Aplicación de polinomios de Bernoulli para resolver problemas de control óptimo afín fraccional de orden variable
Autores: Nemati, Somayeh; Torres, Delfim F. M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Aplicación de polinomios de Bernoulli para resolver problemas de control óptimo afín fraccional de orden variable
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Análisis matemático
Palabras clave
Enfoques numéricos eficientes
Problemas de control óptimo-afines de orden variable
Aproximación
Límites de error
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Proponemos dos enfoques numéricos eficientes para resolver problemas de control óptimo afín de orden variable fraccional. La derivada fraccional de orden variable se considera en el sentido de Caputo, la cual junto con el operador integral de Riemann-Liouville se utiliza en nuestras nuevas técnicas. Se introduce una matriz operacional precisa de integración fraccional de orden variable para polinomios de Bernoulli. Nuestros métodos proceden de la siguiente manera. Primero, se considera una aproximación específica del orden de diferenciación de la función de estado, en términos de polinomios de Bernoulli. Dicha aproximación, junto con las condiciones iniciales, nos ayudan a obtener algunas aproximaciones para las otras funciones existentes en el sistema dinámico de control afín. Utilizando estas aproximaciones y la fórmula de integración de Gauss-Legendre, el problema se reduce a un sistema de ecuaciones algebraicas no lineales. Luego se dan algunos límites de error para las funciones de estado y control óptimas aproximadas, lo que nos permite obtener un límite de error para el valor aproximado del índice de rendimiento. Concluimos resolviendo algunos problemas de prueba, que demuestran la alta precisión de nuestros resultados.
Descripción
Proponemos dos enfoques numéricos eficientes para resolver problemas de control óptimo afín de orden variable fraccional. La derivada fraccional de orden variable se considera en el sentido de Caputo, la cual junto con el operador integral de Riemann-Liouville se utiliza en nuestras nuevas técnicas. Se introduce una matriz operacional precisa de integración fraccional de orden variable para polinomios de Bernoulli. Nuestros métodos proceden de la siguiente manera. Primero, se considera una aproximación específica del orden de diferenciación de la función de estado, en términos de polinomios de Bernoulli. Dicha aproximación, junto con las condiciones iniciales, nos ayudan a obtener algunas aproximaciones para las otras funciones existentes en el sistema dinámico de control afín. Utilizando estas aproximaciones y la fórmula de integración de Gauss-Legendre, el problema se reduce a un sistema de ecuaciones algebraicas no lineales. Luego se dan algunos límites de error para las funciones de estado y control óptimas aproximadas, lo que nos permite obtener un límite de error para el valor aproximado del índice de rendimiento. Concluimos resolviendo algunos problemas de prueba, que demuestran la alta precisión de nuestros resultados.