Volterra funktional equations in the stability problem for the existence of global solutions of distributed controlled systems

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Earlier the author proposed a rather general form of describing controlled initial-boundary value problems (CIBVPs) by means of Volterra functional equations (VFE) z t =f t, A z t , vt , t≡ t 1 ,⋯, t n ∈ Π⊂ Rn , z∈ L p m ≡ L p Πm , where f .,.,. : Π× Rl ×Rs →Rm ; v (.)∈D⊂ L k s - control function; A : L p m Π→ L q l ( Π )- linear operator; the operator A is a Volterra operator for some system T of subsets of the set Π in the following sense: for any H ∈T , the restriction A[ z ] H does not depend on the values of z Π\\H ; (this definition of the Volterra operator is a direct multidimensional generalization of the well-known Tikhonov definition of a functional Volterra type operator). Various CIBVP (for nonlinear hyperbolic and parabolic equations, integro-differential equations, equations with delay, etc.) are reduced by the method of conversion the main part to such functional equations. The transition to equivalent VFE-description of CIBVP is adequate to many problems of distributed optimization. In particular, the author proposed (using such description) a scheme for obtaining sufficient stability conditions (under perturbations of control) of the existence of global solutions for CIBVP. The scheme uses continuation local solutions of functional equation (that is, solutions on the sets H ∈T ). This continuation is realized with the help of the chain H 1 ⊂ H 2 ⊂…⊂ H k-1 ⊂ H k≡ Π, where H i ∈T , i=1, k. A special local existence theorem is applied. This theorem is based on the principle of contraction mappings. In the case p =q =k =∞ under natural assumptions, the possibility of applying this principle is provided by the following: the right-hand side operator F vz . (t )≡f (t ,Az t , v (t )) satisfies the Lipschitz condition in the operator form with the quasi-nilpotent «Lipschitz operator». This allows (using well-known results of functional analysis) to introduce in the space L ∞ m (H ) such an equivalent norm in which the operator of the right-hand side will be contractive. In the general case 1≤p , q , k ≤∞, (this case covers a much wider class of CIBVP), the operator F v ; as a rule, does not satisfy such Lipschitz condition. From the results obtained by the author earlier, it follows that in this case there also exists an equivalent norm of the space L p m (H ) , for which the operator F v is a contraction operator. The corresponding basic theorem ( equivalent norm theorem ) is based on the notion of equipotential quasi-nilpotency of a family of linear operators, acting in a Banach space. This article shows how this theorem can be applied to obtain sufficient stability conditions (under perturbations of control) of the existence of global solutions of VFE.

About the authors

Vladimir I. Sumin

Nizhny Novgorod State University; Derzhavin Tambov State University

Email: v_sumin@mail.ru
Doctor of Physics and Mathematics, Professor; Professor 23 Gagarin Ave., Nizhny Novgorod 603950, Russian Federation; 33 Internatsionalnaya St., Tambov 392000, Russian Federation

References

  1. В. И. Сумин, “Функционально-операторные вольтерровы уравнения в теории оптимального управления распределенными системами”, Доклады Академии наук, 305:5 (1989), 1056-1059.
  2. В. И. Сумин, “Равностепенная квазинильпотентность: определения, признаки, примеры применения”, Вестник Тамбовского университета. Серия: естественные и технические науки, 15:1 (2010), 453-466.
  3. В. И. Сумин, “Об обосновании градиентных методов для распределенных задач оптимального управления”, Журнал вычислительной математики и математической физики, 30:1(1990), 3-21.
  4. В. И. Сумин, “О достаточных условиях устойчивости существования глобальных решений управляемых краевых задач”, Дифференциальные уравнения, 26:12 (1990), 2097-2109.
  5. В. И. Сумин, Функциональные вольтерровы уравнения в теории оптимального управления распределенными системами, Издательство ННГУ, Нижний Новгород, 1992.
  6. В. И. Сумин, “Проблема устойчивости существования глобальных решений управляемых краевых задач и вольтерровы функциональные уравнения”, Вестник Нижегородского университета. Серия Математика., 2003, №1, 91-107.
  7. И. В. Лисаченко, В. И. Сумин, “Нелинейная управляемая задача Гурса-Дарбу: условия сохранения глобальной разрешимости”, Дифференциальные уравнения, 47:6 (2011), 858-870.
  8. В. И. Сумин, А. В. Чернов, “Вольтерровы функционально-операторные уравнения в теории оптимизации распределенных систем”, Динамика систем и процессы управления, Труды Международной конференции, Международная конференция «Динамика систем и процессы управления», посвященная 90-летию со дня рождения академика Н. Н. Красовского (Екатеринбург, 2014 г.), 2015, 293-300.
  9. V. Sumin, "Volterra Functional-Operator Equations in the Theory of Optimal Control of Distributed Systems", IFAC PapersOnLine, 51:32 (2018), 759-764.
  10. А. В. Чернов, “О сохранении разрешимости полулинейного уравнения глобальной электрической цепи”, Журнал вычислительной математики и математической физики, 58:12 (2018), 2095-2111.
  11. В. И. Сумин, “Управляемые вольтерровы функциональные уравнения и принцип сжимающих отображений”, Труды Института математики и механики УрО РАН, 25:1(2019), 262-278.
  12. В. И. Сумин, “Управляемые функциональные вольтерровы уравнения в лебеговых пространствах”, Вестник Нижегородского университета. Серия Математическое моделирование и оптимальное управление, 1998, №2(19), 138-151.
  13. В. И. Сумин, “Об управляемых функциональных вольтерровых уравнениях в лебеговых пространствах”, Депонировано в ВИНИТИ, 03.09.98, №2742-B98, 92 с.
  14. G. C. Rota, G. Strang, "A note on the joint spectral radius", Indag. Math., 22 (1960), 379-381.
  15. V. S. Shulman, Y. V. Turovskii, "Joint Spectral Radius, operator semigroups, and a problem of W. Wojtynski", Journal of Functional Analysis, 177:2 (2000), 383-441.
  16. Ю.Л. Далецкий, М. Г. Крейн, Устойчивость решений дифференциальных уравнений в банаховом пространстве, Наука, М., 1970.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


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».