一种求解最优控制问题的非均匀控制向量参数化方法

传统的均匀参数化方法在求解固定终端时刻最优控制问题时,不能精确地逼近最优控制轨迹。针对这一问题,提出一种非均匀控制向量参数化的数值解法。首先将控制时域离散化为不同长度的时间段,各时间段长度作为新的优化参数;然后引入时间尺度因子,将非均匀参数化的最优控制问题转化为标准化时域上的均匀参数化问题;最后建立目标和约束函数的Hamilton函数,通过求解伴随方程计算梯度,采用序列二次规划方法获得数值解。针对两个经典的化工过程最优控制问题进行仿真研究,仿真结果验证了所提出算法的有效性。

恒速状态移动质量作用的柔性梁最优振动控制

针对恒速状态移动质量作用下柔性梁的最优振动控制方案进行研究分析。根据柔性梁振动理论,考虑移动质量与柔性梁弹性振动之间的耦合作用,建立移动质量-柔性梁时变系统的振动方程。当移动质量刚好离开梁时给出终端时刻点,超越终端时刻的梁作自动振动,建立时不变系统的振动方程。若将以往适用时不变系统的最优控制方法应用于时变系统,会导致次优化效果。为此,采用多种控制设计方法对系统的振动响应进行抑制,讨论不同控制方案的优缺性。数值结果表明:对于特定的作动器位置,有必要采用具有时变特征的控制方法替代时不变控制方法;相比时变控制方法,采用状态相关的黎卡提方程(state-dependent riccati equation,简称SDRE)控制方法得到的性能指标最优;基于增广矩阵的线性二次型调节器(linear quadratic regulator,简称LQR)边界控制效果优于bang-bang控制,前者控制策略得到的性能指标最优。