新疆大学学报(自然科学版)(中英文)2024,Vol.41Issue(2) :196-205,245.DOI:10.13568/j.cnki.651094.651316.2023.05.18.0001

抛物型最优控制问题的全离散Crank-Nicolson 有限元法

Fully Discrete Finite Element Method Based on the Crank-Nicolson Scheme for Parabolic Optimal Control Problem

张馨丹 赵建平 侯延仁
新疆大学学报(自然科学版)(中英文)2024,Vol.41Issue(2) :196-205,245.DOI:10.13568/j.cnki.651094.651316.2023.05.18.0001

抛物型最优控制问题的全离散Crank-Nicolson 有限元法

Fully Discrete Finite Element Method Based on the Crank-Nicolson Scheme for Parabolic Optimal Control Problem

张馨丹 1赵建平 1侯延仁2
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作者信息

  • 1. 新疆大学数学与系统科学学院,新疆乌鲁木齐 830017
  • 2. 新疆大学数学与系统科学学院,新疆乌鲁木齐 830017;西安交通大学数学与统计学院,陕西西安 710049
  • 折叠

摘要

针对具有积分控制约束的抛物型最优控制问题,提出了一种基于Crank-Nicolson格式的全离散有限元法.使用分段线性有限元对状态进行空间离散,采用Crank-Nicolson格式进行时间离散,对控制变量采用分段线性近似,从而得到离散的最优性系统.证明了状态变量、伴随状态变量和控制变量的误差估计,并通过数值算例验证理论结果.

Abstract

Aiming at parabolic optimal control problem with integral control constraints,a fully discrete finite element method based on Crank-Nicolson scheme is proposed.The state is discretized by piecewise linear finite elements for the space discretization,Crank-Nicolson scheme for time discretization,and the control variables are approximated by piecewise linear function approximation,so as to obtain a discrete optimal system.The error estimates of state variables,adjoint state variables and control variables are proved,and the theoretical results are verified by numerical examples.

关键词

抛物型最优控制问题/Crank-Nicolson格式/最优性系统

Key words

parabolic optimal control problem/Crank-Nicolson scheme/optimality system

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基金项目

国家自然科学基金(61962056)

新疆维吾尔自治区自然科学基金(2022D01C409)

出版年

2024
新疆大学学报(自然科学版)(中英文)
新疆大学

新疆大学学报(自然科学版)(中英文)

CSTPCD
影响因子:0.13
ISSN:2096-7675
参考文献量10
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