On regular and singular points of the minimum time function

La presente tesi è dedicata allo studio della regolarità della funzione tempo minimo Τ per sistemi di controllo sia lineari che non lineari in dimensione finita. Si considerano dapprima problemi non lineari in cui la condizione di controllabilità detta di Petrov è soddisfatta. Come è ben noto, in questo caso Τ è localmente Lipschitziana e quindi è differenziabile quasi ovunque. In generale, Τ non è differenziabile nei punti dai quali escono diverse traiettorie ottimali e inoltre il fatto che Τ è differenziabile in un punto non garantisce che lo sia in un intorno (l'insieme dei punti di differenziabilità non è aperto). Imponendo alcune condizioni di regolarità sulla dinamica, si dimostra che se il sottodifferenziale prossimale di Τ è non vuoto in un punto x, allora Τ è differenziabile in tutto un intorno di x. La tecnica usata consiste nel derivare relazioni di sensitività per il sottodifferenziale prossimale di Τ e nell'escludere la presenza di punti coniugati dove tale sottodifferenziale è non vuoto. In secondo luogo si studia la regolarità di Τ sotto condizioni di controllabilità più generali, tali da non imporre la Lipschitzianità. In questo caso il bersaglio è l'origine e la dinamica è -- principalmente -- lineare a coefficienti costanti. Si identificano alcuni insiemi singolari (cioè dove Τ non è differenziabile), ad esempio l'insieme dove Τ non è Lipschitz e l'insieme dei punti dove l'insieme raggiungibile presenta più di un versore normale, e si dimostrano risultati di rettificabilità, in questo modo mostrando che sono ``molto piccoli''. Come conseguenza si ricavano ulteriori risultati di regolarità per Τ, fra i quali la regolarità SBV e la differenziabilità e l'analiticità in aperti il cui complementare ha dimensione inferiore a quella dello spazio degli stati. La tecnica usata è basata principalmente su un'analisi accurata degli zeri della cosiddetta funzione di switching.