Том 65, № 12 (2025)
ОБЩИЕ ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ
ОЦЕНКА ОСТАТОЧНОГО ЧЛЕНА ПРИ СУММИРОВАНИИ ГИПЕРГЕОМЕТРИЧЕСКОГО РЯДА АППЕЛЯ F2
Аннотация
Построены интегральные представления и оценки остатков суммирования двойного гипергеометрического ряда Аппеля F2. Найденные формулы имеют приложение к разработке алгоритмов вычисления функций Аппеля F1 и F3 в C2 с помощью формул аналитического продолжения. Результаты имеют приложения к задачам математической физики и вычислительной теории функции, в том числе, при построении конформного отображения сложных многоугольников на основе интеграла Кристоффеля—Шварца. Библ. 24. Фиг. 1.
Журнал вычислительной математики и математической физики. 2025;65(12):1973-1994
1973-1994
ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
ВЫЧИСЛЕНИЕ ЭКСТРЕМАЛЕЙ В ЗАДАЧЕ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ С ФАЗОВЫМ ОГРАНИЧЕНИЕМ ВЫСОКОГО ПОРЯДКА
Аннотация
Исследуется задача управления k-й производной состояния объекта при линейном фазовом ограничении на состояние, где k – произвольное натуральное число. Согласно существующей в литературе терминологии, это так называемая задача управления с фазовым ограничением k-го порядка (также используется термин “глубины k”). В работе к исследуемой задаче применяется принцип максимума Понтрягина и проводится теоретический анализ полученных условий оптимальности. На основе этого анализа предлагается вычислительная схема для нахождения экстремалей. Библ. 9. Фиг. 9.
Журнал вычислительной математики и математической физики. 2025;65(12):1995-2008
1995-2008
УСКОРЕННЫЕ АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ С ИТЕРАТИВНЫМ ОБУЧЕНИЕМ ДИСКРЕТНЫМИ СИСТЕМАМИ В УСЛОВИЯХ СЛУЧАЙНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ
Аннотация
Алгоритмы управления с итеративным обучением появились в связи с задачами повышения точности выполнения повторяющихся операций роботами. Они используют информацию из прошлых повторений для корректировки управляющего сигнала на текущем повторении. В литературе по управлению с итеративным обучением эти повторения называются пробными шагами, пробами или проходами. Критическим показателем эффективности таких алгоритмов является скорость сходимости ошибки обучения к заданному значению, в идеальном случае к нулю. Для повышения скорости сходимости алгоритмов управления с итеративным обучением в своих недавних работах авторы предложили комбинацию метода тяжелого шарика и разработанного ими ранее метода векторных функций Лапунова для повторяющихся процессов. Оказывается, что такой подход позволяет неявно прогнозировать направление градиента целевой функции, что позволяет существенно повысить скорость сходимости. В примерах сходимость к компьютерному нулю достигалась всего за несколько пробных шагов. Однако при этом не учитывались неизбежно присутствующие случайные возмущения, действующие на систему, и шумы измерения, снижающие достижимую точность. В настоящей работе указанный подход распространяется на случай дискретных систем с учетом упомянутых случайных факторов. На примере лабораторного портального робота приведены результаты моделирования, подтверждающие теоретические результаты. Библ. 32. Фиг. 10.
Журнал вычислительной математики и математической физики. 2025;65(12):2010-2021
2010-2021
ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЯМИ СЛОЖНОГО ТЕПЛООБМЕНА С ГРАНИЧНЫМИ УСЛОВИЯМИ КОШИ
Аннотация
Представлен анализ задачи оптимального управления для стационарной диффузионной модели сложного теплообмена, включающей P1 - приближение уравнения переноса теплового излучения. Рассмотрена постановка, в которой известны граничные значения температуры и ее нормальной производной, а краевые условия для интенсивности излучения не задаются. Установлена разрешимость задачи управления и получены необходимые условия оптимальности. Представлено достаточное условие единственности решения задачи оптимального управления. Библ. 23.
Журнал вычислительной математики и математической физики. 2025;65(12):2024–2030
2024–2030
ОБЫКНОВЕННЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ
ЯВНЫЙ ВИД КОЭФФИЦИЕНТОВ АСИМПТОТИКИ ВО ВХОДЯЩЕМ УГЛЕ ДЛЯ КОНФОРМНОГО ОТОБРАЖЕНИЯ L–ОБРАЗНОЙ ОБЛАСТИ
Аннотация
Для конформного отображения L-образной области с произвольной длиной A и шириной h ее полок и входящим углом величиной πβ найдены явные аналитические формулы для коэффициентов cn разложения отображающей функции вблизи вершины w1 входящего угла. Формулы для величин cn, называемых коэффициентами интенсивности, получены в виде ряда по степеням малого параметра δ := exp(︀−πA/h)︀ с коэффициентами, определяемыми только показателем угла β по явным формулам. Помещен также краткий библиографический обзор по проблеме вычисления коэффициентов интенсивности. Библ. 92. Фиг. 2.
Журнал вычислительной математики и математической физики. 2025;65(12):2031-2044
2031-2044
УРАВНЕНИЯ В ЧАСТНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ
ПОСТРОЕНИЕ ГАРМОНИЧЕСКОГО ОТОБРАЖЕНИЯ ОДНОГО КЛАССА ОБЛАСТЕЙ С КРИВОЛИНЕЙНОЙ ГРАНИЦЕЙ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА МУЛЬТИПОЛЕЙ
Аннотация
Изложен основанный на методе мультиполей алгоритм гармонического отображения одного класса областей g с криволинейной границей, содержащей входящие дуговые углы и узкие перешейки. Для двух таких областей представлены результаты численной реализации данного алгоритма. При этом использование нескольких сотен аппроксимативных функций (мультиполей) обеспечило точность в норме C(¯ ) порядка 10−4. В предыдущей работе авторов был дан аналогичный, основанный на указанном методе, алгоритм конформного отображения тех же областей вместе с соответствующей численной реализацией, показавшей такую же точность. Сопоставление прежних и полученных в работе результатов дает материал для сравнения качества вычислительных сеток, получаемых с помощью конформного и гармонического отображений. Библ. 9. Фиг. 4.
Журнал вычислительной математики и математической физики. 2025;65(12):2045-2053
2045-2053
ПОСТРОЕНИЕ БАРЬЕРОВ ДЛЯ СИНГУЛЯРНО ВОЗМУЩЕННЫХ ПАРАБОЛИЧЕСКИХ ЗАДАЧ С КУБИЧЕСКИМИ НЕЛИНЕЙНОСТЯМИ С УЧЕТОМ ТОЧКИ ПЕРЕГИБА
Аннотация
В прямоугольнике рассматривается начально-краевая задача для сингулярно возмущенных параболических уравнений с кубическими нелинейностями.Предполагается, что точка перегиба кубической параболы расположена левее корня вырожденного уравнения. С помощью нелинейного метода угловых параболических функций строится полное асимптотическое разложение решения задачи и доказывается его равномерность в замкнутом прямоугольнике по малому параметру. Работа завершает исследование сингулярно возмущенных параболических задач с кубическими нелинейностями. Библ.15.
Журнал вычислительной математики и математической физики. 2025;65(12):2054-2063
2054-2063
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА
О МЕТОДЕ “ЧАСТИЦ-В-ЯЧЕЙКЕ” И РЕШЕНИЯХ, ТЕРЯЮЩИХ ГЛАДКОСТЬ
Аннотация
Для тестирования различных вариантов метода “частиц-в-ячейке” предложена эталонная задача, моделирующая эффект опрокидывания релятивистских плазменных колебаний. Показано, что с помощью TSC-варианта метода опрокидывание реализовать можно, а на основе CIC-варианта — нет. Неудачные попытки моделирования приводят к наблюдению градиентной катастрофы непосредственно на оси симметрии области, что противоречит соответствующим теоретическим результатам. Причиной неудач является резонансный рост во времени погрешности на одном из этапов алгоритма. Предложенный способ тестирования пригоден для произвольного одномерного варианта метода частиц в ячейке. Библ. 35. Фиг. 5.
Журнал вычислительной математики и математической физики. 2025;65(12):2064-2076
2064-2076
ПЛОТНОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОГО ЗАРЯДА ПРОВОДЯЩЕГО ЭЛЛИПСОИДА В СООСНОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ
Аннотация
Предложен эффективный метод определения поверхностной плотности заряда эллипсоидальных проводников во внешнем осесимметричном электрическом поле. Метод основан на решении одномерного интегрального уравнения Фредгольма 1-го рода методом Галеркина. Численные эксперименты, проведенные для решения модельных задач, иллюстрируют значительное уменьшение погрешности вычислений предложенным методом по сравнению с погрешностями, полученными в предыдущих работах по этой теме. Библ. 4. Фиг. 1. Табл. 4.
Журнал вычислительной математики и математической физики. 2025;65(12):2077-2083
2077-2083
О ПРИБЛИЖЕННЫХ РЕШЕНИЯХ МАГНИТНЫХ ГРАНИЧНЫХ ЗАДАЧ МЕТОДОМ СИСТЕМЫ ИНТЕГРАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ
Аннотация
Дано обоснование метода коллокации для системы интегральных уравнений магнитных граничных задач для векторного уравнения Гельмгольца. В определенно выбранных точках система интегральных уравнений заменяется системой алгебраических уравнений, при этом устанавливается существование и единственность решения системы алгебраических уравнений. Доказывается сходимость решения системы алгебраических уравнений к точному решению системы интегральных уравнений и указывается скорость сходимости метода. Кроме того, построена последовательность, сходящаяся к точному решению магнитных граничных задач. Библ. 12.
Журнал вычислительной математики и математической физики. 2025;65(12):2084–2096
2084–2096
АЛГОРИТМ РАСЧЕТА НЕЛИНЕЙНЫХ ВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССОВ В СВЧ-ГЕНЕРАТОРЕ С МАГНИТНОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ В ТРЕХМЕРНОМ СЛУЧАЕ
Аннотация
Рассмотрена актуальная задача численного моделирования нелинейных волновых процессов в СВЧгенераторе с магнитной изоляцией, применяемого для формирования релятивистских электронных пучков и порождаемого ими излучения. Особенностью постановки является реальная трехмерная геометрия генератора. Для численного анализа задачи использована трехмерная математическая модель, включающая уравнения Максвелла и уравнения движения релятивистских заряженных частиц. В модели учтены полевая эмиссия электронов с поверхности катода и наличие релятивистской плазмы. Предложен новый численный алгоритм решения задачи, сочетающий явные схемы по времени, метод конечных объемов на нерегулярных сетках и метод облачных частиц. Программная реализация ориентирована на параллельные вычисления. Для апробации трехмерного численного подхода рассмотрены две актуальные задачи генерации релятивистских электронных пучков в одномерной и двумерной постановках. Анализ результатов расчетов подтвердил воспроизведение в трехмерном коде одномерных и двумерных решений. Библ. 22. Фиг. 6.
Журнал вычислительной математики и математической физики. 2025;65(12):2097-2106
2097-2106


