自寻最优控制综述

本从自寻最优控制问题的提出、概念、工作原理、特点以及应用条件等方面，对这种控制方法进行简明扼要的综述，并且就自寻最优控制的发展现状和各种实现方法进行了分析，最终给出了该方法进一步发展的可能方向。     

自寻最优控制及其应用

一九七九年十一月在昆明召开的中国机械工程学会机械工业自动化学会第一次学术讨论会暨成立大会上有四十八位同志在大、小会上宣读了论文,进行了交流,现将一部分报告的摘要登载如下。     

半主动空气悬架最优控制

空气弹簧具有变刚度特性,固有频率可以根据需要而适当的改变,如何控制其刚度适时最优是需要亟待解决的问题.对空气悬架的最优控制方法进行研究.建立1/4车辆动力学模型,然后基于Matlab对模型进行计算机仿真.结果表明,采用最优控制的空气半主动悬架明显提高了汽车平顺性和操纵稳定性.     

扩散过程的最优控制

本文利用分布参数系统最优控制理论与扩散过程的数学模型,研究第三类边界条件下的扩散过程最优控制原理及其在金属渗碳最佳工艺研究中的应用。在使给定的泛函指标达到极小的前提下,证明了强渗一扩散型的控制函数类是最优控制模式。利用本文提出的方法,对给定的目标曲线及泛函指标,可用计算机确定最佳的渗碳工艺。     

直流拖动DDC最优控制

本文研究了最优控制理论在直流施动计算机实时控制中的应用,采用了离线计算和实时控制相配合的方法,以误差为状态量进行推导统一了启停计算公式,并进行了计算机仿真,最后在计算机控制系统上做了在线控制实验。     

弹性机械手的最优控制

对于在高速、高精度和重载下工作的机械手,尤其是挠性机械手,必须考虑结构弹性与惯性对系统动力特性的影响。本文考虑了结构的弹性与惯性。采用模态展开法对单臂机械手建立了动力学模型。在此基础上,探讨其最优控制问题,并采用动态最优中的共轭梯度算法来求解。文中给出了数值算例及结果。     

月球探测器软着陆最优控制

研究了一种应用非线性规划求解有限推力作用下月球探测器软着陆最优控制问题的方法。从庞德里亚金极大值原理出发,将有限推力作用下月球软着陆问题转化为两点边值问题;在考虑边界条件及横截条件的前提下,将两点边值问题转化为针对共轭变量初值和末时刻的优化问题;而后应用非线性规划方法求解形成的参数优化问题,为了降低初值猜测的敏感性,引入一种变换,用控制变量初值代替了共轭变量初值。仿真结果表明了所提设计方法是简单、有效的。     

伺服系统方位的最优控制研究

文章从实现快速且无超调的方位控制的要求出发,分析了伺服驱动的速度控制。针对传统PID控制算法的参数不易在线调整,提出了伺服控制系统时间最优控制算法,从而能够在线修正参数,提高了控制的鲁棒性。根据最优控制思想,如果系统按最大加速度启动,以最大速度运动,再以最大减速度制动,就可以以最短时间无超调地到达指令位置。经过仿真测试该系统可达到提高控制精度的目的。     

直流电机稳定性的最优控制控制

基于空间状态建立了电枢控制直流电机动力学模型,介绍了二次最优控制器的设计过程,选择直流电机的输出角为控制对象,在Matlab/Simulink环境中对该算法的有效性进行了验证,结果表明二次最优控制器能实现对直流电机的控制稳定控制。     

液压伺服系统的非线性最优控制

采用非线性系统中的微分几何方法，针对液压伺服系统中的非线性因素，进行精确线性化，并利用LQR理论和SIMULINK对其进行最优控制和仿真。仿真表明这一优化控制方法卓有成效。     

设施移动机器人超声导航最优控制

介绍了设施农业环境下超声导航移动机器人的差速转向原理和组成,建立了设施移动机器人的运动学模型及相应的状态方程,在此基础上运用二次型最优控制方法对设施移动机器人差速转向进行控制。仿真和实验结果表明,此方法具有良好的响应速度,控制性能良好。     

串行生产线生产率的最优控制

基于计时Petri网和极大代数理论构建了串行生产线的稳态方程,并对其进行了周期分析。以此为基础,建立了串行生产线生产率控制模型。应用变分法求解模型,并在Matlab平台上对模型进行了仿真运算。结果表明,在满足生产工艺要求的前提下,要保证生产线的高生产率,生产线上瓶颈工作站的位置应尽量靠近生产线尾端;生产线上各工作站的生产率应呈依次下降的趋势;每个缓冲区理想的在制品库存量应尽量接近其初始库存量。在进行串行生产线设计时,这些结论具有实际参考价值。     

常规仪表在最优控制中的应用

随着电子计算机的发明和广泛运用,促进了第二代控制论(即现代控制理论)的迅速发展。现代控制论的核心是最优控制。显然,最优控制是建立在电子计算机技术基础上的。可是,在我国目前还没有进入电子计算机时代,能否不用电子计算机而用常规仪表实现最优控制呢?本文在理论分析和实验的基础上初步探讨了这个在我国经济调整时期具有一定现实意义和实用价值的问题。     

刚体空间定位问题的最优控制研究

利用四元数描述刚体的有限转动,得到刚体的有限转动状态方程。以四元数分量表示刚体的方位偏差,建立刚体定位控制运动学模型,以系统具有全局渐进稳定的特性导出定位过程的控制量与方位偏差的通用函数形式。在状态空间利用状态方程解的单调性和有界性分析了状态方程的解轨线在状态不动点邻域的变化趋势,给出了刚体趋近并稳定到目标姿态的条件。为实现定位过程的快速性,提出定位路径最短的最优控制方法,利用性能泛函的变分和极值条件,导出最优控制的状态方程及其边界条件,从而将刚体最优控制归结为微分方程两点边值问题。     

建筑结构振动智能化最优控制设计

高层建筑结构在风、浪、地震等动载荷影响下易产生动态响应,此过程中易出现较大的位移响应,从而对高层建筑结构安全造成巨大威胁。为了对建筑结构动态响应进行有效控制,基于稳定逆理论提出了一种最优迭代学习控制方法,对算法收敛性进行分析。仿真结果表明,该方法能有对Benchmark模型的地震位移响应进行有效控制,使得控制效果得到一定的改善。     

轮式移动机器人轨迹跟踪的最优控制

深入分析了轮式移动机器人的运动状态,建立了WMR路径偏差系统的非线性数学模型。应用小偏差线性化理论,将该多输入多输出非线性系统简化成一个单输入单输出线性系统。然后基于线性二次型调节器理论进行了系统最优控制器的设计,并针对该理论中加权矩阵Q与R难以确定的问题,从控制效果出发,采用自适应遗传算法对其进行了优化。实现了移动机器人对预定轨迹的满意鲁棒跟踪,同时满足了实时性要求。实验结果证明了该方法的正确性与实用性。     

最优控制理论的现状与发展

概述了控制中的最优化方法,阐述了基本优化方法的特点以及优化方法的最新研究领域和发展趋势。     

应用最优控制理论设计高效轴流风机

应用最优控制理论，提出了一种以工作轮效率最高的为目标函数，环量梯度为控制变量，同时考虑到相应气动约束的最优控制优化控制；并了采用该最优控制模型设计的３台变功流型双向和普通轴流风机的测试结果。