Symmetries and analytical solutions of the Hamilton–Jacobi–Bellman equation for a class of optimal control problems
Notice bibliographique
Résumé
Summary The main contribution of this paper is to identify explicit classes of locally controllable second‐order systems and optimization functionals for which optimal control problems can be solved analytically, assuming that a differentiable optimal cost‐to‐go function exists for such control problems. An additional contribution of the paper is to obtain a Lyapunov function for the same classes of systems. The paper addresses the Lie point symmetries of the Hamilton–Jacobi–Bellman (HJB) equation for optimal control of second‐order nonlinear control systems that are affine in a single input and for which the cost is quadratic in the input. It is shown that if there exists a dilation symmetry of the HJB equation for optimal control problems in this class, this symmetry can be used to obtain a solution. It is concluded that when the cost on the state preserves the dilation symmetry, solving the optimal control problem is reduced to finding the solution to a first‐order ordinary differential equation. For some cases where the cost on the state breaks the dilation symmetry, the paper also presents an alternative method to find analytical solutions of the HJB equation corresponding to additive control inputs. The relevance of the proposed methodologies is illustrated in several examples for which analytical solutions are found, including the Van der Pol oscillator and mass–spring systems. Furthermore, it is proved that in the well‐known case of a linear quadratic regulator, the quadratic cost is precisely the cost that preserves the dilation symmetry of the equation. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,002 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».