A Numerical Solution of Fractional Optimal Control Problems Using Spectral Method and Hybrid Functions

سال انتشار: 1397
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 211

فایل این مقاله در 26 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_COAM-3-1_001

تاریخ نمایه سازی: 30 بهمن 1401

چکیده مقاله:

In this paper‎, ‎a modern method is presented to solve a class of fractional optimal control problems (FOCPs) indirectly‎. ‎First‎, ‎the necessary optimality conditions for the FOCP are obtained in the form of two fractional differential equations (FDEs)‎. ‎Then‎, ‎the unknown functions are approximated by the hybrid functions‎, ‎including Bernoulli polynomials and Block-pulse functions based on the spectral Ritz method‎. ‎Also‎, ‎two new methods are proposed for calculating the left Caputo fractional derivative and right Riemann-Liouville fractional derivative operators of the hybrid functions that are proportional to the Ritz method‎. ‎The FOCP is converted into a system of the algebraic equations by applying the fractional derivative operators and collocation method‎, ‎which determines the solution of the problem‎. ‎Error estimates for the hybrid function approximation‎, ‎fractional operators and‎, ‎the proposed method are provided‎. ‎Finally‎, ‎the efficiency of the proposed method and its accuracy in obtaining optimal solutions are shown by some test problems.

نویسندگان

seyed mehdy shafiof

Department of Mathematics, Payame Noor University, P.O.Box ۱۹۳۹۵-۳۶۹۷, Tehran, Iran

Javad Askari

Department of Electrical and Computer Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan ۸۴۱۵۶-۸۳۱۱۱, Iran

Maryam Shams Solary

Department of Mathematics, Payame Noor University, P.O.Box ۱۹۳۹۵-۳۶۹۷, Tehran, Iran

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • begin{thebibliography}{۹۹}bibitem{۱} Hilfer R., (۲۰۰۰). “Applications of Fractional Calculus in Physics”, ...
  • bibitem{۲}Kilbas A. A., Srivastava H. M., Trujillo J. J., (۲۰۰۶). ...
  • bibitem{۳}Samko S. G., Kilbas A. A., Marichev O. I., (۱۹۹۳). ...
  • bibitem{۴}Agrawal O. P., (۲۰۰۴). “A general formulation and solution scheme ...
  • bibitem{۵}Agrawal O. P., (۲۰۰۸). “A quadratic numerical scheme for fractional ...
  • bibitem{۶}Kirk D. E., (۱۹۷۰). “Optimal Control Theory: An Introduction”, Dover ...
  • bibitem{۷}Baleanu D., Defterli O., Agrawal O.P., (۲۰۰۹). “A central difference ...
  • bibitem{۸}Bhrawy A. H., Ezz-Eliden S. S., Doha E.H., Abdelkawy M.A., ...
  • bibitem{۹}Ticaud C., Chen Y. Q., (۲۰۱۰). “An approximation method for ...
  • bibitem{۱۰}Shen J., Cao J., (۲۰۱۲). “Necessary and sufficient conditions for ...
  • bibitem{۱۱}Gelfand M., Fomin S. V., (۱۹۶۳). “Calculus of Variations”, Prentice-Hall ...
  • bibitem{۱۲}Mamehrashi K., Nemati A., (۲۰۱۹). “A new approach for solving ...
  • bibitem{۱۳}Doha E., Bhrawy A., Ezz-Eldien S., (۲۰۱۱). “Efficient Chebyshev spectral ...
  • bibitem{۱۴}Esmaeili S., Shamsi M., (۲۰۱۱). “A pseudo-spectral scheme for the ...
  • bibitem{۱۵}Sweilam N.H., Al-Ajami T.M., (۲۰۱۵). “Legendre spectral-collocation method for solving ...
  • bibitem{۱۶}Nemati A., (۲۰۱۷). “Numerical solution of ۲D fractional optimal control ...
  • bibitem{۱۷}Ejlali N., Hosseini S.M., Yousefi S.A., (۲۰۱۸). “B-spline spectral method ...
  • bibitem{۱۸}Hoseini S. M., Marzban H. R., Razzaghi M., (۲۰۰۹). “Solution ...
  • bibitem{۱۹}Mashayekhi S., Razzaghi M., (۲۰۱۵). “Numerical solution of the fractional ...
  • bibitem{۲۰}Razzaghi M., Marzban H. R., (۲۰۰۰). “Direct method for variational ...
  • bibitem{۲۱}Singh V. K., Pandey R. K., Singh S., (۲۰۱۰). “A ...
  • bibitem{۲۲}Dadkhah M., Farahi M. H., Heydari A., (۲۰۱۸). “Numerical solution ...
  • bibitem{۲۳}Dehestani H., Ordokhani Y., Razzaghi M., (۲۰۱۹). “Hybrid functions for ...
  • bibitem{۲۴}Mashayekhi S., Ordokhani Y., Razzaghi M., (۲۰۱۲). “Hybrid functions approach ...
  • bibitem{۲۵}Haddadi N., Ordokhani Y., Razzaghi M., (۲۰۱۲). “Optimal control of ...
  • bibitem{۲۶}Podlubny I., (۱۹۹۹). “Fractional Differential Equations: an Introduction to Fractional ...
  • bibitem{۲۷}Zhou Y., (۲۰۱۴). “Basic Theory of Fractional Differential Equations”, Wo. ...
  • bibitem{۲۸}Viola C., (۲۰۱۶). “An Introduction to Special Functions”. Springer International ...
  • bibitem{۲۹}Kreyszig E., (۱۹۸۹). “Introductory Functional Analysis with Applications”, vol. ۸۱, ...
  • bibitem{۳۰}Mohammadi F., Moradi L., Baleanu D., Jajarmi A., (۲۰۱۷). “A ...
  • bibitem{۳۰a} Nemati A., Yousefi S. A., Soltanian F., Saffar-Ardabili J., ...
  • bibitem{۳۱}Canuto C., Quarteroni A., Hussaini M. Y., Zang T. A., ...
  • bibitem{۳۲}Nemati A., Yousefi S. A., (۲۰۱۶). “A numerical method for ...
  • bibitem{۳۳}Lotfi A., Yousefi S. A., (۲۰۱۴). “Epsilon-Ritz method for solving ...
  • bibitem{۳۴}Ezz-Eldien S. S., Doha E.H., Baleanu D., Bhrawy A.H., (۲۰۱۵).“A ...
  • نمایش کامل مراجع