Hybrid RBF Method for Solving Fractional PDE-Constrained Optimal Control Problems

سال انتشار: 1404
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 81

فایل این مقاله در 28 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_COAM-10-2_008

تاریخ نمایه سازی: 28 مهر 1404

چکیده مقاله:

This study addresses the numerical solution of an optimal control problem governed by a fractional convection–reaction–diffusion partial differential equation. The approach utilizes Radial Basis Function–Partition of Unity (RBF-PU) methods combined with the Grünwald-Letnikov approximation for fractional derivatives, which provides a fundamental extension of classical derivatives in fractional calculus.‎ To enhance sparsity in the control strategy, an L_۲ norm is integrated into the objective function, along with quadratic penalties to reduce deviations from the desired state. This hybrid formulation facilitates the effective management of spatially sparse controllers, relevant in many practical applications. ‎ The RBF-PU technique offers a flexible and efficient framework by partitioning the domain into overlapping subregions, applying local RBF approximations, and synthesizing the global solution with compactly supported weight functions. Numerical experiments demonstrate the accuracy and effectiveness of this method.

نویسندگان

Maha Mohsin Mohammed Ali

Department of Information and Communication Technology‎, ‎Baghdad Institute of Technology‎, ‎Middle Technical University‎, ‎Baghdad‎, ‎Iraq.

Mahmoud Mahmoudi

Department of Mathematics, College of Science‎, ‎University of Qom‎, ‎Qom‎, ‎Iran.

Majid Darehmiraki

Department of Mathematics‎, ‎Behbahan Khatam Alanbia University of Technology‎, ‎Khouzestan‎, ‎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 :
  • Abouelatta, M.A., Omar, A.M., Ward, S. (۲۰۲۰). “Optimal grid size ...
  • Abu-Labdeh, R. (۲۰۲۳). “Monolithic multigrid methods for high-order discretization of ...
  • Agrawal, O.P. (۲۰۰۴). “A general formulation and solution scheme for ...
  • Antil, H., Otárola, E. (۲۰۱۵). “A FEM for an optimal ...
  • Baleanu, D., Hajipour, M., & Jajarmi, A. (۲۰۲۴). “An accurate ...
  • Baleanu, D., Jajarmi, A., Sajjadi, S.S., Mozyrska, D. (۲۰۱۹). “A ...
  • Banholzer, S., Mechelli, L., Volkwein, S. (۲۰۲۲). “A trust region ...
  • Banjai, L., Otárola, E. (۲۰۱۹). “A PDE approach to fractional ...
  • Benzi, M., Faccio, C. (۲۰۲۴). “Solving linear systems of the ...
  • Betts, J.T. (۲۰۲۰). “Practical methods for optimal control using nonlinear ...
  • Bhrawy, A.H. (۲۰۱۶). “A new spectral algorithm for time-space fractional ...
  • Chen, X., Zhao, T., Zhang, M.Q., Chen, Q. (۲۰۱۹). “Entropy ...
  • Darehmiraki, M., Farahi, M.H., Effati, S. (۲۰۱۶). “A novel method ...
  • Dohr, S., Kahle, C., Rogovs, S., Swierczynski, P. (۲۰۱۹). “A ...
  • Ebrahimzadeh, A., Jajarmi, A., Baleanu, D. (۲۰۲۴). “Enhancing water pollution ...
  • Forsythe, G.E., Wasow, W.R. (۱۹۶۵). “Finite-Difference Methods for Partial Differential ...
  • Garmanjani, G., Banei, S., Shanazari, K., Azari, Y. (۲۰۲۳). “An ...
  • Güttel, S., Pearson, J.W. (۲۰۲۲). “A spectral-in-time Newton–Krylov method for ...
  • Han, H.G., Zhang, L., Qiao, J. (۲۰۲۳). “Dynamic optimal control ...
  • Solving optimal control problems governed by a fractional differential equation using the Lagrange matrix operator [مقاله ژورنالی]
  • Karumuri, S., Tripathy, R., Bilionis, I., Panchal, J. (۲۰۲۰). “Simulator-free ...
  • Kırlı, E., Irk, D. (۲۰۲۳). “Efficient techniques for numerical solutions ...
  • Li, B., Wang, T., Xie, X. (۲۰۲۰). “Analysis of a ...
  • Li, L., Fu, Y., Yu, K., Alwakeel, A.M., Alharbi, L.A. ...
  • Liu, T., Yu, J., Zheng, Y., Liu, C., Yang, Y., ...
  • Mahmoudi, M., Shojaeizadeh, T., Darehmiraki, M. (۲۰۲۳). “Optimal control of ...
  • Martins, J.R.R.A. (۲۰۲۲). “Aerodynamic design optimization: Challenges and perspectives”, Computers ...
  • Mehandiratta, V., Mehra, M., Leugering, G. (۲۰۲۲). “Distributed optimal control ...
  • Mohsin Mohammed Ali, M., Mahmoudi, M., Darehmiraki, M. (۲۰۲۴). “Applying ...
  • Mophou, G.M. (۲۰۱۱). “Optimal control of fractional diffusion equation”, Computers ...
  • Odibat, Z., Baleanu, D. (۲۰۱۹). “A linearization-based approach of homotopy ...
  • Petrocchi, A. (۲۰۲۴). “Optimal input design for large-scale inverse problems ...
  • Rizk-Allah, R.M., Hassanien, A.E., Marafie, A. (۲۰۲۴). “An improved equilibrium ...
  • Salehi, Y., Schiesser, W.E. (۲۰۱۸). “Introduction to fractional partial differential ...
  • Servadei, R., Valdinoci, E. (۲۰۱۴). “Weak and viscosity solutions of ...
  • Shah, F.A., Shah, K., Abdeljawad, T. (۲۰۲۵). “Numerical solution of ...
  • Shi, Z., Gulgec, N.S., Berahas, A.S., Pakzad, S.N., Takáč, M. ...
  • Sinigaglia, C., Manzoni, A., Braghin, F. (۲۰۲۲). “Density control of ...
  • Stanovov, V., Akhmedova, S., Semenkin, E. (۲۰۲۲). “NL-SHADE-LBC algorithm with ...
  • Stynes, M., O’Riordan, E., Gracia, J.L. (۲۰۱۷). “Error analysis of ...
  • Szabo, B., Babuska, I. (۲۰۲۱). “Finite element analysis: Method, verification ...
  • Tarigan, A.J.M., Mardiningsih, M., Suwilo, S. (۲۰۲۲). “The search for ...
  • Tushar, J., Kumar, A., Kumar, S. (۲۰۲۲). “Variational and virtual ...
  • Vabishchevich, P.N. (۲۰۲۰). “Approximation of a fractional power of an ...
  • Yang, X., Li, S., Yuan, F., Dong, D., Huang, C., ...
  • Ye, X., Xu, C. (۲۰۱۳). “A spectral method for optimal ...
  • Yuan, F., Yang, X., Li.S., Dong, D., Huang, C., Wang, ...
  • Zaky, M.A., Hendy, A.S., Macías-Díaz, J.E. (۲۰۲۰). “Semi-implicit Galerkin–Legendre spectral ...
  • نمایش کامل مراجع