数学 > 数值分析
[提交于 2025年4月25日
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标题: 算符值微分黎卡提方程的李分裂和斯特兰分裂收敛性分析
标题: Convergence analysis of Lie and Strang splitting for operator-valued differential Riccati equations
摘要: 微分Riccati方程(DREs)是一类具有二次非线性项的半线性矩阵值或算子值微分方程。它们出现在许多不同的领域,在线性二次调节器的最优控制中尤为重要,因为它们提供了最优反馈控制律。在偏微分方程控制的背景下,这些Riccati方程是算子值的。为了近似其解,需要同时进行空间和时间离散化。虽然前者已经在文献中得到了很好的分析,但针对应用于DRE的时间步进方法的严格收敛分析非常少,尤其是在无限维、算子值的情况下。鉴于此,我们在这种情况下分析了两种数值时间步进方案——Lie分裂法和Strang分裂法。该分析依赖于未控系统通过生成解析半群的算子演化的假设,并且初始条件足够光滑或者DRE中的非线性项足够光滑化。这些假设较为温和,因为它们不足以保证DRE精确解在算子范数下的连续性。然而,它们暗示了某种点态意义上的正则性,这可以用来证明以经典阶数在算子范数下的收敛性。结果通过四个数值实验进行了说明,其中收敛性与预期阶数的相关性与满足相关假设一致。实验还表明,作为算子值DRE空间离散化的矩阵值DREs的行为类似,除非离散化较粗。
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