\theta \\
\dot{\psi_2}&=&\psi_1\overline{g}\cos\theta-\psi_2(\frac{\overline{g}}{v}-\frac{v}{R+h})\sin\theta-\psi_3 v \cos\theta \\
\dot{\psi_3}&=&-\frac12\beta\psi_1\rho_0 e^{-\beta h} v^2\sigma_x + \si_2\left[\frac12\beta\rho_0 e^{-\beta h} v\sigma_x K_\sigma sign \psi_2 +\frac{v\cos\theta}{(R+h)^2}\right] 
\end{array}$$

($\rho_0,\beta,\sigma_x,K_\sigma,R,g_0,h_{\max}$ - известные величины, $\overline{g}=\frac{g_0 R^2}{(R+h)^2}$, т.е. функция, зависящая только от $h$)
Краевые условия следующие:

$v(0)=v_0,\ \theta(0)=\theta_0,\ h(0)=h_0,\ \psi_1(t_1)=-1,\ \psi_2(t_1)=0,\ h(t_1)=h_{\max}\\ 
\psi_3(t_1)=\frac{\frac12\rho_0 e^{-\beta h_{\max}}v^2(t_1)\sigma_x+\overline{g}(t_1)\sin\theta(t_1)}{v(t_1)\sin\theta(t_1)}$

Вкратце о задаче: решалась задача оптимального торможения объекта, т.е. выбора управления, при котором минимизируется скорость в момент времени $t_1$, этот момент является моментом достижения наперед заданной высоты $h_\max$. Управление при помощи некоторых соображений найдено как $u^*=K_\sigma sign\psi_2$ (по книжке Семенова "Методы описания, анализа и синтеза нелинейных систем управления"). В итоге получилась написанная выше краевая задача, нужно найти решение (единственное) точно или приближенно.
Просто проинтегрировать систему не получится - неизвестны значения $\psi_i$ на левом конце. Научрук предложил использовать метод Ньютона-Канторовича, будет ли это оптимальным выходом, или здесь можно придумать решение проще?
Если нельзя, то вопросы возникают по использованию в данном случае этого метода. Как я понимаю, суть этого метода состоит в следующем: система дифуров интерпретируется как $F(x)=0$, где $F$ - дифференциальный оператор, а $x$ - дифференцируемая функция на $[0,t_1]$. Далее выбирается начальное приближение $x_0$, и каждое следующее ищется по формуле $x_{k+1}=x_k-(F'(x_k))^{-1} F(x_k)$, где $F'$ - производная Фреше. Вопроса два:
1) как выбирать в данном случае начальное приближение?
2) как искать производную Фреше от этого оператора (основной вопрос, на котором я и застрял)? Кажется, здесь нужно делать что-то типа линеаризации, но уверенности в этом нет.
Буду признателен за любые подсказки, заранее спасибо.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ 1 сообщение ] 

Модераторы: Модераторы Математики, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group