On motions with bursting characters for Lagrangian mechanical systems with a scalar control. I. Existence of a wide class of Lagrangian systems capable of motions with bursting characters
Bressan, Aldo ; Favretti, Marco
Atti della Accademia Nazionale dei Lincei. Classe di Scienze Fisiche, Matematiche e Naturali. Rendiconti Lincei. Matematica e Applicazioni, Tome 2 (1991), p. 339-343 / Harvested from Biblioteca Digitale Italiana di Matematica

In this Note (which will be followed by a second) we consider a Lagrangian system Σ (possibly without any Lagrangian function) referred to N+1 coordinates q1,qN, u, with u to be used as a control, and precisely to add to Σ a frictionless constraint of the type u=ut. Let Σ's (frictionless) constraints be represented by the manifold Vt generally moving in Hertz's space. We also consider an instant d (to be used for certain limit discontinuity-properties), a point q¯,u¯ of Vd, a value p¯ for Σ's momentum conjugate to q, and a continuous control v() with vd=u¯. Furthermore zero is assumed not to equal a certain quantity determined by Σ's kinetic energy and Σ's applied forces, which forces are assumed to be at most linear in u˙. A purely mathematical work of Favretti allows us to quickly show that (i) v() is the C0-limit of a sequence ua() of continuous controls that have a jump character in some interval d,d+ηa and satisfy certain conditions including that both ηa0+ and uad+ηauad=vd as a. Furthermore on the basis of that work we quickly prove that (ii) for every choice of the above sequence ua(), calling Σa the system Σ added with the frictionless constraint u=uat and assuming q¯,p¯ to be Σa's state at t=d, along Σa's subsequent motion we have that qtBq¯,1/atd,d+ηa and q˙d+ηa>a. Thus, for values of aN large enough, Σa's motion has bursting characters.

In questa Nota (cui farà seguito una seconda) si considera un sistema Lagrangiano Σ (eventualmente privo di Lagrangiano) riferito a N+1 coordinate q1,qN, u, con u da usarsi come controllo e precisamente per aggiungere a Σ un vincolo liscio del tipo u=ut. I vincoli (lisci) di Σ siano rappresentati nello spazio di Hertz dalla varietà Vt (generalmente mobile). Si considera pure un istante d (da usarsi per certe «proprietà di discontinuità al limite»), un punto q¯,u¯ di Vd, un valore p¯ per il momento di Σ coniugato a q, e infine un controllo continuo v() con vd=u¯. Inoltre si suppone 0 una certa quantità determinata dall'energia cinetica e dalle forze attive di Σ, queste forze essendo supposte al più lineari in u˙. Un lavoro puramente matematico di Favretti ci permette di mostrare rapidamente che (i) v() è il limite in C0 di una sequenza ua() di controlli continui che hanno carattere di salto e salto ja=uad+ηau¯ in qualche intervallo d,d+ηa e inoltre soddisfano certe condizioni, tra le quali che si abbia: ηa0+, ja0 e uad+ηauad=vd. Inoltre sulla base di quel lavoro dimostriamo rapidamente che (ii) per ogni scelta della suddetta sequenza ua(), detto Σa il sistema Σ soggetto all'addizionale vincolo liscio u=uat e supposto che a t=dΣa sia nello stato q¯,p¯, lungo il susseguente moto di Σa si ha che qtBq¯,1/atd,d+ηa e q˙d+ηa>a. Così, per valori di aN abbastanza alti, il moto di Σa ha carattere di scoppio.

Publié le : 1991-12-01
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Bressan, Aldo; Favretti, Marco. On motions with bursting characters for Lagrangian mechanical systems with a scalar control. I. Existence of a wide class of Lagrangian systems capable of motions with bursting characters. Atti della Accademia Nazionale dei Lincei. Classe di Scienze Fisiche, Matematiche e Naturali. Rendiconti Lincei. Matematica e Applicazioni, Tome 2 (1991) pp. 339-343. http://gdmltest.u-ga.fr/item/RLIN_1991_9_2_4_339_0/

[1] Bressan, Alberto, On differential systems with impulsive controls. Sem. Mat. Univ. Padova, 78, 1987, 227-235. | MR 934514

[2] Bressan, Aldo, On the application of Control Theory to certain problems for Lagrangian systems, and hyper-impulsive motions for these. I. Some general mathematical considerations on controllizable parameters. Atti Acc. Lincei Rend. fis., s. 8, vol. 82, 1988, 91-105. | MR 999841 | Zbl 0669.70029

[3] Bressan, Aldo, On control theory and its applications to certain problems for Lagrangian systems. On hyper-impulsive Applications motions for these. II. Some purely mathematical considerations for hyper-impulsive motions. Applications to Lagrangian systems. Atti Acc. Lincei Rend. fis., s. 8, vol. 82, 1988, 107-118. | MR 999842 | Zbl 0669.70030

[4] Bressan, Aldo, On control theory and its applications to certain problems for Lagrangian systems. On hyper-impulsive motions for these. III. Strengthening of the characterizations performed in parts I and II, for Lagrangian systems. An invariance property. Atti Acc. Lincei Rend. fis., s. 8, vol. 82, 1988, 461-471. | MR 1151699 | Zbl 0721.70021

[5] Bressan, Aldo, Hyper-impulsive motions and controllizable coordinates for Lagrangian systems. Atti Acc. Lincei Mem. fis., s. 8, vol. 19, sez. 1, fasc. 7, 1989, 197-245. | MR 1163634

[6] Favretti, M., Essential character of the assumptions of a theorem of Aldo Bressan on the coordinates of a Lagrangian systems that are fit for jumps. Atti Istituto Veneto di Scienze Lettere ed Arti, to appear. | MR 1237965 | Zbl 0783.70020

[7] Favretti, M., Some bounds for the solutions of certain families of Cauchy problems connected with bursting phenomena. Atti Istituto Veneto di Scienze Lettere ed Arti, to appear. | MR 1237966 | Zbl 0795.70019