Nguyễn Thành Quí * , Võ Thị Thúy Duy , Mạc Lê Chí Đạo Đào Duy Phúc

* Tác giả liên hệ (ntqui@ctu.edu.vn)

Abstract

The article obtains some new results in the research direction of differential stability for the parametric optimal control problem governed by semilinear elliptic partial differential equations with smooth boundary constraints. The new results of the article consist of exact formulas for computing the Fréchet coderivative and the Mordukhovich coderivative of the constraint operator with perturbed smooth boundary constraint set, and a formula for computing/estimating the Fréchet subdifferential (the regular subdifferential) of the marginal function of the parametric optimal control problem with a smooth boundary constraint set.

Keywords: Generalized subdifferential, optimal control, coderivative, marginal function, partial differential equation

Tóm tắt

Hướng nghiên cứu mới của bài viết là sự ổn định vi phân của bài toán điều khiển tối ưu có tham số cho phương trình vi phân đạo hàm riêng elliptic nửa tuyến tính với ràng buộc biên trơn. Các kết quả mới của bài báo bao gồm các công thức tính toán chính xác đối đạo hàm Fréchet và đối đạo hàm Mordukhovich của toán tử ràng buộc với tập ràng buộc biên trơn có nhiễu, và công thức tính toán/ đánh giá dưới vi phân Fréchet (dưới vi phân chính quy) của hàm giá trị tối ưu của bài toán điều khiển tối ưu có tham số với ràng buộc biên trơn.

Từ khóa: Dưới vi phân suy rộng, điều khiển tối ưu, đối đạo hàm, hàm giá trị tối ưu, phương trình đạo hàm riêng

Article Details

Tài liệu tham khảo

Casas, E. (2012). Second order analysis for bang-bang control problems of PDEs. SIAM Journal on Control and Optimization, 50(4), 2355–2372. https://doi.org/10.1137/120862892

Casas, E., & Mateos, M. (2002). Second order optimality conditions for semilinear elliptic control problems with finitely many state constraints. SIAM Journal on Control and Optimization, 40(5), 1431–1454. https://doi.org/10.1137/S0363012900382011

Casas, E., de los Reyes, J. C., & Tröltzsch, F. (2008). Sufficient second-order optimality conditions for semilinear control problems with pointwise state constraints. SIAM Journal on optimization, 19(2), 616–643. https://doi.org/10.1137/07068240X

Mordukhovich, B. S. (2006a). Variational analysis and generalized differentiation. I. Basic theory. Springer-Verlag, Berlin.

Mordukhovich, B. S. (2006b). Variational analysis and generalized differentiation. II. Applications. Springer-Verlag, Berlin. https://doi.org/10.1007/3-540-31246-3

Mordukhovich, B. S. (2018). Variational analysis and applications. Springer Monographs in Mathematics. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-92775-6

Mordukhovich, B. S., Nam, N. M., & Yen, N. D. (2009). Subgradients of marginal functions in parametric mathematical programming. Mathematical Programming, 116(1-2), Ser. B, 369–396. https://doi.org/10.1007/s10107-007-0120-x

Qui, N. T. (2020). Subdifferentials of marginal functions of parametric bang–bang control problems. Nonlinear Analysis, 195, 111743, 13pp. https://doi.org/10.1016/j.na.2020.111743

Qui, N. T., & Wachsmuth, D. (2018). Stability for bang-bang control problems of partial differential equations. Optimization, 67(12), 2157–2177. https://doi.org/10.1080/02331934.2018.1522634

Qui, N. T., & Wachsmuth, D. (2019). Full stability for a class of control problems of semilinear elliptic partial differential equations. SIAM Journal on Control and Optimization, 57(4), 3021–3045. https://doi.org/10.1137/17M1153224

Qui, N. T., & Wachsmuth, D. (2020). Subgradients of marginal functions in parametric control problems of partial differential equations. SIAM Journal on Optimization, 30(2), 1724–1755. https://doi.org/10.1137/18M1200956

Quí, N. T., & Phúc, Đ. D. (2022). Vi phân suy rộng của hàm giá trị tối ưu trong điều khiển tối ưu có tham số cho phương trình đạo hàm riêng elliptic. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 58(1A), 87-94. https://doi.org/10.22144/ctu.jvn.2022.009

Tröltzsch, F. (2010). Optimal control of partial differential equations. Theory, methods and applications. American Mathematical Society, Providence, RI. https://doi.org/10.1090/gsm/112