Algorithms for optimizing systems with multiple extremum functionals

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The problem of minimizing (maximizing) multiple extremum functionals (infinite-dimensional optimization) is considered. This problem cannot be solved by conventional gradient methods. New gradient methods with adaptive relaxation of steps in the vicinity of local extrema are proposed. The efficiency of the proposed methods is demonstrated by the example of optimizing the shape of a hydraulic gun nozzle with respect to the objective functional, which is the average force of the hydraulic pulse jet momentum acting on an obstacle. Two local maxima are found, the second of which is global; in the second maximum, the average force of the jet momentum is three times higher than in the first maximum. The corresponding nozzle shape is optimal. Conventional gradient methods have not found any maximum; i.e., they were unable to solve the problem.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. K. Tolstykh

Donetsk State University

Author for correspondence.
Email: mail@tolstykh.com
Russian Federation, ul. Universitetskaya, 24, Donetsk, 283001

References

  1. Толстых В.К. Прямой экстремальный подход для оптимизации систем с распределенными параметрами. Донецк: Юго-Восток, 1997.
  2. Васильев Ф.П. Методы оптимизации. Т. ٢. М.: МЦНМО, 2011.
  3. Сеа Ж. Оптимизация. Теория и алгоритмы. М.: Мир, 1973.
  4. Гасников А.В. Современные численные методы оптимизации. Метод универсального градиентного спуска : учебное пособие. М.: МФТИ, 2018.
  5. Нестеров Ю.Е. Методы выпуклой оптимизации. М.: МЦНМО, 2010.
  6. Поляк Б.П. Введение в оптимизацию. М.: Наука, 1983.
  7. Семко А.Н. Импульсные струи жидкости высокой скорости и их применение. Донецк: ДонНУ, 2014.
  8. Зубов В.И., Зуйкова З.Г. Об одном классе решений задачи оптимизации сопла гидропушки // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 1994. Т. 34. № 10. С. 1541–1550.
  9. Зуйкова З.Г. Вариационная задача о втекании сжимаемой жидкости в сужающийся канал. Дис. ... канд. физ.-матем. наук. Донецк: ДонГУ, 1984.
  10. Дмитрук Ю.В., Толстых В.К. Условия оптимальности формы сопла гидропушки // Вестник ДонНУ. Серия Г: Технические науки. 2022. № 3. С. 54–63.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Piston hydraulic gun diagram

Download (50KB)
3. Fig. 2. Dependence of the functional-function J(Rb)

Download (47KB)
4. Fig. 3. Optimal nozzle at the first extremum

Download (51KB)
5. Fig. 4. Optimal nozzle at the second extremum

Download (94KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences