In this research, we considered fractional order optimal control models for cancer, HIV treatment and glucose.These models are based on fractional order differential equations that describe the dynamics underlying the disease.It is formulated in term of left and right Caputo fractional derivative. Pontryagin's Maximum Principle is used as a necessary condition to find the optimal curve for the respective controls over fixed time period. The formulated problems are numerically solved using forward backward sweep method with generalized Euler scheme.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제11권1호
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pp.10-18
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2010
The purpose of this paper deals with direct multiple-shooting method (DMS) to resolve helicopter maneuver problems of helicopters. The maneuver problem is transformed into nonlinear problems and solved DMS technique. The DMS method is easy in handling constraints and it has large convergence radius compared to other strategies. When parameterized with piecewise constant controls, the problems become most effectively tractable because the search direction is easily estimated by solving the structured Karush-Kuhn-Tucker (KKT) system. However, generally the computation of function, gradients and Hessian matrices has considerably time-consuming for complex system such as helicopter. This study focused on the approximation of the KKT system using the matrix exponential and its integrals. The propose method is validated by solving optimal control problems for the linear system where the KKT system is exactly expressed with the matrix exponential and its integrals. The trajectory tracking problem of various maneuvers like bob up, sidestep near hovering flight speed and hurdle hop, slalom, transient turn, acceleration and deceleration are analyzed to investigate the effects of algorithmic details. The results show the matrix exponential approach to compute gradients and the Hessian matrix is most efficient among the implemented methods when combined with the mixed time integration method for the system dynamics. The analyses with the proposed method show good convergence and capability of tracking the prescribed trajectory. Therefore, it can be used to solve critical areas of helicopter flight dynamic problems.
달 착륙과 이륙은 착륙선의 자세 및 고도에 따라서 몇 가지 단계로 나누어져 있다. 따라서 최적의 착륙선 궤적을 생성하기 위해서는 각 단계에 맞는 구속 조건과 제어 값이 필요하다. 착륙과 이륙의 최적궤적생성은 연료소모 및 자세변화율을 최소화 하는 가격함수를 이용하여 최적화를 수행하였다. 본 논문에서는 궤적을 생성하는 최적제어 문제의 풀이 방법을 직접적인 접근방식중의 하나인 Gauss pseudo-spectral을 사용하였고, 이 문제로 착륙선의 기준 궤적과 상태 및 제어 값을 생성하였다.
BISWAS, M.H.A.;KHATUN, M.S.;ISLAM, M.A.;MANDAL, S.;PAUL, A.K.;ALI, A.
Journal of applied mathematics & informatics
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제40권3_4호
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pp.633-656
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2022
Many regions of the world are now facing the second wave of boomed cases of COVID-19. This time, the second wave of this highly infectious disease (COVID-19) is becoming more devastating. To control the existing situation, more mass testing, and tracing of COVID-19 positive individuals are required. Furthermore, practicing to wear a face mask and maintenance of physical distancing are strongly recommended for everyone. Taking all these into consideration, an optimal control problem has been reformulated in terms of nonlinear ordinary differential equations in this paper. The aim of this study is to explore the control strategy of coronavirus-2 disease (COVID-19) and thus, minimize the number of symptomatic, asymptomatic and infected individuals as well as cost of the controls measures. The optimal control model has been analyzed analytically with the help of the necessary conditions of very well-known Pontryagin's maximum principle. Numerical simulations of the optimal control problem are also performed to illustrate the results.
In this paper, we find the approximate solution of a second order nonlinear partial differential equation on a simple connected region in $R^2$. We transfer this problem to a new problem of second order nonlinear partial differential equation on a rectangle. Then, we transformed the later one to an equivalent optimization problem. Then we consider the optimization problem as a distributed parameter system with artificial controls. Finally, by using the theory of measure, we obtain the approximate solution of the original problem. In this paper also the global error in $L_1$ is controlled.
In this paper, we developed a Receding Horizon Predictive Control for Stochastic state space models(RHPCS). RHPCS was designed to minimize a quadratic cost function. RHPCS consists of Receding Horizon Tracking Control(RHTC) and a state observer. It was shown that RHPCS is equivalent to Generalized Predictive Control(GPC) when the underlying state space model is equivalent to the I/O model used in the design of GPC. The equivalence between GPC and RHPCS was shown through. the comparison of the transfer functions of the two controllers. RHPCS provides a time-invarient optimal control law for systems for which GPC can not be used. The stability properties of RHPCS was derived. From the GPC's equivalence to RHPCS, the stability properties of GPC were shown to be the same as those for RHTC.
PID controllers with constant gains have been widely used in various control systems due to its powerful performance and easy implementation. But it is difficult to have uniformly good control performance in all operating conditions. In this paper, we propose a nonlinear variable PR controller with immune feedback mechanism. An immune feedback mechanism is based on the functioning of biological T-cells, they include both an active term, which controls response speed. and an inhibitive term, which controls stabilization effect. Therefore, the proposed nonlinear PID controller is based on immune responses of biological. immune feedback mechanism which is the cell mediated immunity and In order to choose the optimal nonlinear PID controller games, we also propose the tuning algorithm of nonlinear function parameter in immune feedback mechanism. To verify performance of the proposed algorithm, the speed control of nonlinear DC motor are performed. Front the simulation results, we have found that the proposed algorithm is more superior to the conventional constant fain PID controller.
Present monetary system is based on fallacies. The purpose of this article is to highlight the pitfalls in economic thinking. The article shows that this way of thinking leads to the creation of inflation which is the root of all evil. The analysis proceeds in different approach to the contemporary theory of money. An inflation- free monetary system is introduced. Monetary system is the set of mechanisms that controls money. In this broad sense, monetary system can be divided into three different systems. Each of them has different goal; National monetary system which aims to raise sufficient funds in order to reach an optimal level of output growth that maintains full employment and satisfies the economic requirements of the community. National redistribution system which aims to redistribute funds in order to sustain individuals at or above a specified material standard of living, and enable government to provide public services. International monetary system which aims to preserve rights of parties in foreign exchange transactions.
Referring to the formulation of physical stochastic optimal control of structures and the scheme of optimal polynomial control, a nonlinear stochastic optimal control strategy is developed for a class of structural systems with hysteretic behaviors in the present paper. This control strategy provides an amenable approach to the classical stochastic optimal control strategies, bypasses the dilemma involved in It$\hat{o}$-type stochastic differential equations and is applicable to the dynamical systems driven by practical non-stationary and non-white random excitations, such as earthquake ground motions, strong winds and sea waves. The newly developed generalized optimal control policy is integrated in the nonlinear stochastic optimal control scheme so as to logically distribute the controllers and design their parameters associated with control gains. For illustrative purposes, the stochastic optimal controls of two base-excited multi-degree-of-freedom structural systems with hysteretic behavior in Clough bilinear model and Bouc-Wen differential model, respectively, are investigated. Numerical results reveal that a linear control with the 1st-order controller suffices even for the hysteretic structural systems when a control criterion in exceedance probability performance function for designing the weighting matrices is employed. This is practically meaningful due to the nonlinear controllers which may be associated with dynamical instabilities being saved. It is also noted that using the generalized optimal control policy, the maximum control effectiveness with the few number of control devices can be achieved, allowing for a desirable structural performance. It is remarked, meanwhile, that the response process and energy-dissipation behavior of the hysteretic structures are controlled to a certain extent.
Shim, Junbo;Shim, Eunyoung;Kim, Gwang Hoon;Han, Jong Won;Zuccarello, Giuseppe C.
ALGAE
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제31권2호
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pp.167-174
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2016
Biological response of cells to variable conditions should affect the expression level of certain genes. Quantification of these changes in target genes needs stable internal controls. Real-time quantitative polymerase chain reaction (PCR) has traditionally used reference or ‘housekeeping’ genes, that are considered to maintain equal expression in different conditions, to evaluate changes in target genes between samples and experimental conditions. Recent studies showed that some housekeeping genes may vary considerably in certain biological samples. This has not been evaluated in red algae. In order to identify the optimal internal controls for real-time PCR, we studied the expression of eleven commonly used housekeeping genes; elongation factor 1-alpha, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, β-actin, polyubiquitin, 30S ribosomal gene, 60S ribosomal gene, beta-tubulin, alpha-tubulin, translation initiation factor, ubiquitin-conjugating enzyme, and isocitrate dehydrogenase in different life-history stages of Bostrychia moritziana. Our results suggest that glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) and 30S ribosomal gene, have the most stable gene expression levels between the different life history stages (male, female, carposporophyte, and tetrasporophyte), while the other genes are not satisfactory as internal controls. These results suggest that the combinations of GAPDH and 30S would be useful as internal controls to assess expression level changes in genes that may control different physiological processes in this organism or that may change in different life history stages. These results may also be useful in other red algal systems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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