连续时间非线性时滞系统的新最优控制算法

为了研究非线性连续时间时滞系统最优控制问题,提出了一种基于线性时滞模型的动态系统优化与参数估计的新的最优控制算法,在模型与实际存在差异的情况下,该算法通过迭代求解线性时滞最优控制问题和参数估计问题,给出了原问题的最优解.与现有算法相比,该算法具有每次迭代的计算简单,易于实现等优点,仿真结果验证了这一结论.     

基于拟牛顿算法的空间机械臂姿态优化控制

为了研究机械臂系统在自由漂浮情况下的姿态控制问题,采用输入参数化的方法将连续量的最优控制问题转化为离散量的最优控制问题.利用拟牛顿算法确定最优控制输入信号,可以得到非完整系统运动的优化轨迹.通过数值仿真,表明对于类似的问题该算法是可行的.     

基于Legendre伪谱法的卫星轨道转移燃料最优控制

以真近点角为自变量,介绍了形式简单的卫星相对运动动力学模型,给出了和真近点角相匹配的性能指标.利用伪谱法将最优控制问题转化为参数优化问题,以状态转移矩阵为基础给出了仅以初末状态为约束的最优控制律,然后针对线性化模型,给出了以状态方程为约束的最优控制律.设计的控制律均为解析形式,不需要利用NPL算法进行计算.仿真结果表明设计的控制律是有效的.     

受扰动双线性离散系统的多目标最优控制

研究了双线性离散系统的多目标最优控制问题,给出了一种基于受扰动系统的两级最优控制算法。两级算法的下级用动态规划求解具有双线性二次型结构的辅助Lagrangian问题,上级通过迭代调整辅助Lagrangian问题中的参数向量,不断重复这个过程,直至从非劣解集中挑出最优解。最后,仿真实例证明了该算法的有效性。     

一种产品加工控制策略动态规划算法研究

针对在实际生产过程中经常遇到的离散最优控制问题,研究利用动态规划算法递推原理进行逆序递推计算和前向决策,通过建立基本递推关系式,使决策过程连续转移,实现将多步最优控制问题化为多个一步最优控制问题,解决了离散最优控制问题,简化了求解过程,并结合生产实际算例阐述了分析过程.该算法在实际生产中使得生产成本降低,工艺安排更加简单.     

一类不确定非线性系统的最优控制

应用非线性系统精确线性化方法,将一类满足一定条件的不确定非线性系统最优控制问题变换成一种参数不确定线性系统的二次型最优调节器问题,从而求得原系统的最优控制,设计例子及仿真验证了本文方法的正确性。     

面向复杂工况的重型半挂车侧翻控制策略研究

对复杂工况下重型半挂车侧翻最优控制进行了研究.基于前馈与反馈相结合的方式,采用挂车主动转向和差动制动集成,应用LQR(Linear quadratic regulator)最优控制算法,提出了重型半挂车侧翻控制策略.此策略采用线性变参数简化模型,利用遗传粒子群算法优化了控制策略的控制权重系数,以协调控制策略的各子系统和实现控制策略最优控制,并进行了控制策略的硬件在环试验台实验.实验结果表明:本策略有效地提高了重型半挂车复杂工况的侧翻控制能力.     

边值打靶法的改进与应用

本文利用改进的多重打靶法计算了一个最优控制问题.该算法在计算各种类型的最优控制问题中被证明是有效的,具有收敛快、精度高的优点     

区域分解算法的最优边界控制方法

研究椭圆型方程的区域分解算法.使用边界控制的方法确定区域界面上方程解的值和正则化方法克服控制问题的不适定性.将区域分解算法的关键步骤--确定区域界面上方程解的值转化为一个边界控制问题,引入正则化方法克服了原控制问题的不适定性,证明了正则控制解的收敛性,给出了表征最优控制的耦合方程组,从而使得未知解在区域界面上的值可通过求解一系列耦合方程得到.区域分解算法可利用边界控制的方法实现.     

一类不确定分段线性系统的优化控制

针对不确定分段线性系统,将最优控制设计问题转化成最优控制性能上界的优化问题及性能下界的求取问题。其中性能上界的优化是一组以反馈增益为寻优参数的双线性矩阵不等式(bilinearmatrix inequalities,BM I)问题,而性能下界是一组基于线性矩阵不等式(linearmatrix inequalities,LM I)的半正定规划问题。对BM I问题,结合混沌优化算法和内点法设计了一种混合算法。最后的算例表明对控制律的设计及其求解算法的有效性。     

高超声速滑翔飞行器再入轨迹优化

为提高高超声速滑翔飞行器再入轨迹优化问题求解速度和精度,提出了一种将改进的麻雀智能优化同参数化设计相结合的再入轨迹方法。首先,通过Tent混沌映射和精英反向种群方法初始化种群,利用黄金正弦策略进行种群的位置更新,并通过余弦策略减少侦察者数量,采用贪婪策略对种群的最优解进行选择和更新,在增强算法全局搜索能力的同时,不影响收敛速度。然后,将高超声速再入轨迹优化问题转化为攻角剖面和倾侧角剖面的参数化设计问题,将路径约束转化为阻力加速度再入飞行走廊,保证再入过程中始终满足路径约束,利用罚函数法处理终端约束,从而使得飞行器精确命中目标。最后,采用改进的麻雀智能优化算法对设计参数进行寻优,使得目标函数最优。仿真实验表明：本研究所提出的改进麻雀算法相较于原始麻雀算法、鲸鱼算法和粒子群算法收敛速度快,得到的高超声速滑翔飞行器再入轨迹精度有了进一步的提高;蒙特卡洛仿真实验说明,本研究所提出的高超声速滑翔飞行器再入轨迹优化算法具有一定的鲁棒性。     

High order single step time delay compensation algorithm for structural active control

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＡｌｏｔｏｆｓｔｕｄｉｅｓｏｎａｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌａｒｅｐｒｅｃｅｄｅｄｂｙｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｓｃｈｏｌａｒｓｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙ .Ａｎｄｓｏｍｅｂｕｉｌｄｉｎｇｓｈａｖｅａｌｒｅａｄｙｉｍ ｐｌｅｍｅｎｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅａｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅ .Ａｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｄｅｖｉｃｅｓａｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｄｏｍｅｓｔｉｃａｌｌｙａｓｗｅｌｌ[1] …     

碳感知的绿色云数据中心能源优化在线算法

使用绿色能源的云数据中心需要满足服务水平协议（service layer agreement,SLA）和长期平均碳排放约束下的能源成本最小化问题,针对该问题,本文进行了深入研究和分析。通过将问题形式化为受约束的随机优化问题,利用Lyapunov优化理论,提出一个不需要预测未来数据的碳感知能源成本优化在线算法,并进一步证明该在线算法可以获得接近离线最优算法的次优解。基于真实数据的仿真实验结果表明:该算法比基准算法具有更好的性能,并且能通过调整控制参数接近离线的最优解。     

一类跟踪最优控制问题的次优解法及其应用

讨论了一类跟踪最优控制问题的次优解法。采用亏数为2的分段三次样条描述方案使泛函极小问题转化为多变量参数寻优问题。使用Newton-Raphson迭代方法并讨论了减少计算量的技术以及状态初值的修正方法。给出了一个来自实际的应用例,表明这种次优解法具有工程实用价值。     

Un-powered gliding aircraft's ballistic missile optimal design

In this dissertation, un-powered gliding aircraft's optimal extended rangeproblem is discussed. The aircraft movement model was built. According to the degree of coupling, the model can be classified into a simple model or a complicated model. Using an optimal control method, two different movement models gave out the aircraft's attitude angle optimal flight path. Complicated model's optimal solution can be found by the genetic algorithm. This method can transfer the analytic solution of complicated model to a numerical value solution. Comparing the simulation results of different methods, it showed that the genetic algorithm combined with the complicated model's numerical value solution had the best performance in control strategy. This method solved the problem in which the highly coupling complicated model's analytic solution was hard to obtain. It verified that the genetic algorithm has validity in the field of extended range solution searching.     

Multi-revolution low-thrust trajectory optimization using symplectic methods

Optimization of low-thrust trajectories that involve a larger number of orbit revolutions is considered as a challenging problem.This paper describes a high-precision symplectic method and optimization techniques to solve the minimum-energy low-thrust multi-revolution orbit transfer problem. First, the optimal orbit transfer problem is posed as a constrained nonlinear optimal control problem. Then, the constrained nonlinear optimal control problem is converted into an equivalent linear quadratic form near a reference solution. The reference solution is updated iteratively by solving a sequence of linear-quadratic optimal control sub-problems, until convergence. Each sub-problem is solved via a symplectic method in discrete form. To facilitate the convergence of the algorithm, the spacecraft dynamics are expressed via modified equinoctial elements. Interpolating the non-singular equinoctial orbital elements and the spacecraft mass between the initial point and end point is proven beneficial to accelerate the convergence process. Numerical examples reveal that the proposed method displays high accuracy and efficiency.     

一类切换离散系统的最优控制

为了解决一类切换离散系统最优控制问题,针对系统切换次数固定且性能指标为二次型的情况,基于动态规划原理的思想,将多级决策问题转化为多个单级决策问题.利用遗传算法搜索使性能指标达到极小的切换时刻,得到了切换离散系统最优控制的全局解析解.数字算例验证了算法的可行性,对于此类切换离散系统最优控制问题可以转化为搜索问题得以解决.     

无刷直流电机控制系统的逐次逼近最优控制

通过建立直流电机的数学模型,构造其解收敛于原系统的系统序列,将系统的最优控制问题转化为由精确线性项和非线性补偿项组成的两点边值问题族,并利用前馈--反馈最优控制律的逐次逼近算法来完成控制系统的分析和设计,使直流电机系统稳定工作.通过Matlab对直流电机的工作进行仿真,仿真结果表明,此设计方法可使系统稳定工作并具有良好的动态性能.     

切换系统优化控制方法研究

针对一类特殊的混杂系统－切换系统的优化控制问题，提出了分段梯度下降优化方法，它是连续系统优化控制梯度下降法的推广，对分段线性切换系统，通过一定变换，可以把切换系统转化成关于特定变量的连续系统，证明了切换系统整体优化控制目标等价于各子模态连续系统的优化目标之和，从而得到切换系统最优控制的梯度下降优化算法，该方法能够有效地得出切换系统优化控制的局部最优解。给出了具体示例，验证了方法的有效性。