1. 研究目的与意义
最优控制理论是上世纪60年代迅速发展的现代控制理论中的主要内容之一,它研究和解决如何从一切可能的方案中寻找一个最优的方案。1948年维纳等人发表著作《控制论—关于动物和机器中控制和通信的科学》,引进了信息、反馈和控制等概念,为最优控制理论诞生和发展奠定了基础。我国著名学者钱学森在1954年编著的《工程控制论》直接促进了最优控制理论的发展与形成。在最优控制理论的形成和发展过程中,具有开创性研究成果和开辟求解最优控制问题新途径的工作,主要是美国著名学者贝尔曼的“动态规划”和原苏联著名学者庞特里亚金的“最大值原理”。此外,构成最优控制理论及现代最优化技术理论基础的代表性工作,还有库恩和图克共同推导的关于不等式约束条件下的非线性最优必要条件(库恩—图克定理)及卡尔曼的关于随机控制系统最优滤波器等工作。
最优控制理论在经济方面的应用主要是根据宏观经济相互依赖关系的计算经济模型能提供经济预测,解释经济问题的动态行为。朱道立编著的《大系统优化理论与应用》中运用最优控制理论建立经济模型用GRG算法来解释经济问题,形成经济科学中的经济最优控制。许多专家在研究动态最优稳定性经济政策中也论证了最优控制在经济方面的突出作用。2. 研究内容和预期目标
首先,根据参考文献,了解随机系统最优控制理论的基本定理。
其次,掌握最优控制理论解决问题的方法,并论述最优控制理论在经济管理领域的重要影响。
接着,通过案例分析,具体阐述最优控制理论在经济管理领域的应用。
3. 国内外研究现状
(1)国内研究现状
孙琪(2019)通过量化模型中不确定性因素对系统状态的影响,设计具有鲁棒性的控制函数在工程决策领域里有着重要的价值。构建出带有伯努利剪枝层的随机训练方法,并通过现实图像的分类任务验证了这一策略的有效性。同时构建的理论和算法能够有效分析各类系统中不确定性因素所带来的影响,从而为工程工业领域的决策控制提供科学依据。
杨恒占(2016)针对存在不确定参数线性随机系统的低阶统计特征控制以及非线性随机系统的完全统计特征控制进行了深入研究,并将部分研究成果应用于车辆悬架控制系统。
韩文博(2013)对一类随机资产系统的最优控制进行研究,得到的结论是确定资产系统的拓展。其次,由于最优控制存在的条件是比较强的,条件相对较弱时最优控制可能不存在。这种情况下,可以利用最优逼近控制来进行描述。为此,给出带Poisson跳的随机系统的最优逼近控制存在的必要充分条件。
魏冬梅(2013)研究了由随机微分方程构造的随机种群系统的控制问题。最优控制的条件相对较严格,而且并不是任何问题的最优控制都存在。本文围绕near-optimal控制展开讨论的。
刘海军(2006)对于既存在切换费用,又存在未知扰动的随机混杂系统,利用动态规划与偏微方程的粘性解理论,讨论系统的鲁棒最优控制问题。得出系统的值函数在粘性解意义下满足一组变分不等式。同时证明在多增长函数类中(theclass of multi-growth functions),变分不等式的解是唯一的。 对于随机最优控制问题,利用离散动态规划原理,给出了一种新的计算方法,并讨论了最优控制算法的有效性。
朱昌杰(2005)研究了终时不确定的随机最优控制问题。通过变换,将终时不确定的随机最优控制问题转化为终时确定的随机最优控制问题;然后,利用终时确定的随机最优控制理论来求解。
(2)国外研究现状
K.D.Do(2019) 针对Ito-Levy过程驱动的随机非线性系统,提出并解决了逆最优稳定和逆最优增益分配的新问题。
ShahlarMeherrem等(2018)采用混合凸尖扰动法,得出了均场跳转系统最佳随机组合控制的一般特征。扩散系数取决于连续控制变量,控制域不需要为凸集。
V.M.Azanov等(2018)通过概率质量标准对离散随机系统的最优控制进行了考虑。研究了该类问题贝尔曼方程的新特性,确定了贝尔曼函数的两面估计。
RanHuang(2016)描述由一组有界线性运算符控制的离散时交换系统最不稳定的切换规律。开关系统嵌入在一类特殊离散时间双线性控制系统中。这使我们能够将变异方法应用于与 Mayer 型最优控制问题相关的双线性控制系统,并导出了二阶必要的最优条件。分析了双线性系统与开关系统之间的最优等价,表明任何最优控制规律都可以等效地表示为开关定律。
XiongYong(2016)用地平线最优控制策略,采用粒子滤波方法,在测量值的每个步骤中获取系统状态变量和方差函数,然后改变控制变量的多变量函数优化索引函数,最后利用粒子群优化算法求解该多模态函数的全局极值,然后找到该问题的数值解。仿真实验结果表明,该方法是随机非线性系统最优控制的适当方法,效果较好。
R.C.Hu,W.Q.Zhu(2015) 对随机最优控制问题的动态编程方程进行推导和求解,得出最优控制规律。最后,通过求解与完全平均Ito随机微分方程相关的福克-普朗克-科尔莫戈罗夫方程,预测了最优控制的MDOF非线性系统的响应。例如,在组合谐波和宽带噪声激发下,对两个耦合Duffing振荡器的随机优化控制进行了详细的阐述,以说明该策略。
(3)评述
上述国内外文献综述分析了最优控制理论在不同领域都有着重要的作用。从中不难看出,许多先进最优控制理论已经趋于完善,但这些理论离能在实践工程得到应用还有一段很大的距离。很多需要最优控制理论去解决的实际应用领域还待开发,而且很多领域在应用最优控制理论解决问题方面才刚刚起步,还需要去进一步拓宽利用。相信随着对这些问题的不断研究与探索,最优控制理论将会变得越来越成熟和实用。
4. 计划与进度安排
一. 引言
- 研究背景
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研究意义
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[1] 孙琪. 随机系统的最优控制理论、实现和应用[D].中国科学技术大学,2019.
[2] 杨恒占. 随机系统统计特征控制算法研究[D].西安理工大学,2016.
[3] 韩文博. 两类随机系统的最优控制问题研究[D]. 内蒙古大学,2013
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