基于模糊满意度的多目标优化控制问题研究与应用

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1、上海交通大学硕士学位论文基于模糊满意度的多目标优化控制问题研究与应用姓名：杨翊鹏申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：李少远2003.1.1摘要基于模糊满意度的多目标优化控制问题研究与应用摘要在复杂系统控制中对系统的控制要求往往是多方面的反映在控制目标系统性能指标和对系统状态及控制过程中的约束上形成了带约束的多目标的优化决策与控制问题当控制目标和约束不是确定量时就成为控制系统中的模糊多目标优化问题有时根据实际情况决策者对各个目标有不同的优先级要求希望控制结果对各种目标有不同的满意度这就形成了有优先级的模糊多目标优化控制问题现代的优化算法主要是启发式算法但这些算法找寻全局最优解是以

2、大量的计算为代价的即NP-hard问题在控制领域尤其是对实时性要求比较高的系统中这些方法都不太适用满意优化的思想是在综合考虑系统约束和目标的情况下寻找控制系统的满意解它不再拘泥与苛求系统的最优解而是寻找使控制效果达到满意的解即认为这样的控制结果是可以接受的这就为新优化方法的引入带来了很大的自由度在研究这些优化方法特别是模糊多目标优化算法的基础上本文提出将评价函数法和满意控制思想相结合的方法解决了视觉机器人全局环境未知时的路径优化问题机器人路径规划是机器人研究领域里重要的问题在不知道全局环境信息的情况下要求机器人运动到目标点而总的约束是在整个过程中机器人不碰到任一障碍物本文的方法是将复杂的总控制

3、目标分成小的模糊控制目标平衡模糊目标与模糊约束使控制结果达到满意的效果结合预测控制滚动优化的原理和滚动窗口的路径规划思想通过评价函数法多目标优化策略进行在线规划使最后的路径满足一定的指标要求本文的另一个重要工作是利用变可行域的策略解决了含优先级要求的模糊多目标优化问题摘要多目标中的优化和均衡一直是两个矛盾的方面当有模糊目标和约束存在和有优先级差别要求时就形成了优先级模糊多目标优化问题如何在满足优先级要求的同时处理好多目标的优化和平衡一直还没有很好的解决办法借助于a截集的优化思想本文提出了变可行域的优化策略为模糊目标和约束的隶属函数引入新的可行域变量并让其一起参与问题的优化这样就可以把优先级模糊

4、多目标优化问题变为有约束的单目标确定型的优化问题同时通过选择单目标中的相应参数可以宏观地在多目标的优化和均衡中做出平衡这种方法在求解中不是使用严格的优先级要求而是允许存在一定的自由度求解结果是为不同目标找到了不同层次的可行域进而决定了不同层次的隶属度使得更容易求得高满意度的解在这之后本文把这种方法应用到含模糊目标和模糊约束的预测控制和实际系统的控制问题中进行了一定的仿真研究取得了很好的效果最后在总结全文的基础上提出了论文研究过程中的若干思考和结论对控制领域中优化理论的发展和应用做出展望并提出了有待进一步研究的几个问题关键词多目标优化模糊优化满意控制机器人路径规划多目标优先级非线性约束Abstr

5、actMULTI-OBJECTIVEOPTIMIZATIONANDCONTROLBASEDONFUZZYSATISFYINGAPPROACHAbstractIncomplexcontrolsystems,wehavemanycontroldemandsthatmayberepresentedbythecontrolobjectives,systemperformancesandtheconstraintsofthesystemstateandcontrolprocedures.Thatistheproblemofmulti-objectiveoptimizationanddecisionmak

6、ingwithconstraints.Ifthecontrolobjectivesandconstraintsareuncertainvariables,itistheproblemoffuzzymulti-objectiveoptimizationincontrolarea.Insomecases,thedecisionmakerhascertainpreferenceoftheobjectivesandhopesthattheresultmayhavedifferentlevelofsatisfactions.Soherecomestheproblemofmulti-objectiveop

7、timizationwithmulti-priority.Modernoptimizationalgorithmsaremainlyheuristic.Buttheygettheoveralloptimalsolutionsatthecostofheavycomputation.ThatissocalledtheNP-hardproblem.Incontrolarea,especiallyther