一类切换系统的最优控制及其优化算法

在切换序列和切换次数未知的情况下,研究了一类切换系统的最优控制问题.首先,以切换系统为基础,通过构造嵌入系统,研究了嵌入系统的最优性条件和切换系统次优解的构造方法;其次,讨论了两个系统的关系,给出并证明了嵌入系统最优解是切换系统最优解的充分性条件;最后,根据充分性条件,构造了求解切换系统最优或次优解的优化算法.数值结果验证了算法的有效性.

水下滑翔机垂直面运动优化控制

水下滑翔机是一种依靠水动力和净浮力驱动的新型水下机器人.本文分析了滑翔机在垂直面滑翔时,浮力变化和内置可动质量块位置变化对滑翔机运动状态的影响.针对滑翔机在潜浮切换时,由于机翼受力不对称产生的无升力现象而导致的切换过程不稳定的问题,采用两点边值的优化控制方法,规划了内置质量块的位量,以消除滑翔机在潜浮切换过程中各个时刻产生的不对称无升力现象.最后给出了滑翔机实际机械系统可接受的最优控制方案.仿真表明了这种优化方法的有效性.

一类非耦联批式流加发酵混杂系统的最优控制

针对一类微生物发酵生产1,3-丙二醇(1,3-PD)问题,综合考虑细胞内、外各物质浓度的变化,给出了非耦联批式流加发酵非线性混杂动力系统模型,以碱和甘油的流加速率为控制变量,以终端时刻1,3-PD浓度最大为性能指标,建立了非耦联批式流加发酵切换最优控制模型.应用粒子群优化算法对模型进行求解,通过大规模优化计算得到了甘油和碱的最优流加策略.数值结果表明依该流加策略,可以有效提高终端时刻1,3-PD的浓度.