23024

Оптимізаційні методи моделювання неперервних початково-крайових умов

Лекция

Экономическая теория и математическое моделирование

Постановка задачі та проблеми її розвязання. Ці задачі поставлені та розвязані в лекції 5.1 де узагальнена векторфункція зовнішньодинамічних факторів які моделюються вектор значень моделюючих функцій та а матрична функція яка через функцію Гріна повязана зі специфікою розвязуваної задачі. Позначивши через множину точок дискретизації моделюючих функцій керуючої функції та враховуючи помилки в розвязанні задачі моделювання що визначається величиною 10.

Русский

2013-08-04

475.5 KB

1 чел.

81

 Стоян В.А.

Лекція 10. Оптимізаційні методи моделювання  неперервних початково-крайових умов

10.1. Постановка задачі та проблеми її розв’язання. Розглянуті в попередніх двох лекціях методи дозволяють оптимізувати вибір точок спостереження за зовнішньо-динамічними факторами системи (зовнішньо-динамічні збурення, початкові та крайові умови) при моделюванні їх дискретними та неперервними по просторово-часових координатах моделюючими функціями та . Це у випадку, коли зовнішньо-динамічні фактори, які підлягають моделюванню, дискретизовані. Однак, як відзначалося в п.5.1, цікавими і потрібними є постановки задач, коли зовнішньо-динамічні фактори системи при їх моделюванні залишаються неперервними. Ці задачі поставлені та розв’язані в лекції 5.

Розв’язки таких задач, або найкраще середньоквадратичне наближення до них, знаходилися при оберненні наступної системи функціональних співвідношень

           (10.1)

де - узагальнена вектор-функція зовнішньо-динамічних факторів, які моделюються, - вектор значень моделюючих функцій  та , а - матрична функція, яка через функцію Гріна пов’язана зі специфікою розв’язуваної задачі. Вигляд цієї функції та її розмірність визначаються вибором точок, в яких діють керувачі та моделюючі функції.

Позначивши через множину точок дискретизації моделюючих функцій  керуючої функції  та враховуючи помилки в розв’язанні задачі моделювання, що визначається величиною

         (10.2)

розписаною згідно (7.16) в п.7.3, ставиться задача мінімізації цих помилок.

Описані в 7.5 градієнтні методи розв’язання задачі

            (10.3)

можуть бути реалізовані за умови, коли будуть побудовані зручні для використання аналітичні формули обчислення похідних від матричної функції  по координатах  керувачів – координатах, якими визначається розмірність та структура вектора  і пов’язаного з ним  матричного рядка-функції

Нижче, з використанням узагальнень формул Гревіля, будуть запропоновані варіанти побудови аналітичних залежностей  від , а отже і обчислення похідних .

10.2. Формули Гревіля для матричних рядків-функцій. Як і в п.5.2 лекції 5, в якій будувався загальний розв’язок системи вигляду (10.1), розглянемо спочатку дискретизовані варіанти системи, подані співвідношеннями (5.14), а саме

          (10.4)

де - точки дискретизації координати

Позначивши через - крок дискретизації інтервалу (області) зміни змінної , як і в п.5.2, введемо до розгляду матричний стовпець-функцію дискретного аргументу

 

такий, що

         (10.5)

Зауважимо, що як і при роботі з матричними вектор-функціями  (лекція 9), функції  та  залежать неявно від множини точок . Залежність ця розуміється і тимчасово не вказується для спрощення записів та викладок, але буде вказана при побудові розрахункових формул для задач оптимізації вибору точок .

Враховуючи, що процес побудови та дослідження загального розв’язку задачі обернення співвідношень (10.1) будувався з використанням розв’язку задачі  для дискретизованого аналогу (10.4) цих співвідношень, а також того факту, що явну залежність псевдооберненої матриці від своїх параметрів ми отримали з використанням формули Гревіля, розглянемо варіанти узагальнення цієї формули на матричний стовпець-функцію  дискретного аргументу .

Розширюючи кожну з - вимірних матриць  - вимірним стовпцем  застосуємо формулу Гревіля (8.2) до матричного стовпця

        (10.6)

Виходячи зі структури формули Гревіля (8.11) для прямокутної матриці C розширеної стовпцем a позначимо через

                              (10.7)

Після чого, виходячи з (8.11), (8.12), маємо:

 

.                   (10.8)

Звідки, позначивши через

для елементів  отримаємо:

  (10.9)

де ,

а інші позначення відповідають прийнятим в (10.7).

Для переходу до неперервного випадку будемо виходити із співвідношення (10.9), розглядаючи їх при

Враховуючи, що по аналогії з (10.5)

 

з (10.9) отримаємо:

     (10.10)

де тепер

 

       (10.11)

  

Зауважимо, що область інтегрування в (10.11) залежить від постановки задачі моделювання. Область тут не конкретизується, оскільки відсутня конкретизація задачі і при записі рівнянь (10.1).

10.3. До реалізації алгоритмів оптимізації розміщення керувачів у задачі моделювання початково-крайових умов. Для реалізації описаної в п.7.5 градієнтної процедури оптимізації розміщення керувачів, координати яких визначаються значеннями  , будемо виходити з того, що координати ці впливають на розв’язок задачі через рядок-функцію , що і відобразимо, перепозначивши  далі  на . Врахуємо також, що залежність цієї вектор-функції від координати  визначається її k- им елементом , де - матрична функція Гріна розглядуваної задачі. Проблему диференціювання  по  розв’яжемо, якщо буде явна залежність цього вектор-рядка  від .

Для розв’язання поставленої проблеми застосуємо узагальнену формулу Гревіля (10.10) до матричної функції

де - матричний рядок-функція  без -го елемента, - цей елемент, а, як і вище,

При цьому

     (10.12)

де

  (10.13)

      (10.14)

                               (10.15)

 

Позначивши через  елементи матричного стовпця , з врахуванням того, що  

з (10.12)-(10.15) знаходимо:

при

при

при

при   

де  - - елемент матричного стовпця

Тобто і для матричного стовпця-функції   побудовані аналітичні формули диференціювання по координатах  керувачів. А це дозволяє практично реалізувати градієнтні процедури оптимізації розміщення керувачів розглядуваної системи згідно критерію (7.9),(7.18),(7.19), а саме:

де - множина псевдорозв’язків відповідної задачі моделювання.

80

Курс лекцій по моделюванню динаміки систем з розподіленими параметрами


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

53889. Американська їжа. Традиційна українська кухня 332 KB
  Dear friends! I аm very glad to meet you here in our beautiful village and welcome you to the lesson About Americans Food. Today we shall speak English, watch video-cassettes. In other words we shall enjoy the English language today.
53890. Методика «Кулькова лялька» 90.5 KB
  Вік: рекомендуємо використовувати з 2х років разом з психологом з батьками до 11 років вік коли дитина ще вірить у казки чаклунство. Емоція яку проговорить дитина буде відображена на обличчі кулькової ляльки. Хід роботи: Чарівні маленькі предмети дитина кладе у коробок зпід кіндерсюрпризу. Дитина думає про те що їй допомагає та 3 рази дує в коробочок закриває його.
53891. Культура и традиции 62.5 KB
  И такой вариант возможен и у вас начнётся как переплетение с цветочками посредине. Допустим мы взяли черно злато белые цвета императорского штандарта. Что вам нужно Я взял три нитки можно цветов и поболее собрал их вместе. Можно подвести просто по одному цвету.
53892. Наземний, підземний, повітряний, водний – нас транспорт домчить будь-куди вже сьогодні 72.5 KB
  Тема: Наземний підземний повітряний водний - нас транспорт домчить будькуди вже сьогодні Автор: Ярмоленко Людмила Анатоліївна вчительлогопед ДНЗ №8 Золотий півник м. Вчительлогопед. Диференціація голосних та приголосних звуків Вчительлогопед. Вчительлогопед.
53893. Створення розвивально-ігрового середовища для розвитку творчого життя дошкільника 38 KB
  Продовжувати вчити виконувати роль кожного працівника кондитерського цеху знаходити методи спілкування між працівниками фабрики: кондитер завідувач кондитерським цехом директор секретар; будувати правильні міжрольові діалоги; закріпити засвоєні знання дітей із культури ділового спілкування; продовжувати вчити застосовувати свої знання на практиці в нестандартних умовах; закріпити вміння творчо працювати групами і допомагати один одному співпереживати. Розширювати уявлення дітей про роботу малих підприємств; закріпити вміння виконувати...
53894. Формування культури учнів засобами навчальних предметів 75 KB
  Як зазначено у Концепції загальної середньої освіти:Слайд №3 Освіта ХХІ століття це освіта для людини її стрижень розвиваюча культуротворча домінанта виховання відповідальної особистості яка здатна до самоосвіти та саморозвитку вміє критично мислити опрацьовувати різноманітну інформацію прагне змінити на краще своє життя і життя своєї країни.Слайд №4 ХХІ століття це час переходу до високотехнологічного інформаційного суспільства у якому якість людського потенціалу рівень освіченості й культури всього населення...
53895. Позакласний захід «Фестиваль грецької культури» 2.09 MB
  Україна - толерантна, багатонаціональна держава. Більше 50 націй і національностей проживають в ній. За 20-літнє незалежне існування, великі і малі народи України, отримали можливість всебічного розвитку своєї культури, традицій, мови. Один з таких народів греки.
53896. Проект «Культура спілкування» 65.5 KB
  Очікувані результати: учні навчаться здобувати інформацію з різних джерел аналізувати і систематизувати її; отримають досвід публічного виступу під час захисту проекту; здобудуть життєві навички культурного спілкування. Форми роботи: робота з літературою за темою проекту; анкетування; інтервю; підготовка памяток; бесіди; інсценівки; години спілкування; дискусії. Опрацювати літературу з питань культури спілкування та визначити основні правила спілкування скласти памятки: Основні правила спілкування Якщо...
53897. Культура України у І половині ХVІІ століття 44.5 KB
  Робота в групах. І група. Чому вертеп користувався популярністю серед населення ІІ група. Чому бандуристи кобзарі лірники користувалися надзвичайною повагою ІІІ група.