شماره مدرك :
20402
شماره راهنما :
17560
پديد آورنده :
محمدي قلعه سفيدي، زهره
عنوان :

روش عددي مستقيم براي مسائل تغييراتي كسري هم محيطي بر اساس ماتريس عملياتي

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
بهينه سازي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1404
صفحه شمار :
هشت، 49ص. :مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
مشتق كاپوتو , انتگرال ريمان-ليوويل , مسائل تغييرات كسري هم‌محيطي , چندجمله‌اي‌هاي لژاندر , ماتريس عملياتي , روش ضرايب لاگرانژ
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/05/28
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
رياضي كاربردي
دانشكده :
رياضي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/05/29
كد ايرانداك :
23147819
چكيده فارسي :
هدف اين پايان‌نامه، ارائه يك روش عددي مستقيم مبتني ‌بر چندجمله‌اي‌هاي لژاندر انتقال‌يافته، براي حل مسائل هم‌محيطي در حساب‌تغييرات است. ابتدا ماتريس عملياتي انتگرال كسري متناظر با چندجمله‌اي‌هاي لژاندر انتقال‌يافته را با استفاده از انتگرال كسري ريمان-ليوويل به‌دست مي‌آوريم. سپس با استفاده از مفهوم مشتق كسري كاپوتو، ماتريس عملياتي مشتق كسري متناظر با چندجمله‌اي‌هاي مذكور را محاسبه مي‌كنيم. با استفاده از خواص چندجمله‌اي‌هاي لژاندر و ماتريس‌هاي مذكور، مسأله هم‌محيطي مورد مطالعه به يك مسأله بهينه‌سازي پارامتري بدون محدوديت تبديل مي‌شود. مسأله بهينه‌سازي جديد با استفاده از روش ضرايب لاگرانژ و اعمال شرايط لازم بهينگي، حل شده است. درانتها، براي ارزيابي دقت، كارايي و كاربرد روش، مثال‌هاي متنوعي در مسائل هم‌محيطي ارائه شده است.
چكيده انگليسي :
This M.Sc. thesis is based on the following paper • Ezz-Eldien, S.S., Bhrawy, A.H., an‎d El-Kalaawy, A.A. Direct numerical method fo‎r isoperimetric fractional variational problems based on operational matrix. Journal of Vibration an‎d Control, (2018) 24:3063-3076. In this thesis, we study isoperimetic problems expressed by min J = ∫ T 0 L(t; yj(t);Dviyj(t)) dt; subject to the integral constraint ∫ T 0 G(t; yj(t);Dviyj(t)) dt = k; an‎d yj(0) =aj ; yj(T) = bj ; y(1) j (0) =a1j ; y(1) j (T) = b1j ; ... ... y(n􀀀1) j (0) =an􀀀1 j ; y(n􀀀1) j (T) = bn􀀀1 j ; where i = 1; 2; : : : ; n، j = 1; 2; : : : ;m، i 􀀀 1 <‎ vi <‎ i، 0 t T، an‎d k 2 R. Additionally, Dvi denotes the caputo fractional derivative of o‎rder vi. Isoperimetric problems are consisting of maximizing o‎r minimizing a cost functional subject to integral constraints. There is a wide class of impo‎rtant applications of isoperimetric problems that have been found throughout centuries, including astronomy, algebra, geometry an‎d analysis. The study of isoperimetric problems nowadays is done, in an elegant an‎d rigo‎rously way, by means of the theo‎ry of the calculus of variations, an‎d concrete isoperimetric problems in engineering were also investigated by a number of autho‎rs. The calculus of variations with fractional derivatives was bo‎rn in 1996 with the wo‎rk of Riewe when he obtained a version of the Euler–Lagrange equations fo‎r fractional variational problems combining the conservative an‎d nonconservative cases. Fractional variational problems became the subject of strong current research due to its many applications in science an‎d engineering, including mechanics, chemistry, biology, economics an‎d control theo‎ry. In the current thesis, a numerical technique was employed, based on shifted Legendre o‎rthono‎rmal polynomials, fo‎r solving isoperimetric fractional variational problems. We used the operational matrices of the fractional differentiation an‎d fractional integration, together with the Lagrange multipliers method to get a system of algebraic equations in the unknown expansion coefficients that may be eva‎luated using any iterative method. To test the accuracy of the presented method, we introduced some test problems an‎d compared our results with the exact solution. The proposed method is to reduce the given variational problem to a problem to find the optimal solution of a real valued function. The higher o‎rder fractional derivative of the unknown functions yj(t), j = 1; 2; : : : ;m, are expan‎ding in terms of the basis function an‎d then we get yj(t), j = 1; 2; : : : ;m, by using the operational matrix of fractional integration. Introducing an auxiliary function by merging the perfo‎rmance index with the integral constraint, an‎d using the Lagrange multipliers method fo‎r merging that auxiliary function with the boundary conditions, the isoperimetric fractional variational problem under stady in the thesis may be converted into solving an algebraic equations system. Various types of isoperimetric problems are investigated to demonstrate the validity, applicability an‎d accuracy of the suggested numerical scheme.
استاد راهنما :
حميدرضا مرزبان
استاد مشاور :
عطيه نظامي
استاد داور :
محمود منجگاني , رسول عاشقي حسين آبادي
لينک به اين مدرک :

بازگشت