Nghiên cứu nghiệm β nhớt của phương trình Hamilton-Jacobi và ứng dụng trong điều khiển tối ưu

• Tác giả: Phan Trọng Tiến
• Người hướng dẫn: TS. Trần Văn Bằng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2
• Chuyên ngành: Toán Giải tích
• Đề tài: Nghiệm β Nhớt Trong Phương Trình Hamilton-Jacobi Và Ứng Dụng Điều Khiển Tối Ưu
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU. MỞ ĐẦU
• 1. β -DƯỚI VI PHÂN
• 2. NGHIỆM β -NHỚT CỦA PHƯƠNG TRÌNH HAMILTON-JACOBI TRONG KHÔNG GIAN BANACH
• 3. ỨNG DỤNG CỦA NGHIỆM β -NHỚT ĐỐI VỚI BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU
• 4. PHƯƠNG TRÌNH HAMILTON-JACOBI VỚI BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU TRÊN KHỚP NỐI VỚI HÀM CHI PHÍ KHÔNG BỊ CHẶN
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

I. Giới thiệu về nghiệm β nhớt

Nghiên cứu nghiệm β -nhớt trong phương trình Hamilton-Jacobi là một lĩnh vực quan trọng trong toán học ứng dụng, đặc biệt trong các bài toán điều khiển tối ưu. Phương trình này thường không có nghiệm cổ điển, do đó, việc tìm kiếm các loại nghiệm yếu như nghiệm nhớt trở nên cần thiết. Nghiệm nhớt được định nghĩa thông qua các khái niệm dưới vi phân, cho phép mở rộng khả năng tìm kiếm nghiệm cho các phương trình phi tuyến. Theo lý thuyết, nghiệm nhớt không chỉ là một hàm liên tục mà còn thỏa mãn các bất đẳng thức vi phân, điều này giúp xác định tính duy nhất và sự tồn tại của nghiệm trong không gian Banach. Việc nghiên cứu này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực như cơ học và kinh tế.

1.1. Tính chất của nghiệm β nhớt

Nghiệm β -nhớt có những tính chất đặc biệt, bao gồm tính duy nhất và sự ổn định. Tính duy nhất của nghiệm được chứng minh thông qua các phương pháp như nguyên lý biến phân trơn. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng nghiệm nhớt tồn tại trong lớp hàm liên tục và bị chặn, đồng thời có thể mở rộng cho các lớp hàm không bị chặn. Điều này cho thấy rằng nghiệm nhớt không chỉ là một khái niệm trừu tượng mà còn có thể áp dụng trong thực tiễn. Sự ổn định của nghiệm cũng được nghiên cứu kỹ lưỡng, cho thấy rằng nghiệm nhớt có thể duy trì tính chất của nó dưới các perturbations nhỏ trong dữ liệu đầu vào.

II. Ứng dụng của nghiệm β nhớt trong bài toán điều khiển tối ưu

Nghiệm β -nhớt đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết các bài toán điều khiển tối ưu. Theo nguyên lý quy hoạch động, hàm giá trị của bài toán điều khiển tối ưu có thể được xác định thông qua nghiệm của phương trình Hamilton-Jacobi-Bellman. Tuy nhiên, hàm giá trị thường không khả vi, do đó, việc sử dụng nghiệm nhớt để nghiên cứu hàm giá trị trở thành một phương pháp hiệu quả. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hàm giá trị có thể là nghiệm β -nhớt duy nhất của một phương trình Hamilton-Jacobi tương ứng. Điều này không chỉ giúp xác định các điều kiện cần và đủ cho bài toán điều khiển tối ưu mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới trong không gian vô hạn chiều.

2.1. Tính chất của hàm giá trị trong bài toán điều khiển tối ưu

Hàm giá trị trong bài toán điều khiển tối ưu có những tính chất đặc biệt, bao gồm tính liên tục và Lipschitz. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hàm giá trị có thể có độ tăng không quá hàm mũ hoặc hàm đa thức, tùy thuộc vào các giả thiết của bài toán. Điều này cho phép xây dựng các điều kiện cần và đủ cho một điều khiển tối ưu, từ đó giúp tối ưu hóa các quyết định trong thực tiễn. Việc chứng minh tính liên tục của hàm giá trị trên các khớp nối cũng là một điểm quan trọng, cho thấy rằng nghiệm nhớt có thể được áp dụng hiệu quả trong các bài toán phức tạp hơn.

III. Kết luận và triển vọng nghiên cứu

Nghiên cứu nghiệm β -nhớt trong phương trình Hamilton-Jacobi không chỉ mở rộng lý thuyết toán học mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực khác nhau. Các kết quả đạt được từ nghiên cứu này đã được công bố và báo cáo tại nhiều hội thảo quốc tế, cho thấy tính khả thi và giá trị thực tiễn của nó. Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc mở rộng các giả thiết hiện có và áp dụng nghiệm nhớt trong các bài toán điều khiển tối ưu phức tạp hơn, đặc biệt là trong các không gian vô hạn chiều. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiểu biết về lý thuyết mà còn có thể tạo ra các ứng dụng mới trong thực tiễn.

3.1. Hướng nghiên cứu tương lai

Hướng nghiên cứu tương lai có thể bao gồm việc áp dụng nghiệm β -nhớt trong các bài toán điều khiển tối ưu ngẫu nhiên và các bài toán có hàm chi phí không bị chặn. Việc mở rộng các giả thiết về hàm chi phí và nghiên cứu tính chất của nghiệm trong các không gian khác nhau sẽ là những thách thức lớn. Ngoài ra, việc phát triển các phương pháp mới để chứng minh tính duy nhất và sự tồn tại của nghiệm cũng sẽ là một lĩnh vực nghiên cứu hấp dẫn trong tương lai.