Численный метод и программный комплекс для поиска экстремали в задачах оптимального управления на основе процедуры продолжения по параметру
Диссертация
На основе предложенного метода разработан программный комплекс для решения задач оптимального управления с линейной и нелинейной динамикой, с функционалами интегрального и терминального вида, с различными типами краевых условий, геометрическими ограничениями на управление и смешанными ограничениями. Програмный комплекс предоставляет возможности для обработки полученных результатов, а также вывода… Читать ещё >
Список литературы
- Аввакумов С.Н. Гладкая аппроксимация выпуклых компактов // Труды Института математики и механики УрО РАН. Екатеринбург. 1996. Т.4. С. 184−200.
- Аввакумов С.Н. Решение гладкой линейной задачи быстродействия методом продолжения по параметру с обратной связью. // Некотор. вопр. вычисл. мат., мат. физ. и прогр. обеспеч. — М.: Изд-во Моск. ун-та. 1988. С. 52−54.
- Аввакумов С.Н., Киселев Ю. Н. Некоторые алгоритмы оптимального управления // Труды Института Математики и Механики УрО РАН. Екатеринбург. 2006. Т.12. №. С. 1−15.
- Аввакумов С.Н., Киселев Ю. Н., Орлов М. В. Методы решения задач оптимального управления на основе принципа максимума Понтрягина // Труды Математического Института им. В. А. Стеклова РАН. 1995. Т.211. С. 3−31.
- Антоник В.Г., Срочко В. А. Решение задач оптимального управления // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1992. Т.32, т. С. 979−991.
- Арутюнов А.В. К теории принципа максимума в задачах оптимального управления с фазовыми ограничениями // ДАН СССР. 1989. Т.304, т. с. п-14.
- Арушанян О.В., Залеткин С. Ф. Численное решение обыкновенных дифференциальных уравнений па Фортране. — М.: Изд-во Моск. унта, 1990.
- Асеев С.М. К теории необходимых условий оптимальности для задач с фазовыми ограничениями // Труды математического Института им. В. А. Стеклова РАН. 1998. Т.220. С. 35−44.
- Атанс М., Фалб П. Оптимальное управление. — М.: Машиностроение, 1968.
- Афанасьев А.П. Продолжение траекторий в оптимальном управлении. — М.: Эдиториал УРСС. — Труды Института Системного Анализа РАН. 2005. Т.17.
- Бахвалов Н.С., Жидков Н. П., Кобельков Г. М. Численные методы. — М.: БИНОМ Лаборатория знаний, 2003.
- Беллман Р., Калаба Р. Квазилинеаризация и нелинейные краевые задачи. М.: Мир, 1968.
- Болдырев В.И. Метод кусочно-линейной аппроксимации для решения задач оптимального управления / / Дифференциальные уравнения и процессы управления. 2004. № 1. С. 28−123(http://www.neva.ru/journal).
- Болтянский В.Г. Математические методы оптимального управления. — М.: Наука, 1969.
- Брайсон А., Хо Ю. Прикладная теория оптимального управления. — М.: Мир, 1972.
- Васильев О.В. Методы оптимизации в функциональных пространствах. Иркутск: Изд-во Иркутского Университета, 1979.
- Васильев О.В., Терлецкий В. А. Оптимальное управление краевой задачей // Труды Математического Института им. В. А. Стеклова РАН. 1995. Т.211. С. 121−130.
- Васильев Ф.П. Методы оптимизации. — М.: Факториал пресс, 2002.
- Васильев Ф.П. Методы решения экстремальных задач. — М.: Наука, 1981.
- Васильев Ф.П. Численные методы решения экстремальных задач. — М.: Наука, 1988.
- Габасов Р., Кириллова Ф. М. Качественная теория оптимальных процессов. — М.: Наука, 1971.
- Гамкрслидзе Р.В. Оптимальные процессы управления при ограниченных фазовых координатах // Изв. АН СССР, сер. мат. 1960. Т.24, № 3. С. 315−365.
- Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. — М.: Мир, 1985.
- Гиндес В.Б. Один метод последовательных приближений для решения линейных задач оптимального управления // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1970. Т.10, № 1. С. 216−223.
- Грачев Н.И., Евтушенко Ю. Г. Библиотека программ для решения задач оптимального управления // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1979. Т.19, № 2. С. 367−387.
- Грачев Н.И., Фильков А. Н. Алгоритмические основы оптимизации управляемых систем с разрывной правой частью. — М.: ВЦ АН СССР, 1988.
- Грачев Н.И., Фильков А. Н. Решение задач оптимального управление в системе ДИСО. М.: ВЦ АН СССР, 1986.
- Григолюк Э.И., Шалашилин В. И. Проблемы нелинейного деформирования. — М.: Наука, 1988.
- Давиденко Д.Ф. Об одном новом методе решения систем нелинейных уравнений // Доклады АН СССР. 1953. Т.88. С. 601−602.
- Давиденко Д.Ф. О приближенном решении систем нелинейных уравнений // Украинский мат. журнал. 1953. Т.5. № 2. С. 196−206.
- Демьянов В.Ф., Рубинов A.M. Приближенные методы решения экстремальных задач. JL: Изд-во Ленинградского Государственного Университета, 1968.
- Дикусар В.В. Задачи на экстремум при наличии ограничений // Со-росовский Образовательный Журнал. 1999. № 1. С. 117−123.
- Дикусар В.В., Милютин А. А. Качественные и численные методы в принципе максимума. — М.: Наука, 1989.
- Дикусар В.В., Кошька М., Фигура А. Метод продолжения по параметру при решении краевых задач в оптимальном управлении // Дифференциальные уравнения. 2001. Т.37, № 4. С. 453−457.
- Дмитрук А.В., Милютин А. А., Осмоловский Н. П. Принцип максимума в оптимальном управлении. — М.: Изд-во механико-математического факультета МГУ, 2004.
- Дубовицкий А.Я., Милютин А. А. Задачи на экстремум при наличии ограничений // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1965. Т.5, т. С. 395−453.
- Евтушенко Ю.Г. Методы решения экстремальных задач и их применение в системах оптимизации. — М.: Наука, 1982.
- Евтушенко Ю.Г., Жадан В. Г. Барьерно-проективные и барьерно-ныотоновские численные методы оптимизации (случай нелинейного программирования). — М.: ВЦ АН СССР, 1991.
- Ермольев Ю.М., Гуленко В. П. О численных методах решения задач оптимального управления // Кибернетика. 1966. NQ1. С. 72−78.
- Жулин С.С. Применение метода продолжения по параметру для решения сложных задач оптимального управления // Сборник статей молодых ученых факультета ВМиК МГУ, — М.: Издательский отдел факультета ВМиК МГУ- МАКС-Пресс. 2006. Вып. 3. С. 65−76.
- Жулин С.С. Метод продолжения по параметру и его приложение к задачам оптимального управления // Вычислительные методы и программирование. 2007. Т. 8. С. 205−217 (http://num-meth.srcc.msu.ru/).
- Жулин С.С. Численное решение П-систем для задач оптимального управления с фазовыми и смешанными ограничениями // Сборник статей молодых ученых факультета ВМиК МГУ, — М.: Издательский отдел факультета ВМиК МГУ- МАКС-Пресс. 2007. Вып. 4. С. 48−56.
- Жулин С.С. Метод продолжения по параметру для поиска экстремали в задаче оптимального управления // Дифференциальные уравнения. 2007. Т. 43, № 11. С. 1460−1469.
- Жулин С.С. Метод продолжения по параметру с коррекцией и его приложения // Прикладная математика и информатика. Сборник статей, — М.: Издательский отдел факультета ВМиК МГУ. 2009. № 30. С. 55−94.
- Исаев В.К., Сонин В. В. Об одной модификации метода Ньютона численного решения краевых задач // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1963. Т. З, № 6. С. 1114−1116.
- Кирия B.C. Движение тел в сопротивляющихся средах // Труды Тбилисского гос. ун-та, № 44, 1951, С. 1−20.
- Киселев Ю.Н. Оптимальное управление. — М.: Изд-во МГУ, 1988.
- Киселев Ю.Н. Построение точных решений для нелинейной задачи оптимального быстродействия специального вида // Фундаментальная и прикладная математика. 1997. Т. З, Вып. 3. С. 847−868.
- Киселев Ю.Н. Схема продолжения по параметру в нелинейной задаче быстродействия // Вестник Моск. ун-та, Сер. 15. 1990. № 2. С. 51−52.
- Киселев Ю.Н., Аввакумов С. Н., Орлов М. В. Оптимальное управление. Линейная теория и приложения: Учебное пособие. — М.: МАКС Пресс, 2007. 272 с.
- Киселев Ю.Н., Орлов М. В. Численные алгоритмы линейных быстродействий // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1991. Т.31, № 12. С. 1763−1771.
- Киселев Ю. Н, Орлов М. В. Метод потенциалов в линейной задаче быстродействия // Дифференциальные Уравнения. 1996. Т.32, № 1. С. 44−51.
- С. Д. Красников, Е. Б. Кузнецов. Параметризация численного решения нелинейных краевых задач // Матем. моделирование. 2006. Т.18, № 9. С. 3−16.
- Красносельский М.А., Вайникко Г. М., Забрейко П. П., Рутицкий Я. В., Стеценко В. Я. Приближенное решение операторных уравнений. — М.: Наука, 1969.
- Красовский Н.Н. Теория управления движением. — М.: Наука, 1968.
- Кротов В.Ф., Гурман В. И. Методы и задачи оптимального управления. — М.: Наука, 1973.
- Кузнецов Е.Б. Наилучшая параметризация при построении кривых //Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2004. Т.44, № 9. С. 1540—1551.
- Ли Э.В., Маркус Л. Основы теории оптимального управления. — М.: Наука, 1972.
- Моисеев Н.Н. Численные методы в теории оптимальных систем. — М.: Наука, 1971.
- Моисеев Н.Н. Элементы теории оптимальных систем. — М.: Наука, 1975.
- Ортега Дж., Рейнболт В. Итерационные методы решения нелинейных систем уравнений со многими неизвестными. — М.: Мир, 1975.
- Полак Э. Численные методы оптимизации. Единый подход. — М.: Мир, 1974.
- Понтрягин Л.С., Болтянский В. Г., Гамкрелидзе Р. В., Мищенко Е. Ф. Математическая теория оптимальных процессов. — М.: Наука, 1969.
- Розоноэр Л.И. Принцип максимума JI.C. Понтрягина в теории оптимальных систем I—III // Автоматика и телемеханика. 1959. Т.20. № 10, С. 1320−1334. № 11, С. 1441−1458. № 12, С. 1561−1578.
- Рябов А.Ю., Орлов М. В. Графический пакет ТАЙМЕР для решения линейной задачи быстродействия. — М.: Центр Диалог, МГУ. 1992.
- Срочко В.А. Итерационные методы решения задач оптимального управления. — М.: Физматлит, 2000.
- Стрекаловский А.С. О невыпуклых задачах оптимального управления // Вестник Моск. ун-та. Сер. 15. 1993. № 1. С. 9−13.
- Стрекаловский А.С. Поиск глобального решения в невыпуклых задачах оптимизации. Дис. д-ра физ.-мат. наук. — Иркутск, 1992.
- Стрекаловский А.С. Элементы невыпуклой оптимизации. РАН, сиб. отд. Ин-т динамики систем и теории управления. — Новосибирск: Наука, 2003.
- Табак Д., Кус Б. Оптимальное управление и математическое программирование. — М.: Наука, 1975.
- Тихонов А.Н., Галкин В. Я., Заикин П. Н. О прямых методах решения задач оптимального управления // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1967. Т.7, № 2. С. 416−423.
- Тятюшкин А.И. Численные методы и программные средства оптимизации управляемых систем. — Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1992.
- Федоренко Р.П. Приближенное решение задач оптимального управления. — М.: Наука, 1978.
- Филиппов А.Ф. Дифференциальные уравнения с разрывной правой частью. — М.: Наука, 1985.
- Фок В. А. Дифракция волн вокруг земной поверхности. — M.-JL: изд. АН СССР, 1946.
- Хайрер Э., Ваннер Г. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений. Жесткие и дифференциально-алгебраические задачи. — М.: Мир, 1999.
- Хапаев М.М. Сингулярные дифференциальные уравнения в задачах управления и минимизации // Труды Математического Института им. В. А. Стеклова РАН. 1995. Т.211. С. 411−418.
- Хофер Э., Лундерштедт Р. Численные методы оптимизации. — М.: Машиностроение, 1981.
- Черноусько Ф.Л., Баничук Н. В. Вариационные задачи механики и управления. Численные методы. — М.: Наука, 1973.
- Шалашилин В.И. Метод продолжения по параметру и его применение к задаче больших прогибов непологой круговой арки // Изв. АН СССР. Механика тверд, тела. 1979. № 4. С. 178−184.
- Шалашилин В.И., Кузнецов Е. Б. Метод продолжения решения по параметру и наилучшая параметризация. — М.: Эдиториал УРСС, 1999.
- Шаманский В.Е. Методы численного решения краевых задач на ЭЦВМ. — Киев: Наукова Думка, 1966.
- Шидловская Н.А. Применение метода дифференцирования по параметру к решению нелинейных уравнений в банаховых пространствах // Уч. зап. Львовского гос. ун-та, сер. матем. н., 1958, № 33, С. 3−17.
- Allgower E.L., Bates D.J., Sommese A.J., Wampler C.W. Solution of polynomial systems derived from differential equations // Computing. 2006. V.76, №. P. 1−10.
- Allgower E.L., Georg K. Introduction to numerical continuation methods. Berlin, New York: Springer-Verlag, 1990. (Reprinted as volume 45 of Classics in Applied Mathematics. SIAM, Philadelphia, PA, 2003).
- Allgower E.L., Georg K. Numerically stable homotopy methods without an extra dimension. 1988.
- Balakrishnan A.V. On a new computing technique in optimal control // SIAM Journal on Control. 1968. V.6, № 2. P. 149−173.
- Bates D.J. Theory and applications in numerical algebraic geometry. Ph.D. Dissertation, University of Notre Dame, Indiana, 2006. (http://www.nd.edu/~dbatesl/preprints/batesthesis.pdf).
- Bates D.J., Sommese A.J., Wampler C.W. Multiprecision path tracking // Submitted to SIAM J. Numer. Anal, (http: //www.nd.edu/~dbatesl / preprints/amp. pdf).
- Betts J.T. SOCS: the sparse optimal control software family. Boeing, Tech. Rep., 1996.
- Bonnard В., Caillau J-B. Introduction to nonlinear optimal control. Lecture notes, Formation en Automatique a Paris Graduate Paris School on Control, 2005.
- Bonnard В., Caillau J-B., Dujol R. Continuation methods and single input time optimal orbital transfer. Institut de Mathematiques de Bourgogne, Preprint, 2006. http: / / math. u-bourgogne.fr/topo/prepub/continuation.pd?
- Bosarge W. Infinite dimensional iterative methods and applications. IBM Houston Sci. Center Rept 320. Houston, Texas, 1968.
- Catinas E. The inexact, inexact perturbed and quasi-Newton methods are equivalent models // Mathematics of Computation. 2004. V.74, № 249. P.291−301.
- Clarke F.H. The maximum principle under minimal hypoteses // SIAM Journal on Control and Optimization. 1976. V.14, № 2. P. 1078−1091.
- Decarolis F., Mayer R., Santamaria M. Homotopy Continuation Methods: An Algorithm for the Fixed Point and Newton Homotopy Methods with Some Examples, The University of Chicago, Preprint, 2005.
- Dembo R.S., Eisenstat S.C., Steihaug T. Inexact Newton methods // SIAM J. Numer. Anal. 1982. V.19, P. 400−408.
- Dunlavy D.M., O’Leary D.P. Homotopy optimization methods for global optimization. 2005. Preprint. (http://www.cs.umd.edu/~oleary/tr/4773.pdf).
- Ehtamo H., Raivio Т., Hamalainen R.P. A continuation method for minimum time problems. Helsinki University of Technology, Systems Analysis Laboratory Research Report, E3 March 2000.
- Gamkrelidze R.V. On some extremal problems in the theory of differential equations with applications to the theory of optimal control // SIAM Journal on Control. 1965. V.3. P. 106−128.
- Gergaud J., Haberkorn T. Homotopy method for mininum consumption orbit transfer problem // ESAIM Control Opt. and Calc. of Var. 2006. V.40, №.
- Hartl R.F., Sethi S.P., Vicson R.G. A survey of the maximum principles for optimal control problems with state constraints // SIAM Review. 1995. V.37, №. P. 181−218.
- Jennings L.S., Fisher M.E., Teo K.L., Goh C.J. MISER3 optimal control software: theory and user manual. 2002. (http: / / www.cado.uwa.edu.au / miser/manual.html).
- Keller H.B. Global homotopies and Newton methods // Recent advances in numerical analysis. New York, London: Academic Press. 1978. P. 73−94.
- Kelley C.T. Iterative methods of optimization. SIAM: Frontiers in Applied Mathematics 18. 1999.
- Kelley C.T., Sachs E.W. Approximate quasi-Newton method // Mathematical programming. 1990. V.48, № 1. P. 41−70.
- Klatte D., Kummer B. Nonsmooth equations in optimization. Kluwer Academic Publishers, 2002.
- Lahaye M.E. Solution of system of transcendental equations // Acad. Roy. Belg. Bull. CI. Sci. 1948. V.5. P. 805−822.
- Lange K. Optimization. New York: Springer-Verlag, 2004.
- Makowski K., Neustadt L.W. Optimal control problems with mixed control-phase variable equality and inequality constraints // SIAM Journal on Control. 1974. V.12, №. P. 184−228.
- Martinez J.M. Quasi-inexact-Newton methods with global convergence for solving constrained nonlinear systems. Nonlinear Analysis, Theory, Methods and Applications 30. P. 1−8.
- Morini B. Convergence behaviour of inexact Newton methods // Mathematics of Computation. 1999. V.68, № 228. P.1605−1613.
- Morrison D.D., Riley J.D., Zancanaro J.F. Multiple shooting method for two-point boundary value problems // Communications of ACM. 1962. P. 613−614.
- Nocedal J., Wright S.J. Numerical optimization. Springer-Verlag, 1999.
- Percell P. Note on a global homotopy // Numer. Funct. Anal. Optim. 1980. №. P. 99−106.
- Polak E. An historical survey of computational methods in optimal control // SIAM Review. 1973. V.15, № 2. P. 553−584.
- Press W.H., Teukolsky S.A., Vetterling W.T., Flannery B.P. Numerical recipes in C. Cambridge University Press, 1992.
- Rao A.V. Users Manual for GPOCS: A MATLAB Implementation of the Gauss Pseudospectral Method for Solving Multiple-Phase Optimal Control Problems. Feb. 2008.
- Roberts S., Shipman J. Continuation in shooting methods for two-point boundary value problems //J. Math. Anal. Appl. 1967. V.18, P. 45−58.
- Rockafellar R.T. Augumented Lagrange multiplier functions and duality in nonconvex programming // SIAM Journal on Control. 1974. V.12, № 2. P. 268−285.
- M. Ross. Users Manual For DIDO: A MATLAB Application Package for Solving Optimal Control Problems / / Naval Postgraduate School, Monterey, CA, Tech. Rep. 0401.0, Feb. 2004. http://tomlab.biz/docs/DIDOManualPRl.pdf
- Saigal R., Todd M.J. Efficient acceleration techniques for fixed point algorithms // SIAM Journal on Numerical Analysis. 1978. V.15, № 5. P. 997−1007.
- Stryk О. DIRCOL: a direct collocation method for the numerical solution of optimal control problems. 1999. (http://www.sim.informatik.tu-darmstadt.de/sw/dircol/dircol pub. html).
- Watson L.T. Numerical linear algebra aspects of globally convergent homotopy methods // SIAM Review. 1986. V.28, № 4. P. 529−545.
- Watson L.T. Theory of globally convergent probability-one homotopies for nonlinear programming // SIAM Journal on Optimization. 2000. V.ll. P. 761−780.
- Weiser M. Function Space Complementarity Methods for Optimal Control Problems. Dissertation eingereicht am Fachbereich Mathematik und Informatik der Freien Universitat, Berlin, 2001. (http://www.diss.fu-berlin.de/2001/189/index.html).