可达集流管道近似的简化算法

混合系统的形式验证中,确定近似商迁移系统的迁移关系,需要计算系统初始区域的可达集的流管道近似。针对非线性系统可达集近似计算难题,提出流管道逼近方法,极大简化了凸多面体的计算量。     

形式验证中近似流管道的算法研究

混合系统形式验证技术是分析在给定的初始条件下,系统的可达集是否都在目标状态集合内。计算可达集是混合系统形式验证中的重要一步,选用何种几何体表示可达集对于整个验证精度有决定性的影响。文章对有向矩形壳和凸多面体2种状态可达集近似表示方法进行了分析比较,结合2种方法的优点提出了流管道过近似混合算法以降低保守性和提高运算速度;最后在Matlab环境下实现了混合算法并且验证了1个分段非线性系统实例,验证结果显示了所提混合算法的有效性。     

基于流管道过近似的混合系统形式化验证技术

文章针对混合系统形式验证中可达集计算的问题,介绍了通过流管道过近似的方法计算系统可达集的基本原理,给出了具体的计算过程;结合一个切换系统的实例,建立其混合自动机模型,在MATLAB语言环境下编程,实现验证过程.     

车辆自主决策安全性验证方法

针对传统算法在车辆自主决策安全性验证中置信水平较低、验证结果不完备的问题,基于形式化的可达性方法分析车辆自主决策行为状态的可行性,并给出车辆自主决策的行为状态完备性集合。采用有向凸多面体算法对自主车辆非线性混合系统进行保守线性化处理,再利用迭代原理和Zonotope近似方法计算可达集。变道避碰的仿真实验表明,在初始状态集和传感器噪声边界条件下,自主车辆位置可达集和速度可达集给出了高置信水平的安全保证。     

动力定位直接分配算法及其仿真

针对过驱动船舶在环境力较小而方向频繁变化海况下的推力分配问题,采用一种直接分配算法.该算法通过构造可达集凸多面体,搜索期望输出力和力矩矢量与可达集凸多面体各个面的交点得到相应的推进器推力.仿真实验表明,该方法能有效解决环境力较小而方向频繁变化这一特殊海况下的推力分配问题.     

一类混杂微分包含关于非光滑区域的生存性判别

讨论一类混杂微分包含关于次可微函数形成的区域生存性的判别问题.当微分包含右端的集值映射为多面体,边界为次可微函数,且次微分为有限点集凸包时,基于非光滑分析理论,给出在一点处检验生存性条件是否成立的方法.     

多面体约束非光滑复合函数的序列有效集方法

对带多面体约束的非光滑复合函数问题的求解进行了研究。针对非光滑复合函数问题,首先,构造光滑函数来逼近非光滑目标函数,通过求解光滑近似问题来达到求解原问题的目的。在此基础上,考虑多面体约束的特殊结构,运用序列二次规划算法的思想,利用有效集策略,通过逐次求解一系列仅含等式约束的二次规划问题来逼近搜索方向的最优解,再通过线搜索求得步长,进而得到下一步的迭代点。最后,从理论上证明了算法的全局收敛性,并进行了初步的数值实验。将该算法与光滑序列投影收缩算法作对比,结果表明,该算法在迭代次数和计算时间上都有一定的优势。     

自适应网格在水平集方法中的优化与应用

在水平集方法对运动界面进行追踪的过程中,利用自适应笛卡尔网格可以在水平集演化的关键区域对网格进行自动细化.水平集方程每个时间步求解后,细化区域和粗化区域的选择是决定迭代求解效率的一个重要因素,由于不同细化级别边界处的节点部分缺少同级别的邻接点,加大了求解水平集演化方程中偏微分近似解的复杂度.提出一种优化后的笛卡尔自适应...     

非光滑约束优化的改进水平束方法

为求解一类非光滑约束凸优化问题,提出了基于Bregman距离的水平束方法,将传统欧氏距离推广到广义Bregman距离,从而可充分利用可行集的几何结构,提升计算效率。该方法利用多面体模型近似原问题的目标函数和约束函数,并引入改进函数作为最优性判别函数。最后证明了算法的全局收敛性并分析了迭代复杂度。     

求解机会约束优化的Log-Sigmoid近似问题的样本均值近似方法

样本均值近似(SAA)方法在机会约束优化问题中扮演着重要的角色.基于机会约束优化问题的Log-Sigmoid近似,探讨求解Log-Sigmoid近似问题的样本均值近似方法.构造了约束函数的样本均值近似函数,建立了相应的样本均值近似问题,并且证明当样本数量足够大时,样本均值近似问题的最优值和最优解集分别以概率为1收敛于Log-Sigmoid近似问题的最优值和最优解集.     

基于近似凸壳的直线度误差评定方法

针对需要快速求解直线度误差的场合,提出了利用二维空间中测量点集近似凸壳评定直线度误差的近似算法,在此基础上构造真实凸壳求解直线度误差最小域值的精确算法.针对近似算法的原理误差进行误差分析,得到了近似算法的最大误差值.精确算法首先得到点集的近似凸壳,再插入近似凸壳外的点得到真实凸壳,然后查找该凸壳的对极元以求解直线度误差.通过仿真示例对提出的方法进行验证,结果显示算法是有效的,并且具有较强的鲁棒性和稳定性.     

带有扰动的变时滞离散系统可达集估计

研究了在有界峰值扰动下变时滞离散系统的可达集估计和状态反馈控制器设计问题。首先，选取适当的Lyapunov-Krasovkii泛函，利用线性矩阵不等式，得到界定系统可达集的充分条件，即一个包含非凸标量的时滞相关结果。在系统初始值不为零的情况下，这些条件保证了包含系统状态的椭球体的存在性。其次，在可达集估计过程中，通过设计状态反馈控制器使所确定的椭球包含闭环系统的可达集。随后，为使所估计的椭球体尽可能小，将求解最小椭球问题转化为一个具有矩阵不等式约束的优化问题。最后，通过数值算例验证所得结果的有效性。     

二阶微分包含的可达集

考虑一类二阶微分包含的可达集以及最优控制系统与微分包含的关系,得到了一类二阶仿射控制系统的可达集及求解二阶微分包含可达集的取值范围,并给出实例说明该方法的有效性.     

联合机会约束问题的一个光滑保守近似方法

联合机会约束规划问题是随机规划中一类很重要的问题,在风险投资和安全评价中有着广泛的应用.但是,通常联合机会约束规划都是非凸非光滑的,求解十分困难.提出了一个光滑的保守近似方法,将联合机会约束规划转化为系列光滑近似优化问题,并证明其可行域的收敛性以及近似问题的最优值和最优解集分别收敛到原问题的最优值和最优解集.     

求解下模集函数最大值问题的局部搜索算法

给出了求解具有简单约束的下模集函数最大值问题的一种局部搜索算法,并讨论了所给算法的性能保证.该算法的基本思想是:算法每次迭代总是在当前近似解集的邻域内,求出使目标函数取得最大的集合,将其作为新的近似解集.分析表明,所给算法是一种多项式时间近似算法.     

网格环境下剖分算法提高Minkowski求和效率的实验研究

Minkowski和的边界值是实现位置空间障碍物的关键技术,为改进算法的运行和求和速度,采用凹多面体回路的近似精确算法设计。首先指出了传统多面体算法的不足,进行完成了改进算法的设计及分析。实验验证采用了凸四面体、凹九面体顶点坐标,在给出了详细的实验过程后得出:相比旧算法设计的改进算法执行时间较短,未出现新的顶点,实现了凹多面体的近似精确Minkowski和多面体边界表示,执行时间对比进一步验证了效率的改进。这一研究对于三维虚拟实验室和三维模型数据传输技术的改进具有一定的意义。     

一种基于线性规划的线性非自治系统数值解法

对于具有初始条件的线性非自治系统,给出了一种新的数值解法.该方法把所求初值问题转化成线性规划问题,通过求解线性规划问题得到原问题的一个近似解.定量误差分析和实际算例表明,该方法可以有效地求解线性非自治系统初值问题的近似解,也适用于边值问题的近似求解.     

应用剖分算法实现Minkowski求和效率提高的实验研究

Minkowski和的边界值是实现位置空间障碍物的关键技术,本文为改进算法的运行和求和速度,采用凹多面体回路的近似精确算法设计。首先指出了传统多面体算法的不足,进行完成了改进算法的设计及分析。实验验证采用了凸四面体、凹九面体顶点坐标,在给出了详细的实验过程后得出：相比旧算法设计的改进算法执行时间较短,未出现新的顶点,实现了凹多面体的近似精确Minkowski和多面体边界表示,执行时间对比进一步验证了效率的改进。这一研究对于三维虚拟实验室和三维模型数据传输技术的改进具有一定的意义。     

一类混杂系统的优化控制

采用基于混合逻辑动态的建模方法,将系统的连续动态过程、逻辑部分和操作约束表示为带有混合整数不等式约束的线性状态方程的形式.在混合逻辑动态建模原理基础上,采用二次型的性能指标,将混杂系统的优化控制问题归结为求解一个混合整数二次规划(mixed integer quadratic pro-gramming,MIQP)问题.最后,针对混杂系统的优化控制问题,作了数值仿真计算.研究结果表明:基于混合逻辑动态模型的优化控制能够满足控制要求,并且进一步说明MIQP方法是解决一类混杂系统优化控制问题有效的且具有发展前景的方法.     

基于多面体方法的约束线性系统控制算法的简化

为了解决基于多面体方法的约束线性系统控制算法的计算复杂性,通过优化水平集计算方法实现了多面体方法的简化计算.同时对简化算法的水平集计算中空间损失带来的控制时间增加问题,提出了一种新的控制量计算方法.仿真结果表明,新算法简化了多面体方法的计算,且在控制时间和可控范围等方面优于椭球方法.