非线性Schr(?)dinger系统的最优控制问题

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本文主要利用变分方法研究几类非线性Schr(?)dinger系统的最优控制问题.研究的出发点是相应非线性Schr(?)dinger方程(组)的解的局部存在性,全局存在性以及正则性.在文献[54]的框架下,我们对几类模型分别证明了目标泛函的极小元的存在性,以及目标泛函关于控制参数的一阶Fr′echet可微性,进而导出了控制问题的一阶最优条件.本文考虑了两种类型的控制模式,一类是基于外场的双线性控制,一类是基于非线性作用的非线性控制。在第一章中,我们简单介绍了相关研究背景和进展,并给出了本文中所采用的记号和一些本文需要的不等式以及引理。第二章研究了对数型Schr(?)dinger系统的最优双线性控制问题.我们首先定义了一个渐近系统,并讨论了渐近系统的适定性,然后通过一个极限收敛的讨论得到对数型Schr(?)dinger系统的解的存在性.其次,我们讨论了渐近系统的最优控制问题,证明了渐近目标泛函的极小元(渐近极小元)的存在性,并导出了渐近极小元所满足的控制方程(渐近控制方程).最后,讨论了渐近极小元收敛性,证明了原问题的极小元就是渐近极小元收敛的极限,并且满足渐近控制方程的极限方程。第三章中讨论了弱耦合Schr(?)dinger方程组的最优双线性控制问题.在去掉对位势的次二次要求的情形下,我们讨论了控制位势为1/||的情形,主要克服了在求解目标泛函极小元的过程中,Aubin-Lions引理不再适用的困难.另外,由于弱耦合项不满足局部Lipschitz条件,方程组的解关于控制参数不具备局部Lipschitz性质,不能按已有的方法直接得到目标泛函关于控制参数的一阶Fr′echet可微性.我们借助解的高阶正则性得到了解关于控制参数的一个连续性估计导出了关于极小元的控制方程。第四章利用第三章的方法,对文献[47]中的关于最优双线性控制问题的结果进行了推广。最后,在第五章,我们讨论了一类Schr(?)dinger系统的最优非线性控制问题,这一问题来源于Bose-Einstein凝聚体的相关实验。
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