一类带退化扩散的哈密尔顿-雅克比方程组的适定性

讨论带狄利克雷边界条件的退化扩散哈密尔顿-雅克比方程组tu-div(|▽u|p1-2▽u)=|▽v|q1,tv-div(|▽v|p2-2▽v)=|▽u|q2的弱解性质,其中ΩRN是有界区域,qi>max{(p1-1),(p2-1)},pi>2,i=1,2.研究结果得到关于时间的极大解(u,v)∈W1,∞×W1,∞,以及(ut,vt)的正则性结论.

时间周期哈密顿-雅克比方程的比较定理

在有界区域上研究时间周期哈密顿-雅克比方程的黏性解,将Hitoshi Ishii和Hiroyoshi Mitake关于自治哈密顿-雅克比方程的比较定理推广到适用于时间周期的哈密顿-雅克比方程的比较定理。

基于Hamilton-Jacobi方程的飞行器机动动作可达集分析

为了给驾驶员完成标准机动动作提供决策支持,提出一种使用哈密尔顿–雅克比(Hamilton-Jacobi)方程求解机动动作可行状态空间的研究方法.使用关键点将机动动作划分为不同阶段,将各关键点的标准状态约束作为目标集,逆时间求解目标集对应的可达集得到各阶段的边界状态范围,目标集和可达集均由零水平集表示.使用该方法得到斤斗动作三维度运动模型下各阶段的可达集及斤斗动作的可行状态空间,为了使运动模型的控制量与驾驶员实际操纵更为接近,构建了以迎角变化率为控制量的四维度运动模型,在此基础上对斤斗动作各阶段的可达集进行了分析.

(mM)^(∞)算子及 Hamilton-Jacobi方程粘性解

Hamilton- Jacobi方程经常出现在实际应用中 ,例如控制论 ,微分对策和经济理论 .本文构造了具有非凸通量和非凸初值的 Hamilton- Jacobi方程的粘性解 .主要思想是 :将通量分解为一个凸量加一个凹通量 ,利用新设计的算子 (m M) ∞ 和 L egendre变换 ,Hamilton- Jacobi方程的粘性解可以精确地表达 .(m M) ∞ 型解证明是 Hamilton- Jacobi方程的粘性解 .实际上我们的 (m M)∞公式是凸的 L ax- Oleinik- Hopf公式的非凸推广 .

基于风险价值约束的动态均值-方差投资组合的研究

研究了基于风险价值约束的动态均值-方差项目投资组合的数学模型,该模型是控制带约束的随机线性二次型(LQ)控制问题.在讨论该随机LQ控制问题的解之后,给出投资组合动态数学模型对应的随机哈密顿-雅克比-贝尔曼方程的解,得出了有效边界和最佳策略,讨论了风险价值约束的影响.最后,针对某油田勘探开发项目的实际情况,应用上述结论求出该实例的解,并讨论了风险价值约束发挥的作用.

基于可达集的自主车辆安全性验证方法

针对自主车辆安全性验证在理论的完备性上无法得到保证的问题,提出一种使用哈密尔顿—雅克比(Hamilton-Jacobi)方程求解车辆运行安全状态空间方法。定义车辆运行不安全状态集合为目标集,逆时间求解目标集对应的车辆运行安全状态边界(可达集边界),并采用具有界面追踪和形状建模数值技术的水平集方法表示目标集和可达集。为了确定目标集在向量场作用下的后向可达集,提出采用求解Hamilton-Jacobi偏微分方程的粘性解的方法。自主车辆追逃安全预警范围验证结果表明,该方法能够提高自主车辆安全决策验证的置信水平,增强自主车辆安全性验证的可靠性。

椭圆轨道编队构型保持控制方法研究

针对椭圆参考轨道的编队构型保持控制系统,以对地等张角绕飞编队为背景设计了相对轨道模型预测控制算法。首先,基于哈密尔顿-雅克比方程,推导了一组包含项摄动的相对运动模型。在此模型的基础上,结合具体的对地等张角编队任务,提出了一种构型保持的在线滚动优化的闭环预测控制算法,并将模型预测优化问题转换为在线求解二次规划问题,该算法能够较好地控制存在状态约束、控制约束等各种约束控制问题。最后,通过数值仿真验证该算法的有效性。

绳系空间太阳能电站动力学响应分析

利用绝对节点坐标方法研究绳系空间太阳能电站在轨飞行的太阳能电池板动力响应。通过勒让德变换引入广义动量,在约束哈密尔顿体系下建立轨道、姿态和弹性振动耦合的动力学方程。基于祖冲之类方法的思想,结合辛龙格-库塔方法对微分-代数方程进行数值求解。数值算例说明本文建模方法和数值算法都是有效的,能很好地保持系统约束和能量。最后分析了绳长、平台系统的质量、轨道高度对于梁中点挠度和轴向平均应变的影响。

带注资的二维复合泊松模型的最优分红(英文)

研究建立两类理赔关系的二维复合泊松模型的最优分红与注资问题,目标为最大化分红减注资的折现,该问题由随机控制问题刻画,通过解相应的哈密尔顿-雅克比,贝尔曼(HJB)方程,得到了最优分红策略,并在指数理赔时明确地解决该问题。

道路新建与养护的动态最优投资分配模型

本研究的主要目的是确定城市道路新建和养护的动态最优投资分配策略。为此,本文以宏观视角构建了含有随机项的连续时间最优控制模型以实现城市所有用户出行成本的最小化。本文利用动态规划原理推导出随机最优控制问题的最优性条件:哈密尔顿-雅克比-贝尔曼方程,得到含有偏导数项的动态最优投资策略,同时对动态最优投资策略与状态变量、各参数之间的关系进行了定性分析。本文采用一种估计最优值函数中参数的方法求解得到动态最优投资策略的解析解,此解析解中只含有各状态变量与参数。最后,本文以实际数据为例,给出了2019-2028年的城市道路新建和养护的动态最优投资策略,并通过蒙特卡洛试验对其与现行投资策略的效率进行定量比较分析。本文通过理论及数值分析得到以下重要结论:(1)动态最优投资策略为一个闭环的反馈控制,即最优策略是路网流量与路网容量两个状态变量的函数。(2)动态最优投资策略在理论上不能保证在一次独立试验中得到的出行成本一定是最小的,因为管理者只能把握随机变量的特征,即期望值与标准差,而并不能准确预知下一年度的实际情况。(3)引入社会贴现率后的最优值函数参数估计方法将会拥有更大的适用范围。(4)在案例分析中,通过10000次的蒙特卡洛试验对动态最优投资策略与现行投资策略进行对比分析可知,动态最优投资策略可降低所有用户1414.1466万元/天的出行成本,同时动态最优投资策略的占优比例为100%。

一个矩阵指数函数的定理及其教学方法

本文介绍一个计算矩阵指数函数的十分好用的定理,并探讨它在教学上的引入和处理问题.

航天器相对运动建模及周期性相对运动求解

面向航天器编队飞行的需求,对椭圆参考轨道航天器非线性周期相对运动条件进行研究,提出了确定椭圆参考轨道编队航天器非线性周期性相对运动条件的新方法。首先,考虑非线性、椭圆轨道等因素,通过哈密尔顿-雅可比(HJ)方程和正则摄动理论,推导了在任意非线性摄动下相对运动的模型和获得不需消耗任何燃料的周期性相对运动轨道的条件;然后,采用时域配点法,结合改进的列文伯格-马夸尔特(LM)法对周期性相对运动的初值进行求解;最后,设计数值仿真算例,利用上述条件,得到不消耗任何燃料的周期性绕飞轨道,由此验证了本文所提模型和方法的正确性。

随机利率下复合泊松模型的最优注资分红策略

本文研究了随机利率条件下复合泊松风险模型的最优分红注资策略.模型假设盈余过程服从一般形式而利率过程随某一马尔科夫过程变化.问题通过两步得到解决.首先,找到最优策略满足的注资的形式;然后,在限定注资形式的条件下得出问题的最优解.这里,我们讨论了有界分红率和无界分红率两种分红形式,并且在索赔分布为指数分布的条件下讨论了最优解的可能形式.

基于动态规划方法的最优消费路径

基于递归优化理论建立了包含资本折旧率和贴现因子的最优消费模型,通过猜解汉密尔顿—雅可比—贝尔曼方程,得出了消费效用最大化的值函数、策略函数、最优消费和资本累积序列。通过分析最优消费和资本累积序列发现:当资本产出弹性等于单位弹性时,AK模型的资本增长率更大,资本不收敛;当资本产出弹性小于1大于0时,AK模型的资本增长率更小,资本收敛。通过分析值函数发现:消费—投资比与社会效用成反比,贴现因子与社会效用成正比,折旧率与社会效用成反比。基于中国1978～2010年的消费和资本数据的实证分析,本文发现中国的值函数受到经济增长阶段的系统性影响,当经济处于较低的起飞阶段时,消费—投资比与值函数成正比,即与理论模型预期相反;当经济处于较高的发展阶段时,消费-投资比与值函数成反比,即与理论预期一致。

军民融合协同创新技术的随机微分博弈研究

在军民融合协同创新体系中考虑随机因素干扰的影响,建立随机微分博弈模型,研究了Nash非合作博弈,Stackelberg博弈和协同合作博弈下体系达到均衡状态时决策主体的共享策略和最优收益、体系技术水平的期望值和方差。研究结果表明,技术共享的努力程度与技术创新影响系数、企业边际收益成正比,与技术共享成本和衰减系数成反比。协同创新体系技术水平的期望值和方差及其稳定值、体系的总收益在协同合作博弈时最大,Stackelberg博弈时次之,Nash非合作博弈时最小。

结冰飞机着陆阶段飞行安全包线确定及操纵应对策略

结冰会导致飞行安全包线收缩、严重威胁飞行安全,研究结冰后安全包线变化对于操纵应对策略设计及提高飞行安全具有重要意义。以美国国家航空航天局(NASA)的项目飞机GTM(Generic Transport Model)为研究对象,通过对飞机的气动参数进行多项式拟合,建立了结冰飞机纵向通道的动力学模型。为了得到能随结冰程度变化的安全包线,将可达性分析理论引入到对结冰飞机着陆过程的安全性分析。提出将正向可达集与反向可达集的交集作为飞行安全包线,其中可达集的确定是基于水平集方法求解哈密尔顿-雅克比方程的最优解。最后针对不同程度的结冰条件进行了操纵时域验证,并提出了相应的操纵控制策略。研究结果表明,轻度结冰对安全包线影响较小,整个着陆过程的飞行状态始终能在最优控制指导下保持在安全包线以内;但对于重度结冰,飞行安全包线收缩严重,常规操纵已经很难使飞机达到着陆要求,需要进行飞行状态改出处理。研究结果为指导飞行操纵及实时包线保护打下基础。

基于随机微分博弈的协同创新知识共享策略

在考虑随机因素干扰的情形下,通过建立一个随机微分博弈模型研究了产学研协同创新主体间的知识共享问题。运用动态规划方法分别求得了Stackelberg主从博弈和协同合作博弈两种下均衡的知识共享策略和创新补贴比例,并对两种博弈模式下的均衡结果进行了比较。比较结果显示:(1)在Stackelberg主从博弈和协同合作博弈两种模式下,知识共享的成本及其创新能力、知识共享的边际收益及其折旧率对创新主体共享的知识量产生重要影响,当知识共享的成本及其折旧率提高时,共享的知识量将减少;当知识创新能力及其共享的边际收益提升时,共享的知识量将提高。(2)在协同合作博弈下,创新主体共享的知识量、知识创新系统的总收益、知识创新量的期望值和方差均高于Stackelberg主从博弈下的值。

一类跳扩散需求存贮系统(s,S)库存控制策略研究

考虑的是连续检查库存,需求为一个常时间函数和一个复合Poisson跳扩散随机过程的和的存贮系统最优库存控制问题.基于期望折扣成本最小建立了无穷时间区间具有固定订购成本的最优库存模型,确定可采用(s,S)策略进行库存控制,给出了最优(s,S)策略的充要条件——HJB方程Ⅰ、Ⅱ.我们采用"猜测"的方法确定了最优(s,S)策略对应的值函数形式,建立了确定库存参数的最优化模型.

信息共享行为下基于随机微分博弈的辟谣效果预测研究

【目的/意义】新媒体环境下,多主体联合辟谣开创了辟谣的新模式。研究信息共享下不同主体的策略选择依赖性,为联合辟谣主体做出科学决策提供理论依据。【方法/过程】考虑外界随机因素的影响和不同信息主体间策略选择的依赖性,建立Stackelberg主从博弈和合作博弈随机微分模型,通过数值仿真,对两种协同模式进行最优均衡分析。【结果/结论】辟谣信息的产生与信息共享的成本、信息共享的边际收益、辟谣信息影响和信息的衰减率有关;合作博弈下信息共享量、系统收益以及辟谣信息产生量的期望和方差都高于Stackelberg主从博弈下的合作模式。【创新/局限】研究为辟谣主体及时采取相应的网络谣言应对措施提供理论支撑,相关结论可为网络谣言的治理和舆情预警提供方法支持。

CEV模型下基于双曲绝对风险厌恶效用的最优投资策略

研究双曲绝对风险厌恶(HARA)型投资者在常弹性方差(CEV)模型下面临完全可对冲随机资金流时的最优动态资产配置问题.随机资金流可以视作一个外生负债,假定其服从带漂移的布朗运动.根据随机控制理论建立该问题的哈密顿-雅克比-贝尔曼(HJB)方程,通过猜测值函数的代数形式,将其化简为两个抛物型偏微分方程并分别求得显式解,从而得到最优投资策略.结果表明该非自融资组合的最优动态配置问题等价于初始财富为所有未来随机净资金流在风险中性测度下累积期望现值与初始稟赋之和的自融资组合的最优动态配置问题.投资策略由短视投资策略,动态对冲策略,静态对冲策略三部分组成.当对模型中参数取特殊值时,策略简化为已有文献的相应结果.最后分析了参数变化对于由随机资金流引起的额外投资需求的影响.