Exploration of Physics Informed Neural Network for Solving Optimal Tracking Control Problems

سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 21

فایل این مقاله در 19 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_COAM-11-2_001

تاریخ نمایه سازی: 13 خرداد 1405

چکیده مقاله:

In this study, we examine solutions to Optimal Tracking Control (OTC) problems for both Linear Quadratic (LQ) and nonlinear systems. Classical approaches to OTC rely on formulating and solving the Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB) equation, which typically requires numerical solutions of the state, co-state, and stationary equations using the forward-backward method. Such methods often involve intricate mathematical analysis and substantial computational effort. To address these challenges, we explored the use of Physics Informed Neural Networks (PINN) as an alternative framework for solving OTC problems. The PINN approach is implemented by constructing a problem-specific loss function that directly incorporates the governing dynamics and control objectives. This method is comparatively simpler and more flexible to implement. The performance of PINNs is evaluated through quantitative error analysis and benchmarked against the classical Runge-Kutta (RK) method. A detailed comparison is presented using tabulated error metrics and time-domain plots of absolute errors. Numerical results demonstrate that PINNs achieve lower approximation errors than Runge-Kutta method for both LQ and nonlinear tracking problems, indicating their effectiveness as a viable alternative solution strategy for OTC problems.

کلیدواژه ها:

نویسندگان

Fidelis Nofertinus Zai

Department of Mathematics, Universitas Sumatera Utara, Medan, ۲۰۱۵۵, Indonesia

Rian Kurnia

Department of Data Science, Institut Teknologi Sumatera, Lampung, ۳۵۳۶۵, Indonesia

Juan Prihanda Nainggolan

Department of Mathematics, Universitas Sumatera Utara, Medan, ۲۰۱۵۵, Indonesia

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 :
  • Ahmadin, A., Naiborhu, J., Mu’tamar, K. (۲۰۲۳). “Control design on ...
  • Chen, X., Wang, F. (۲۰۲۱). “Neural-network-based stochastic linear quadratic optimal ...
  • Li, Y., Liu, L. (۲۰۲۴). “Physics-informed neural network-based nonlinear model ...
  • نمایش کامل مراجع