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経路依存系における最適制御に関わる動的計画偏微分方程式の研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K03733
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分12040:応用数学および統計数学関連
研究機関熊本大学 (2021-2023)
大阪大学 (2020)

研究代表者

貝瀬 秀裕  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (60377778)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワード最適制御 / 動的計画法 / 動的計画偏微分方程式 / 粘性解 / 経路依存系 / 非線形偏微分方程式
研究開始時の研究の概要

最適制御は刻々と変化する系の状態を所与の基準に従って制御することを目標とし、動的計画法や動的計画偏微分方程式は、最適制御問題における制御主体者の最適戦略(制御器)を設計するために基本的である。本研究では、系の状態の時間発展や基準が現時刻のみならず過去の状態履歴に依存するような種々の最適制御問題における動的計画法や動的計画偏微分方程式の数学的基礎研究を行う。

研究成果の概要

最適制御は、時々刻々と変化する系の状態を与えられた基準に従って制御するための理論である。通常の最適制御では、系の将来の状態は現在の状態のみで決定されるとするマルコフ性が仮定される。一方で、工学を始め様々な分野において、系の未来の状態が過去の状態にも依存する経路依存系が関心を集めている。本研究課題では、経路依存系における動的計画法、また、既存の枠組みでは収まらない系に対する動的計画法に関する結果を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

動的計画法は、主体者が系の状態をコントロールするための強力な手法である。マルコフ性を持つ系に対する動的計画法に関しては膨大な研究成果があり、様々な分野の問題を動機として今もなお多くの研究者により研究がなされているが、経路依存系に対する動的計画法の一般論の研究は少ない。本研究課題では、経路依存性を持つ系に関連する動的計画偏微分方程式の研究を行い、経路依存系における基準の最適値を求めるための基礎理論を築いた。また、複素空間を状態空間に持つ系に対する動的計画法を進展させた。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (8件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] カリフォルニア大学サンディエゴ校(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] CIMAT数学研究センター(メキシコ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] CIMAT数学研究センター(メキシコ)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] カリフォルニア大学サンディエゴ校(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] メルボルン大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] CIMAT数学研究センター(メキシコ)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] カリフォルニア大学サンディエゴ校(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] メルボルン大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Convergence of discrete-time deterministic games to path-dependent Isaacs partial differential equations with quadratically growing Hamiltonians2022

    • 著者名/発表者名
      H. Kaise
    • 雑誌名

      Applied Mathematics & Optimization

      巻: 86 号: 1 ページ: 1-49

    • DOI

      10.1007/s00245-022-09829-4

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solution existence and uniqueness for degenerate SDEs with application to Schrodinger-equation representations2021

    • 著者名/発表者名
      P.M. Dower, H. Kaise, W.M. McEneaney, T. Wang, R. Zhao
    • 雑誌名

      Communications in Information and Systems

      巻: 21 号: 2 ページ: 297-315

    • DOI

      10.4310/cis.2021.v21.n2.a6

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Strong solution existence for a class of degenerate stochastic differential equations2020

    • 著者名/発表者名
      W.M. McEneaney, H. Kaise, P.M. Dower, R. Zhao
    • 雑誌名

      Proceedings of 21st IFAC World Congress

      巻: 1 ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Comparison theorems for viscosity solutions of Hamilton-Jacobi equations with co-invariant derivatives of fractional orders2023

    • 著者名/発表者名
      H. Kaise
    • 学会等名
      SIAM Conference on Control and its Applications
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparison theorems for viscosity solutions of Hamilton-Jacobi equations with co-invariant derivatives of fractional orders2023

    • 著者名/発表者名
      H. Kaise
    • 学会等名
      The Eleventh Meeting on Probability and PDE
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Zero-sum games intermediate Hamiltonian in path-dependnet deterministic systems2022

    • 著者名/発表者名
      H. Kaise and D. Hernandez-Hernandez
    • 学会等名
      International Conference “Optimal Control Theory and Applications”
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Viscosity solutions of Hamilton-Jacobi-Bellman PDEs for fractional-order systems2021

    • 著者名/発表者名
      H. Kaise
    • 学会等名
      SIAM Conference on Control and its Applications
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Partially observed H-infinity control for discrete-time path-dependent systems: A small noise limit of risk-sensitive stochastic control2021

    • 著者名/発表者名
      H. Kaise
    • 学会等名
      The 53rd ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and its Applications
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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