Hamilton-Jacobi-Bellman 方程的有限差分格式指南

计算科学 pde 有限差分 参考请求 最优控制 动态规划
2021-12-08 13:12:23

我需要求解一个简单的低维 Hamilton-Jacobi-Bellman 方程。

是否有使用有限差分方案以数值方式执行此操作的简单指南?我发现了一些讨论高阶方法或讨论数值方案的理论性质的研究文章,但没有什么能真正帮助我作为一个没有学术抱负的新​​手来实现一个实际的算法。我真的不关心运行时间,并且对于需要一整天才能获得 5% 相对准确度的东西完全没问题。

当我尝试一个简单的正向欧拉方法时,我得到了奇怪的振荡,即使我试图评估上游的导数。上游是什么取决于哈密顿量的解,当然,它本身需要对导数进行评估;因此,这里有一些循环,我想我弄错了。或者,我可能搞砸了边界条件。

作为我需要解决的一个例子:

u:[0,T]×RdR
utH(u,u)=0

H(u,u)=minαi0aα=1bα+(cα)u
u(0,)=0

我在有限的二维数组(使用)上尝试了以下迭代:(un,un)0nNΔt:=T/N

  1. (对于每个数组索引)解决哈密顿最小化问题以获得H(un,un)α

  2. (对于每个数组索引)定义un+1:=un+ΔtH(un,un)

  3. (对于每个数组索引)定义通过在上游方向差分un+1un+1α

在边界处,我使用了,即每当上游方法要求我访问不存在的条目时,我都会评估下游。uxixi:=0u

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