Published March 19, 2025
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Publication
The Zermelo Navigation Problem on the 2-Sphere of Revolution: An Optimal Control Perspective with Applications to Micromagnetism
Creators
Contributors
Others:
- Institut de Mathématiques de Bourgogne [Dijon] (IMB) ; Université de Bourgogne (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Mathematics for Control, Transport and Applications (McTAO) ; Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM) ; Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)
- Algorithmes Parallèles et Optimisation (IRIT-APO) ; Institut de recherche en informatique de Toulouse (IRIT) ; Université Toulouse Capitole (UT Capitole) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI) ; Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université de Toulouse (UT)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI) ; Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J) ; Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université de Toulouse (UT)
- Institut Élie Cartan de Lorraine (IECL) ; Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Institut universitaire de France (IUF) ; Ministère de l'Education nationale, de l'Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.)
- ANR-21-CE40-0004,MOSICOF,Modélisation et simulation de systèmes ferromagnétiques complexes(2021)
- ANR-20-CE40-0009,TRECOS,Nouvelles directions en contrôle et stabilisation: Contraintes et termes non-locaux(2020)
Description
This article explores recent geometric optimal control techniques for the analysis of geodesics in Zermelo navigation problems on 2-spheres of revolution, focusing on accessibility and optimality properties. These techniques involve the classification of pairs \((F_0, g)\), where \(F_0\) represents the current and \(g\) is the Riemannian metric of revolution on the 2-sphere. By applying the maximum principle, the geodesic dynamics are described by a Hamiltonian vector field on the cotangent bundle \(T^{*}S^{2}\), which remains invariant under positive homothety in the fiber. The primary motivation of this study is to investigate the application of these techniques to micromagnetism, particularly in the context of spin magnetization reversal. The underlying model is complex, depending on four parameters as well as the control amplitude of the applied magnetic field. The analysis is further supported by algebraic geometry and numerical simulations.
Additional details
Identifiers
- URL
- https://hal.science/hal-04996987
- URN
- urn:oai:HAL:hal-04996987v1
Origin repository
- Origin repository
- UNICA