Luận án về nghiệm β của phương trình Hamilton-Jacobi và ứng dụng trong điều khiển tối ưu

• Người hướng dẫn: TS. Trần Văn Bằng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2
• Chuyên ngành: Toán
• Đề tài: Nghiệm β -nhớt của phương trình Hamilton-Jacobi trong điều khiển tối ưu
• Loại tài liệu: luận án
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• Lời cam đoan
• 1. CHƯƠNG 1: β -DƯỚI VI PHÂN
• 2. CHƯƠNG 2: NGHIỆM β -NHỚT CỦA PHƯƠNG TRÌNH HAMILTON-JACOBI TRONG KHÔNG GIAN BANACH
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ SỰ TỒN TẠI NGHIỆM β -NHỚT
• 4. CHƯƠNG 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 phương trình Hamilton Jacobi

Phương trình Hamilton-Jacobi là một trong những phương trình đạo hàm riêng phi tuyến quan trọng, có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như cơ học, lý thuyết điều khiển tối ưu. Đặc biệt, phương trình này liên quan chặt chẽ đến bài toán quy hoạch động, thường được gọi là phương trình Hamilton-Jacobi-Bellman. Trong nghiên cứu này, tác giả tập trung vào việc tìm hiểu nghiệm β của phương trình Hamilton-Jacobi trong không gian Banach. Nghiệm β được định nghĩa là một hàm liên tục thỏa mãn các bất đẳng thức vi phân thông qua các hàm thử đủ trơn. Khái niệm này đã được phát triển từ những năm 1980 và đã trở thành một công cụ quan trọng trong lý thuyết điều khiển tối ưu.

1.1. Tính chất của nghiệm β nhớt

Nghiệm β-nhớt của phương trình Hamilton-Jacobi có nhiều tính chất quan trọng. Đầu tiên, tính duy nhất của nghiệm này được chứng minh thông qua phương pháp gấp đôi số biến. Phương pháp này cho phép xác định hàm phạt thích hợp để đạt được mục đích nghiên cứu. Hơn nữa, tính ổn định và sự tồn tại của nghiệm β-nhớt cũng được xem xét kỹ lưỡng. Các kết quả này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong việc giải quyết các bài toán điều khiển tối ưu phức tạp.

II. Nghiệm β nhớt trong không gian Banach

Nghiệm β-nhớt của phương trình Hamilton-Jacobi trong không gian Banach được nghiên cứu với nhiều khía cạnh khác nhau. Đặc biệt, việc sử dụng các loại dưới vi phân như Fréchet, Hadamard và Gâteaux đã giúp mở rộng khái niệm nghiệm β-nhớt. Tác giả đã chỉ ra rằng nghiệm này có thể được xác định thông qua các điều kiện cần và đủ, từ đó chứng minh tính duy nhất của nghiệm trong lớp hàm liên tục và bị chặn. Kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển lý thuyết nghiệm nhớt cho các phương trình phi tuyến.

2.1. Tính ổn định và sự tồn tại của nghiệm

Tính ổn định của nghiệm β-nhớt là một yếu tố quan trọng trong nghiên cứu. Tác giả đã chứng minh rằng nghiệm này không chỉ tồn tại mà còn ổn định dưới các điều kiện nhất định. Điều này có nghĩa là, khi thay đổi các tham số trong phương trình, nghiệm β-nhớt vẫn giữ được tính chất của nó. Sự tồn tại và tính ổn định của nghiệm β-nhớt mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới trong lý thuyết điều khiển tối ưu, đặc biệt là trong các bài toán có hàm chi phí không bị chặn.

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

Nghiệm β-nhớt có nhiều ứng dụng trong 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 là nghiệm của một phương trình Hamilton-Jacobi. Tác giả đã chứng minh rằng hàm giá trị này là nghiệm β-nhớt duy nhất của phương trình tương ứng. Điều này cho thấy rằng việc nghiên cứu nghiệm β-nhớt không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong việc tối ưu hóa các hệ thống phức tạp.

3.1. Điều kiện cần và đủ cho bài toán điều khiển tối ưu

Tác giả đã thiết lập các điều kiện cần và đủ cho bài toán điều khiển tối ưu trong không gian vô hạn chiều. Những điều kiện này giúp xác định rõ ràng các yếu tố ảnh hưởng đến nghiệm β-nhớt và từ đó đưa ra các phương pháp tối ưu hóa hiệu quả. Việc áp dụng nghiệm β-nhớt trong các bài toán điều khiển tối ưu không chỉ giúp giải quyết các vấn đề lý thuyết mà còn mang lại những kết quả thực tiễn đáng kể trong các lĩnh vực như kinh tế, kỹ thuật và khoa học tự nhiên.