Numerical solutions for fractional optimal control problems using Mü‎‎‎‎‎‎‎ntz-Legendre polynomials

سال انتشار: 1404
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 187

فایل این مقاله در 29 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_KJMMRC-14-1_012

تاریخ نمایه سازی: 17 بهمن 1403

چکیده مقاله:

This study introduces a novel method using the Müntz-Legendre polynomials for numerically solving fractional optimal control problems. Utilizing the unique properties of Müntz-Legendre polynomials when dealing with fractional operators, these polynomials are used to approximate the state and control variables in the considered problems. Consequently, the fractional optimal control problem is transformed into a nonlinear programming problem through collocation points, yielding unknown coefficients. To achieve this, stable and efficient methods for calculating the fractional integral and derivative operators of Müntz-Legendre functions based on three-term recurrence formulas and Jacobi-Gauss quadrature rules are presented. A thorough convergence analysis, along with error estimates, is provided. Several numerical examples are included to demonstrate the efficiency and accuracy of the proposed method.

کلیدواژه ها:

Müntz-Legendre Polynomials ، Fractional Optimal Control Problems ، Convergence analysis ، Numerical techniques

نویسندگان

Mohammad Sahabi

Department of Applied Mathematics, Faculty of Mathematical Sciences, University of Mazandaran, Babolsar Iran

Allahbakhsh Yazdani Cherati

Department of Applied Mathematics, Faculty of Mathematical Sciences, University of Mazandaran, Babolsar 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 :
  • Agrawal, O. P. (۲۰۰۴). A general formulation and solution scheme ...
  • Agrawal, O. P. (۲۰۰۸). A formulation and numerical scheme for ...
  • Almeida, R., Torres, D. F. M. (۲۰۱۱). Necessary and sufficient ...
  • Badalyan, G. V. (۱۹۵۵). Generalization of Legendre polynomials and some ...
  • Borwein, P., Erdélyi, T., Zhang, J. (۱۹۹۴). Müntz systems and ...
  • Debnath, L. (۲۰۰۳). Recent applications of fractional calculus to science ...
  • Ejlali, N., Hosseini, S. M. (۲۰۱۷). A Pseudospectral Method for ...
  • Erfani, S., Babolian, E., Javadi, S. (۲۰۲۱). New fractional pseudospectral ...
  • Esmaeili, S., Shamsia, M., Luchko, Y. (۲۰۱۱). Numerical solution of ...
  • Garg, D., Patterson, M., Hager, W. W., Rao, A. V., ...
  • Gautschi, W. (۱۹۸۲). On generating orthogonal polynomials. SIAM J. SCI. ...
  • Heydari, M. H., Hooshmandasl, M. R., Maalek Ghaini, F. M., ...
  • Heydari, M. H., Tavakoli, R., Razzaghi, M. (۲۰۲۲). Application of ...
  • Jarad, F., Abdeljawad, T., Baleanu, D. (۲۰۱۰). Fractional variational optimal ...
  • Karami, Sh., Fakharzadeh Jahromi, A., Heydari, M. H. (۲۰۲۴). A ...
  • Ke, X., Chen, Y., Wei, Y. (۲۰۱۵). Numerical algorithm to ...
  • Kilbas, A. A., Srivastava, H. M., Trujillo, J. J. (۲۰۰۶). ...
  • Liu, F., Anh, V., Turner, I. (۲۰۰۴). Numerical solution of ...
  • Lotfi, A., Dehghan, M., Yousefi, S. A. (۲۰۱۱). A numerical ...
  • Lotfi, A., Yousefi, S. A., Dehghan, M. (۲۰۱۳). Numerical solution ...
  • Maleki, M., Hashim, I., Abbasbandy, S., Alsaedi, A. (۲۰۱۵). Direct ...
  • Milovanović, G. V. (۱۹۹۹). Müntz orthogonal polynomials and their numerical ...
  • Mokhtary, P., Ghoreishi, F., Srivastava, H. M. (۲۰۱۶). The Müntz-Legendre ...
  • Podlubny, I. (۱۹۹۸). Fractional differential equations: an introduction to fractional ...
  • Pooseh, S., Almeida, R., Torres, D. F. M. (۲۰۱۴). Fractional ...
  • Salati, A. B., Shamsi, M., Torres, D. F. M. (۲۰۱۸). ...
  • Shen, J., Tang, T., Wang, L. L. (۲۰۱۱). Spectral Methods: ...
  • Shen, J., Wang, Y. (۲۰۱۶). Müntz-Galerkin methods and applications to ...
  • Tang, X., Liu, Zh., Wang, X. (۲۰۱۵). Integral fractional pseudospectral ...
  • Tarasov, V. E. (۲۰۱۱). Fractional dynamics: applications of fractional calculus ...
  • Taslakyan, A. K. (۱۹۸۴). Some properties of Legendre quasipolynomials with ...
  • Tohidi, E., Saberi Nik, H. (۲۰۱۵). A Bessel collocation method ...
  • Vali, M. A., Valian, F., Ordokhani, Y. (۲۰۲۰). Numerical solution ...
  • West, B. J., Bologna, M., Grigolini, P. (۲۰۰۳). Physics of ...
  • Xu, X., Xiong, L., Zhou, F. (۲۰۲۱). Solving fractional optimal ...
  • Yousefi, S. A., Nemati, A. (۲۰۱۶). A numerical method for ...
  • نمایش کامل مراجع