积微分系统最优控制问题的参数化方法

积微分系统最优控制问题的参数化方法

论文摘要

最优控制在各工程技术领域、经济管理和资源分配等实际应用部门有非常广泛的应用。然而,大多数实际问题是在无限维空间内讨论的,往往太复杂很难求出它的解析解。因此,最优控制问题的数值计算研究就显得非常重要。本文利用控制参数化方法研究了动态系统在固定时间区间[O,T]上的时滞积微分系统最优控制问题的解法。这一方法是先将时间区间[O,T]分成许多子区间,控制变量在这些相应的子区间内用逐段常数函数来逼近,于是,最优控制问题便可以由一系列最优参数选择问题来逼近。关于最优参数选择问题的求解应用到Pontryagin极大值原理,将微分约束转嫁到目标函数的梯度计算中,从而使问题变为以目标泛函为目标,只含等式约束平和不等式约束的标准的非线性规划问题,这样,便可用成熟的最优化方法求解。因此,最优控制问题的求解关键是将其转化为最优参数选择问题,而最优参数选择问题的求解关键是计算目标函数的梯度。按照这一思路,本文先推导出了时滞积微分系统最优参数选择问题目标函数的梯度公式,再利用控制参数化方法把最优控制问题转化为一系列最优参数选择问题。这样,就构造出了时滞积微分系统最优控制问题的一种新的数值解法,最后证明了此算法的收敛性。文章还讨论了一种特殊时滞积微分系统最优参数选择问题,并且推导出了目标函数的梯度计算公式。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 引言
  • 第二章 预备知识
  • 2.1 引言
  • 2.2 常微分方程初步理论
  • 2.3 泛函的变分
  • 2.4 测度论的相关知识
  • 2.5 数学规划
  • 2.5.1 最优性条件
  • 2.5.2 起作用集法解二次规划问题
  • 2.5.3 约束拟牛顿法
  • 2.6 最优控制理论
  • 2.6.1 最优控制问题的提法
  • 2.6.2 Pontryagin最大值原理
  • 第三章 积微分系统最优参数选择问题
  • 3.1 引言
  • 3.2 一类特殊的时滞积微分系统
  • 3.2.1 梯度公式
  • 3.3 时滞积微分系统
  • 3.3.1 梯度公式
  • 3.4 具体计算方法
  • 第四章 积微分系统最优控制问题
  • 4.1 引言
  • 4.2 问题的描述
  • 4.3 逼近问题
  • 4.4 预备引理
  • 4.5. 一些收敛结果
  • 4.6 具体算法
  • 第五章 论文结论和进一步的工作
  • 致谢
  • 参考文献
  • 相关论文文献

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    积微分系统最优控制问题的参数化方法
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