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Les problèmes de commande optimale connaissent actuellement une importance accrue liée à l'introduction de nouvelles technologies dans les domaines suivants : trafic aérien, pollution automobile, biodégradation de déchets. Ils sont toujours importants pour les applications ``classiques'' concernant les engins guidés, les avions spatiaux, et le génie des processus.
Le problème modèle a la structure suivante
L'équation différentielle régit la dynamique du système, alors que les contraintes d'inégalités imposent à la trajectoire solution de rester dans un domaine donné. La résolution de (1) consiste donc en la détermination de u et x, de telle sorte que J soit minimum.
Posons H(y, u, p) : = L(y, u) + p . f (y, u). Dans le cas où la contrainte n'est pas active, le système d'optimalité s'écrit
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On peut aussi résoudre le problème de commande optimale en s'appuyant sur un principe de programmation dynamique, ou (ce qui est très proche en pratique) en résolvant l'équation de Hamilton-Jacobi-Bellman (hjb)
Enfin il est possible de résoudre numériquement le problème de commande optimale par la méthode dite directe, de discrétisation temporelle a priori, puis en appliquant au problème en temps discret ainsi obtenu un algorithme d'optimisation non linéaire. Ce procédé a l'avantage de permettre aisément la prise en compte de contraintes variées, et l'inconvénient d'un manque de précision d'une méthode qui reste locale.
Les références classiques sur la méthode de tir en commande optimale datent des années 70-80 [BH75,SB80]. Leurs avantages et inconvénients par rapport à l''approche directe (voir par exemple [BH92], [[10]]) est discutée en détail dans [Bet98]. ces méthodes ont été appliquées au calcul de commande en boucle fermée [Pes98].
Les problèmes avec arc singulier sont présentés dans [BH75]. On trouvera d'intéressantes études de cas particuliers dans [TK91].
Les méthodes de tir sont restées largement employées dans les dernières années, sauf en France où elles sont ignorées pour l'essentiel. Cependant elles n'ont pas fait l'objet d'investigations approfondies depuis environ une dizaine d'années.
Par ailleurs on trouvera une synthèse récente sur l'approche par l'équation de Hamilton-Jacobi dans [BCD97].