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Justification théorique dans un cadre linéaire

Nous allons vérifier sur un exemple linéaire que le terme de rappel introduit dans l'équation conduit bien à stabiliser la solution autour des observations. Considérons un problème simplifié

$\displaystyle \displaystyle \frac{dX}{dt}=FX+K(X_{obs}-X)$ (4.16)

$ F$ est linéaire et où l'opérateur d'observation $ C$ est égal à l'identité. Notons $ X(0) = X_0$ la condition initiale. Nous supposerons enfin que $ K-F$ est inversible, afin de simplifier le problème. Alors la solution du problème est

$\displaystyle \displaystyle X(t)=\left(I-e^{-t(K-F)}\right)(K-F)^{-1}KX_{obs}
+e^{-t(K-F)}X_0$

et il est clair que si on fait tendre $ t$ vers $ +\infty$ et que la matrice $ K-F$ est positive, la solution $ X(t)$ tendra vers la solution du problème stationnaire $ (K-F)^{-1}KX_{obs}$ . Si on choisit la matrice $ K$ suffisamment grande (i.e. avec des valeurs propres suffisamment grandes), on assure la positivité de $ K-F$ et, de plus, la solution sera alors proche de $ X_{obs}$ au voisinage de $ +\infty$ .

On remarquera également que si on choisit la matrice $ K$ trop petite (de sorte que toutes les valeurs propres de la matrice $ K-F$ soient négatives), alors la solution s'éloigne exponentiellement en temps de $ X_{obs}$ .


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