嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略问题评析

针对2014年全国大学生数学建模竞赛A题"嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略"问题,根据全国评阅的具体情况,首先介绍了问题的要求和评阅基本要点;然后给出几种有代表性的解法和模型;最后对参赛论文中存在的较普遍的问题作了分析。     

再探“嫦娥一号”椭圆轨道的几何性质

2008年高考数学湖北卷的文理科第10题,以嫦娥一号卫星绕月飞行的椭圆轨道为背景,设计新颖别致,令人耳目一新。文[1]的评析不仅让我们读后受益匪浅,而且也提出了有关共一条对称轴、一个焦点和一个顶点的两个椭圆间的值得探讨的一些几何性质,尤其是对原题中的③式的几种推理方式,不仅揭示了处理椭圆的有关知识避用坐标法     

三维井眼轨道设计模型及应用

讨论了两种典型的三维井眼轨道设计问题 .建立了设计的一般数学模型 ,利用空间矢量分析理论得到了约束变量间的解析表达式和井眼轨道计算式 .这种新方法避免了求解多维非线性方程组 ,设计计算简单精确 .该设计模型成功地解决了多约束条件下的三维井眼轨道设计这一难题 ,具有普遍适用性 .可广泛用于定向井、水平井和多目标井的井眼轨道设计 ,为井眼轨道控制提供了更为准确的理论依据 .     

二维井眼轨道设计模型及其精确解

讨论了典型的二维井眼轨道设计问题,建立了二维井眼轨道设计的一般数学模型,并求得了其全部精确解.这种方法避免了在设计中进行试算,设计计算简单、精确、快速.该模型具有普遍适用性,可广泛用于二维定向井、水平井和多目标井的井眼轨道设计.     

均匀设计优化烧伤油一号的制备条件

采用均匀设计以及拟水平法 ,对可能影响烧伤油一号质量的 3个因素进行试验考察。并对试验结果运用偏最小二乘法与残差分析进行回归分析。分析结果表明 :烧伤油一号最佳工艺条件是 :紫草种类 :紫草 ;油温 :175℃ ;浸渍时间 :19小时。采用优选制备条件实验表明 ,优选工艺是可信的。     

二维井眼轨道设计模型及应用

讨论了一般二维井眼轨道设计问题.建立了二维轨道设计一般数学模型,根据轨道设计约束方程,可任意选择两个设计参数作为未知数进行求解,得到了全部解析计算公式.这种方法设计计算简单、精确、快速、灵活,具有普遍适用性.可广泛用于二维定向井、水平井和多目标井的设计,为井眼轨道设计提供了理论依据.     

一种模糊优化的全局算法及在三维水平井轨道设计中应用

本基于一种新的全局优化算法(EM)，提出一种求解模糊优化问题的全局优化算法。针对三维水平井轨道设计问题，提出两个模糊模型。最后把算法及模型应用到实际问题中，数值结果表明算法及模型是有效的、正确的。     

带有性别结构的HIV/AIDS模型动力学分析和最优控制

通过考虑同性接触与异性接触来研究HIV/AIDS的传播,建立带有性别结构的HIV/AIDS模型.根据下一代矩阵法求出基本再生数.证明当R₀<1时,无病平衡点是全局渐近稳定的,当R₀> 1时,地方病平衡点是存在的,并且疾病是一致持续的,并通过数值模拟来验证结论.提出一个最优控制问题并利用庞特里亚金极大值原理进行了求解.拟合结果表明我国未来几年患病人数仍会不断攀升.     

具有变号非线性项的奇异二阶三点边值问题的三个非零正解

该文研究一类具有变号非线性项的奇异二阶三点边值问题多个正解的存在性. 运用Leggett-Williams不动点定理在$f$满足一定的增长条件下, 获得了至少三个非零正解存在的结果.     

三重积L-函数系数的变号与非零性质（英文）

取f,g与h分别为偶数权k₁,k₂和k₃关于全纯模群SL(2,Z)上三个不同的正规化本原全纯模形式.令λ_f×g×h(n)为与f,g,h关联的三重积L-函数L(f×g×h,s)的第n个系数.本文给出了序列{A_f×g×h(n)}_n∈N在n≤x上符号相同对于阶而言的最好下界.本文还讨论了序列{λ_f×g×h(n)}_n∈N在n≤x中的变号次数以及相同序列在小区间上的非零问题.     

侧钻水平井轨道设计模型、算法及应用

本针对三维水平井轨道优化设计问题，建立了以非线性常微分方程为主要约束条件的最优控制模型。以均匀设计方法选初始点，并依此把允许区域分解为有限多个子域，在每个子域上构造了改进的Hooke-Jeeves优化算法，将它用于多口水平井的实际生产中，表明了本给出的模型、算法及软件的正确性与有效性。     

风险敏感性控制在CEV模型的应用研究

假设股票的价格遵循CEV过程,经济因子满足两个相互独立的布朗运动,运用风险敏感性随机最优控制理论得到新的结论,最后对于简化的模型,得到最优长期增长率的解析解.     

混沌记忆系统的自适应反馈控制和轨迹跟踪控制

研究了混沌记忆系统的自适应反馈控制和基于反馈线性化的轨迹跟踪控制问题.首先,通过绘制系统的时域波形图和混沌吸引子图验证系统的复杂的动力学行为;然后,分别应用自适应反馈控制方法和基于反馈线性化的轨迹跟踪控制方法设计控制器,对系统施加控制;最后,通过数值仿真验证控制器的有效性.     

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This paper assumes that company's asset process follows a non-linear model, which reflects the relationship between the operation costs and the size business. Suppose that the company can control the asset process by changing the size of business, paying dividends and raising money dynamically. Meanwhile, it bears both fixed and proportional transaction costs during the control processes. Under the objective of maximizing the company's value, we obtain the explicit solutions of optimal strategies and value function by using the optimal control method. The results illustrate that the optimal strategies depend on the parameters of the model. The company should expand the business scale with the increasing of asset. Dividends should be paid out according to the impulse control strategy. Financing is profitable to avoid bankruptcy if and only if the transaction costs are relatively low.     

比例再保险模型的脉冲与正则 最优控制策略

首次在比例再保险模型中引入脉冲控制过程,为获得最优回报函数,不但给出了该函数所应满足的充分性定理,而且得出了该函数的具体解析式及相应的最优脉冲与正则控制策略.     

三维水平井轨道设计模糊最优控制模型

建立了三维水平井井眼轨道设计模糊非线性多目标最优控制模型 ,利用模糊集理论把该模型转化为非线性规划问题 ,并把该模型应用到水平井的实际生产中 ,得到满意的结果 .     

具有潜伏期时滞的时变SEIR模型的最优疫苗接种策略

该文在经典SEIR仓室模型的基础上,在由潜伏个体转化为感染个体的过程中,引入了时滞参数以刻画潜伏期的特性.同时,将传染系数改写为季节性变化参数,并通过引入疫苗接种和时变的成功免疫率,形成了含有时滞的时变受控SEIR模型.进一步地,在状态时滞最优控制问题的框架下,以疫苗接种率为控制变量,求解了基于该模型的传染病最优疫苗接种策略.在最优控制问题中,同时考虑了控制约束、易感染人口数上限、时变的疫苗产量上限3类约束.使用多区段的保辛伪谱方法对该问题进行求解.数值结果表明,计算得到的控制策略可以有效抑制传染病的传播.不同算例之间的对比说明忽略时变因素可能导致不合理的接种策略.     

养老基金投资组合的常方差弹性(CEV)模型和解析决策

针对以年金形式发放待遇的缴费预定制养老基金,在退休前和退休后的两个阶段,分别构建了常方差弹性(CEV)模型,并应用Legendre变换将原问题转化为对偶问题,在追求指数效用最大化的条件下,求得了精确解析解,从而确定了这两个阶段的最优投资决策．     

Mathematical Analysis of SIR Epidemic Model with Piecewise Infection Rate and Control Strategies

The limitation of contact between susceptible and infected individuals plays an important role in decreasing the transmission of infectious diseases. Prevention and control strategies contribute to minimizing the transmission rate. In this paper, we propose SIR epidemic model with delayed control strategies, in which delay describes the response and effect time. We study the dynamic properties of the epidemic model from three aspects: steady states, stability and bifurcation. By eliminating the existence of limit cycles, we establish the global stability of the endemic equilibrium, when the delay is ignored. Further, we find that the delayed effect on the infection rate does not affect the stability of the disease-free equilibrium, but it can destabilize the endemic equilibrium and bring Hopf bifurcation. Theoretical results show that the prevention and control strategies can effectively reduce the final number of infected individuals in the population. Numerical results corroborate the theoretical ones.     

Global State Space Approach for the Efficient Numerical Solution of State-Constrained Trajectory Optimization Problems

A new approach based on a global state space form is introduced for solving trajectory optimization problems with state inequality constraints via indirect methods. The use of minimal coordinates on a boundary arc of the state constraint eliminates severe problems, which occur for standard methods and are due to the appearance of differential-algebraic boundary-value problems. Together with a hybrid approach and a careful treatment of some interior-point conditions, we obtain an efficient and reliable solution method.