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《浙江大学》 2001年
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不确定系统的鲁棒优化方法及应用研究

马龙华  
【摘要】: 从哲学观点看,不确定性是所有事物所固有的。在系统科学与系统工程学科中,对系统和过程进行决策必须考虑系统的不确定性,这时的决策才能称得上是科学决策。不确定性包括系统的结构不确定性和参数的不确定性等。本论文主要是研究参数的不确定系统的优化问题及一些应用。 本论文的研究目标是解决模型参数为区间数的不确定系统的优化问题,以此为目的,结合一些智能的计算方法,提出解决本问题的一些有效优化算法,如混合基因优化算法,动力学优化算法,基于目标函数分类的交互式多目标优化算法等。并把其中的解决MINIMAX的混合优化算法,应用到控制系统的鲁棒控制器设计。提出了一个解决不确定优化问题的多目标优化算法。最后根据作者的在城市供水系统自动化的工程实践,在总结了成功工程的基础上,提出了行业的一些研究前景。 本文的主要研究工作与主要贡献如下: 1.对参数不确定系统的优化问题的研究范围和研究和应用现状进行了详尽的分析与综述。特别详述了参数不确定系统的一个重要分支,即用区间数描述的参数不确定性系统的优化命题的研究现状。 2.针对模型参数为区间数的不确定系统优化命题,在总结前人工作的基础上,本文基于序和后悔度的概念,受顾基发研究员的“物理—事理—人理(WSR)”「Gu J.,Zhu Z.,(1995)」的系统科学思想的启发,创造性的提出了一个结合目标函数期望,不确定度和后悔度的三目标鲁棒优化命题,本优化命题可作为原不确定系统优化命题的替代命题。并通过实例分析了本优化命题的合理性。目前,尚未见到有关研究报道。 3.三目标鲁棒优化命题的最后解决,离不开单目标优化算法的实现和最小后悔度目标MINIMAX优化等一些基本优化问题的解决。本文在综合前人研究的基础上,创造性的提出了几种有效的优化方法: 3.1混合基因优化算法用于解决可微或不可微的单目标优化命题。由于基因算法全局搜索能力强但局部收敛性较差,而单纯型法局部收敛性好但全局搜索能力差,本算法综合了基因算法和单纯型法的各自优点,给出 浙江大学博士学位论文 了一种混合的基因算法,仿真显示算法有很好的快速和收敛性能。 3.2动力学优化算法用于解决单目标的优化命题。应用李亚普诺夫 (Lyapwhov)函数,Lasalle不变原理采用微分动力学系统给出了一种动 。.力学优化算法解决了增广ragange法的子优化命题,最后给出了一种新 的增广LagrangC乘子算法,它可有效地解决目标和约束条件函数可微的 单目标优化命题。 3.3同时本文还给出了一种基于基因算法和传统优化算法相结合的途径解 决连续的MINIMAX优化问题。 4.参数不确定性和滞后特性在实际工业过程中广泛存在。针对这种工业过程, 本文基于一个LQR的性能指标(本性能指标和衰减系数和自然频率密切相 关),提出应用本文提出的MmlAAX优化算法,对不确定工业过程进行鲁 棒Pto控制器的设计,取得令人满意的效果。 5.针对目标函数有参数不确定的优化命题,本文具体描述了其三目标优化命 题,综合当前交互式多目标优化算法的研究成果,并提出了一种基于目标 函数分类的交互式优化算法,把目标函数进行分类符合决策者在交互决策 过程中的行为习惯,可实现友好人机交互。本优化算法可保证获得优化解 为PARETO最优解。 6.进行系统优化的目的是指导工业生产,本文针对城市供水行业,提出了供 水行业集成生产的概念,提出了供水管网的一种多目标优化命题,提出了 不确定优化及相关的优化方法在城市供水行业的一些应用。由于供水行业 的流程分布非常广,结合作者针对市政行业开发的一个产品,提出了本产 品在城市供水行业实现全市供水行业集成生产信息集成方面的应用潜力。 结合工程实际,介绍了作者负责实施的一个供水企业全厂自动化的成功实 例。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TP13

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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3 陈明杰;王常虹;张红梅;;基于有界性的非线性反馈指数稳定混沌同步[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 李翔;梁昔明;;面向大规模过程系统优化的序列界约束极小化技术[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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6 张志华;王莉;刘洪;;最大化网络广告收入的投放决策[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 乔美英;兰建义;;模糊逻辑神经网络控制在交流调速系统中的仿真研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 李俊丽;张光辉;祝晓红;;新型智能变增益单神经元PID控制算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 曾喆昭;;基于神经元PID最优控制的汽轮机调速系统研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 张维煜;阮颖;嵇尚华;孙晓东;朱熀秋;;交流混合磁轴承变刚度系数分析与控制系统研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
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6 高丽丽;大功率电动汽车多功能智能快速充电机的研究[D];山东科技大学;2010年
7 檀庭跃;智能控制算法在倒立摆系统中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
8 朱颀;碘化锌溶液浓缩装置的设计[D];长春理工大学;2010年
9 魏光宇;二维转台控制系统[D];长春理工大学;2010年
10 朱建辉;一种植保喷雾系统的设计与研究[D];安徽农业大学;2010年
【同被引文献】
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7 高传昌;曹永梅;刘新阳;;面向可持续发展的水资源优化配置模型研究[J];人民黄河;2008年02期
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【二级引证文献】
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1 赵子衡;韩旭;姜潮;陈国栋;;混凝土复合介质爆炸的不确定优化设计及其高效求解方法[J];应用力学学报;2011年04期
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1 陈士亮;捕鱼策略优化方法的改进及其应用研究[D];广西民族大学;2011年
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【二级参考文献】
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【相似文献】
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9 徐建闽,周其节,许少云;一类非线性系统的鲁棒控制[J];华南理工大学学报(自然科学版);1995年06期
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4 宫亚梅;沃松林;颜鹏;;时滞随机系统的H_∞ 保成本控制[A];2009中国控制与决策会议论文集(3)[C];2009年
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7 郭磊;赵克友;;一类结构型不确定系统的鲁棒镇定准则[A];1993中国控制与决策学术年会论文集[C];1993年
8 黎阳生;王银河;刘粉林;张嗣瀛;;基于线性控制器的正交相似不确定组合系统的二次鲁棒分散镇定[A];1999中国控制与决策学术年会论文集[C];1999年
9 刘新宇;高立群;张文力;;不确定线性组合系统的分散鲁棒镇定[A];1998年中国控制会议论文集[C];1998年
10 宗广灯;杨洪勇;武玉强;;一类不确定系统的变结构高增益观测器设计[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
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2 施慧;首诺年内将增产6.8万吨尼龙66[N];中国化工报;2008年
3 本报记者 左卫东 实习记者 朱志升 通讯员 周建辉;今年“科技兴阿”项目确定[N];阿克苏日报;2006年
4 龙帆;“集团销售”呼之欲出[N];医药经济报;2008年
5 记者 高开升;鞍钢一钢种通过省级鉴定[N];鞍山日报 ;2005年
6 熊伟 整理;回到“多媒体”交流的“村落”[N];计算机世界;2002年
7 邓小国 记者傅江平;深圳计算机业年产值突破两千亿元[N];中国质量报;2010年
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9 余厚民;摩托罗拉在中国市场依然举足轻重[N];中国高新技术产业导报;2001年
10 何有军;泾川3万亩地膜洋芋喜获丰收[N];平凉日报;2007年
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1 王晓利;基于凸优化理论的不确定系统鲁棒分析与设计[D];西北工业大学;2001年
2 李婧靓;具有输入增量约束的鲁棒预测控制器及其应用[D];上海交通大学;2010年
3 夏建伟;不确定系统鲁棒H_∞控制[D];曲阜师范大学;2004年
4 高垒;PID控制系统鲁棒分析及性能比较[D];华北电力大学(北京);2005年
5 梅志松;双液压缸驱动系统的鲁棒同步控制[D];燕山大学;2010年
6 刘孝锋;不确定线性系统LQ意义下鲁棒二次最优控制及鲁棒稳定界的研究[D];汕头大学;2004年
7 王建英;不确定时滞系统的鲁棒H_∞控制与保成本H_∞控制[D];内蒙古师范大学;2010年
8 郭继宁;基于LMI刨花板施胶鲁棒H_∞控制仿真研究[D];东北林业大学;2010年
9 杨瑞珍;几类时滞微分系统的稳定、控制与滤波[D];内蒙古师范大学;2010年
10 罗小元;不确定连续时滞系统的鲁棒控制[D];燕山大学;2001年
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