线性离散时滞系统次优控制的灵敏度法

研究离散时滞系统的次优控制问题.通过在系统中引入一个灵敏度参数并将系统变量关于灵敏度参数展开Maclaurin级数,使求解最优控制的两点边值问题化为一族线性两点边值问题.利用截取最优控制级数的有限项构成系统的次优控制律.实例证明该方法计算量较少.     

具有小时滞的线性系统次优控制的无滞后转换法

该文研究线性时滞定常系统的次优控制问题。根据无滞后转换法的思想,先引入状态向量的增量,将其视为附加扰动输入,再利用微分方程的逐次逼近法,将既含有时滞项又含有超前项的两点边值问题化为既不含时滞项又不含超前项的两点边值问题族。然后,把第N次逼近得到的控制律近似为系统的最优控制律,得到次优控制律。并用实例仿真验证了该算法的有效性。该方法可使小时滞系统的迭代次数大大减少,因此尤其适合于小时滞系统的次优控制。     

非线性离散系统最优控制--逐次逼近方法

研究了非线性离散系统最优控制问题,提出一种逐次逼近方法;首先将系统的最优控制问题转化为非线性两点边值问题族,然后通过构造线性两点边值问题族,将非线性两点边值问题转化为非奇次线性两点边值问题族;得到的最优控制律由精确控制项和非线性补偿项两部分组成,精确控制项可以通过求解R iccati方程求出其精确解,非线性补偿项由逐次逼近法求解一族线性伴随向量方程的解序列求得;仿真结果证明了逐次逼近方法的有效性。     

一类非线性奇异摄动系统的次优控制

研究一类非线性奇异摄动系统的线性二次型最优控制问题.基于奇异摄动的快慢分解理论,将系统分解为一个快子系统和一个降阶的非线性慢子系统.利用逐次逼近方法,得到了非线性慢子系统的最优控制律,进而结合快子系统的最优控制律得到了原系统的次优控制律.仿真算例表明了算法的有效性.     

带持续扰动线性时滞大系统前馈反馈最优控制

针对在外部持续扰动下的线性时滞大系统,提出了一种前馈反馈最优控制的逐次逼近算法;将既含有时滞项和超前项,又含有耦合项的两点边值问题,转化为既不含有时滞项和超前项,又不含有耦合项的非奇次线性两点边值问题族,该线性两点边值问题族的解序列一致收敛于原最优控制问题的解;得到的最优控制律由解析的无时滞前馈反馈控制部分和伴随向量序列极限形式的时滞补偿控制部分组成,补偿项由逐次逼近法求解一族线性伴随向量方程的解序列求得;截取时滞补偿序列的有限项,得到大系统的前馈反馈最优控制律。     

基于RBF网络的两点边值问题

在应用最优控制理论求解飞行器控制、制导律时,最终往往化为一个非线性两点边值问题的求解,针对以往数值迭代解法存的初始点不易选取,求解步骤繁琐,迭代时间较长等缺点。应用RBF神经网络较强的非线性映射能力,给出了一种快速方便地求解两点边值问题的方法。另外,还可以根据由RBF网络获得的参数作为初值,结合打靶法、罚函数法等数值方法,可有效地减少迭代次数,缩短计算时间,提高计算精度。     

双连杆Acrobot的最优控制

主要研究欠驱动机器人Acrobot的最优控制,讨论控制有无约束两种情形下时间三类性能指标的最优控制问题.首先引进一种非线性等价变换,将系统转换为另一种易于设计控制律的形式,然后由极小值原理建立了最优控制律.在证明了双连杆最优控制律是一种非奇异控制后,利用拉萨尔定理分析最优控制律下的不变集.控制策略是使用最优控制律驱动系统运动至不变集邻域,该邻域满足可线性化条件时,线性化系统并用线性最优控制律进行控制.切换控制的全局稳定性由非光滑Lyapunov控制函数保证.最后给出了一类性能指标下的仿真结果,并与相关研究结果进行了对比,验证了该方法的有效性和优越性.     

车辆非线性悬架系统时滞瞬时最优控制

以车辆非线性悬架系统为研究对象,采用理论与仿真相结合的方法,研究系统时滞瞬时最优控制动力学特性.首先以立方多项式模型描述非线性特性,建立含控制回路时滞的车辆非线性悬架系统动力学方程;然后通过状态变换处理系统时滞,利用最优控制理论和龙格库塔法设计了时滞瞬时最优控制律;最后通过数值仿真分析了系统在确定性激励下和随机激励下的状态输出响应.结果表明,时滞瞬时最优控制律可以保证系统稳定,优化控制权重矩阵可以获得更好的减振性能,且为研究将时滞作为控制输入参数奠定了基础,为主动减振提供了新思路,具有重要的理论和工程应用价值.     

非线性分布参数系统的最优控制的充分条件

本文研究了用非线性发展方程描述的分布参数系统的最优控制问题，并证明了在一定条件下，满足极大值原理的控制是非线性分布参数系统的最优控制，且这一最优控制是唯一的。     

平面3自由度并联机构动力学最优控制

目的以提高平面3自由度并联机构运动精度为目标,提出最优控制的策略。方法在状态空间构造量化机构误差性能的二次型指标,兼顾系统响应与控制能量两个方面,实现了机构误差性能最优控制,将问题归结为求解微分方程两点边值问题。结果仿真结果表明,在动力学参数发生微小变化时,机构实际运动对目标的轨迹误差最大值仅为0.02mm,速度误差量值更小。结论对并联机构进行动力学最优控制,可以有效地抑制结构参数和系统扰动引起的运动误差,且方法很容易推广到最优时间控制和最短作业路径控制问题中。     

基于ESN的非线性随机系统对偶自适应控制

设计了一种用于一类单入单出(SISO)离散随机仿射非线性系统的自适应对偶控制器.回声状态网络(ESN)是一种带有动态池的回归神经网络,通过使用卡尔曼滤波在线调节ESN的参数,估计未知非线性系统的模型,然后基于一种显式次优的代价函数来设计其对偶自适应控制律.最后通过仿真及蒙特卡罗分析验证了所提出的对偶控制律的有效性.     

基于Chebyshev小波的分布参数系统最优逼近控制

采用正交函数逼近理论研究分布参数系统的最优控制,基于Chebyshev小波变换的性质和相应的积分运算矩阵,将分布参数系统最优控制问题转化为集总参数系统最优控制问题,求解得到最优逼近解后,可以反演得到具有分布参数特征的控制律,解决了分布参数系统最优逼近控制问题。仿真结果表明了该方法对于研究分布参数系统控制的有效性。     

Liapunov方法在非线性广义系统边值问题中的应用

本文应用Ｌｉａｐｕｎｏｖ方法讨论了非线性广义系统边值问题,通过将两点边值问题的解对结成三点边值问题的解,得到一三阶广义系统三点边值问题解的存在性和唯一性,推广了非线性正常微分系统的结果,。     

多变量系统自校正调节器

本文讨论了一类多变量系统自校正调节器的最优控制律及控制器参数辨识中的有关问题,给出了类似于单变量系统最小方差控制律的一种算法,便于计算,并具有较为简洁的形式。用此算法计算了两个实例的最小方差控制律,并与计算机仿真果进行了比较。     

一般双线性变结构系统的等价控制及趋近律

使用坐标变换，将双线性系统中的倍增控制项和叠加控制项重新组合成与线性系统有相同形式的非线性系统。系统的控制矩阵是状态变量的非线性函数矩阵。采用等价控制和趋近律方法设计变结构控制律，控制律白等价控制和取决于趋近律的变结构控制两部分组成，构成状态变量的非线性反馈。给出了一个三阶系统数字例子的计算机仿真结果。     

非线性发展系统最优控制的存在性及其应用

研究了一类非线性发展系统连同积分型指标泛函的最优控制问题，证明了最优控制对的存在性．作为应用，研究了非线性抛物型积分－微分方程所描述的分布参数系统的最优控制问题，给出了最优控制对存在的充分条件．     

倒立单摆摆起开环控制律的最优化算法

基于最优控制理论,研究了倒立单摆非线性系统过程控制问题·建立了带惩罚条件的摆起过程开环控制律计算的最优化算法·同一般数值方法相比,这种算法在每步优化计算中,以最优步长取代了固定步长,因此可以确定每个时间段上的精确控制量·编制了倒立单摆摆起过程控制律的计算程序,并进行倒立单摆摆起过程仿真分析·结果表明这种算法可以获得高精度的控制律,它将为非线性系统过程精确控制提供条件·     

含有J2项摄动的卫星追逃轨道优化

研究含有摄动作用下卫星拦截逃逸的双边最优控制问题,其中假定拦截卫星和目标都使用幅值受限连续有限推力进行机动。在卫星所受二体引力基础上加入J2项非球形摄动,推导了两星的动力学方程。为了求得该微分对策问题的鞍点最优解,根据极大极小值的充分必要条件由系统的哈密顿函数得到双边最优时的控制输出,将最优控制问题转化为两点边值问题。针对该问题存在的初值难以获取、收敛困难等问题,采用启发式优化算法搜到鞍点解的初值,并将其带入非线性优化算法获得精确数值解,最后通过仿真给出了两星追逃过程中的最优轨迹和双边最优控制输出。      

基于新型趋近律的板球系统反步滑模最优控制

针对板球系统控制精度低、鲁棒性差和响应慢等问题，提出一种基于新型趋近律的反步滑模最优控制方案.首先，用跟踪误差与虚拟控制量设计滑模面；其次，将反步法与滑模控制相结合设计新型趋近律，由此设计控制器；然后，采用Lyapunov理论证明整个系统的稳定性；最后，通过改进粒子群算法寻找一组新型趋近律的最优参数，实现最优控制.仿真实验结果表明，提出的控制策略能消除误差提高系统控制精度，系统调节时间为0.2 s，能加快系统响应速度，增强了系统鲁棒性，较好地抑制了抖振，验证了所提控制方案的可行性.     

指数阻尼振子最优性的必要条件

设计了单输入多变量系统的最优控制问题,动态约束为n阶指数阻尼振子,得到了指数阻尼振子最优性的必要条件,以单自由度指数阻尼振子的最优控制问题为例,采用一组内部变量替换来求解两点边值问题,得到了单自由度指数阻尼振子最优性的必要条件.数值模拟结果很好地展示了该控制设计.