First and second order necessary optimality conditions for a continuous stochastic control problem of Rosser type

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This paper is devoted to the study of a singular, in the classical sense, case and the derivation second order necessary optimality conditions in terms of the second variation of the minimizable functional in the stochastic control problem described by first order stochastic nonlinear hyperbolic equations system written in the canonical form.

Results. For one stochastic optimal control problem described by a stochastic system of first-order nonlinear hyperbolic equations, necessary conditions of first- and second-order optimality are obtained, which are, respectively, stochastic analogs of the Euler equation and optimality conditions for the classical extremal.

Methods. In obtaining the results, theories of optimal control and calculus of variations were used, taking into account the stochastic properties of the problem under consideration. Similar control problems arise in the optimization of a number of chemical-technological processes under the influence of random effects.

About the authors

R. O. Mastaliyev

Azerbaijan University; Institute of Control Systems of the Ministry of Science and Education of the Republic of Azerbaijan

Author for correspondence.
Email: mastaliyevrashad@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6387-2146
SPIN-code: 4056-5919

PhD in Mathematics, Associate Professor, Head of the Department of Mathematics and Informatics

Azerbaijan, J. Hajibeyli street, 71, Baku, Az1007; B. Vahabzade street, 68 , Baku, Az1141

References

  1. Mansimov K.B. On the theory of necessary optimality conditions in one problem with distributed parameters. Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2001. Vol. 41. No. 10. Pp. 1429–1443. (In Russian)
  2. Mansimov K.B. Study of quasi-singular processes in one problem of chemical reactor control. Differential equations. 1997. Vol. 33. No. 4. Pp. 544–551. (In Russian)
  3. Vasiliev O.V., Terletsky V.A. On the optimization of one class of controlled systems with distributed parameters. Optimization of dynamic systems. Minsk.1978. Pp. 26-30. (In Russian)
  4. Mansimov K.B., Mastaliev R.O. Necessary conditions for first-order optimality in one stochastic control problem with distributed parameters. VSPU/IPU RAS. 2024. Pp. 547–549. (In Russian)
  5. Mansimov K.B., Mastaliyev R.O. Analog of Euler equation and second order necessary optimality conditions for Rosser type continuous stochastic control problem. COIA-2024. 27–29 august. Istanbul. Turkiye. Pp. 567–570.
  6. Gabasov R., Kirillova F.M. Osobyye optimal'nyye upravleniya [Singular optimal controls]. Moscow: URSS, 2018. 256 p. (In Russian)
  7. Mansimov K.B., Mardanov M.J. Kachestvennaya teoriya optimal'nogo upravleniya sistemami Gursa–Darbu [Qualitative theory of optimal control of Goursat-Darboux systems]. Baku: Elm, 2010. 360 p. (In Russian)
  8. Lu Q., Zhang X. Control theory for stochastic distributed parameters systems an engineering perspective. Annual Reviews in Control. 2021.Vol. 51. No. 6. Pp. 268–330. doi: 10.1016/j.arcontrol.2021.04.002
  9. Rachinsky V.V. Vvedeniye v obshchuyu teoriyu dinamiki sorbtsii i khromatografii [Introduction to the General Theory of Sorption and Chromatography Dynamics]. Moscow: Nauka, 1964. 136 p. (In Russian)
  10. Khrychev D.A. On one stochastic quasilinear hyperbolic equation. Sbornik: Mathematics. 1981. Vol. 116(158). No. 3(11). Pp. 398–426. doi: 10.1070/SM1983v044n03ABEH000972. (In Russian)
  11. Vas'kovsky M.M. On solutions of stochastic hyperbolic equations with delay with measurable locally bounded coefficients. Bulletin of BSU. Series 1. Physics, Mathematics, Informatics. 2012. No. 2. Pp. 115–121. EDN: RUPPAR. (In Russian)
  12. Mansimov K.B., Mastaliev R.O. On the representation of the solution of the Goursat boundary value problem for stochastic hyperbolic partial differential equations of the first order. Bulletin of the Irkutsk State University, series. Mathematics. 2023. Vol. 45. Pp. 145–151. doi: 10.26516/1997-7670.2023.45.145. (In Russian)
  13. Mastaliev R.O. Necessary conditions for first-order optimality in stochastic Goursat – Darboux systems. Far Eastern Mathematical Journal. 2021. Vol. 21. No. 1. Pp. 89–104. doi: 10.47910/FEMJ202108. (In Russian)
  14. Mansimov K.B., Kerimova A.V. Necessary optimality conditions of the first and second orders in one step control problem described by difference and integro-differential equations of Volterra type. Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2024. Vol. 64. No. 10. Pp. 2256–2268. doi: 10.31857/S0044466924100072. (In Russian)
  15. Rzaeva V.G. Necessary optimality conditions of the first and second orders in one optimal control problem described by a system of hyperbolic integro-differential equations of the Volterra type. Bulletin of Tomsk State University. Management, Computer Science and Information Science. 2023. No. 62. Pp. 4–12. doi: 10.17223/19988605/62/1. (In Russian)
  16. Butoma A.M., Sotskaya L.I. Variatsionnoye ischisleniye i optimal'noye upravleniye [Variational Calculus and Optimal Control]. Mogilev: Belarusian-Russian University, 2021. 46 p. (In Russian)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Mastaliyev R.O.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».