基于猫群优化算法的线性二次型最优控制器研究

《基于猫群优化算法的线性二次型最优控制器研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：TP273+.5密级：公开研究生学位论文基于猫群优化算法的线性二次型最优控制器论文题目（中文）研究StudyonLinearQuadraticOptimal论文题目（外文）ControllerBasedonCatSwarmOptimizationAlgorithm研究生姓名张云东学科、专业信息与通信工程·通信与信息系统研究方向计算机控制学位级别硕士导师姓名、职称田亚菲副教授论文工作起止年月2014年9月至2016年4月论文提交日期2016年4月论文答辩日期2016年5月学位授予日期校址：甘肃省兰州市

2、原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。学位论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用授权的声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属兰州大学。本人完全了解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定，同意学校

3、保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权兰州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为兰州大学。本学位论文研究内容：□可以公开□不宜公开，已在学位办公室办理保密申请，解密后适用本授权书。（请在以上选项内选择其中一项打“√”）论文作者签名：导师签名：日期：日期：基于猫群优化算法的线性二次型最优控制器研究摘要线性二次型最优控制求

4、解方便，得益于计算机的快速发展，已经成为最优控制理论的最重要组成部分。自上世纪50年代被提出，得到了极大发展并取得了丰硕的成果。特别是基于状态反馈的研究已经相当成熟，用二次型的观点解决非线性系统、时滞线性系统、带干扰的线性系统和网络系统中的部分问题也取得了一定的成果。但是在实际工程中，大部分系统的状态变量往往是不易测量获取的，想要使用状态变量作为反馈，必须依赖状态估计或重构来实现，会大大增加系统的控制成本。线性二次型问题的数学求解，依赖于系统的数学模型，控制过程中一旦发生模型失配，控制性能将大大下降。对于复

5、杂的难以建立准确模型的系统，需要用系统辨识理论首先确定系统的近似模型，这也会不可避免的造成偏差。另外，加权矩阵Q和R的选择也会影响控制性能。在对线性二次型问题的分析中，可以看到状态调节器问题只考虑状态量与控制量的代价，输出调节器问题和最优跟踪问题只考虑输出量与控制量的代价，对此本文对线性二次型问题性能指标加以改进，提出结合输出调节的线性二次型最优控制，使线性二次型问题达到控制量、状态量和输出量在理论上的综合最优。另外针对上述不足，本文引入一种校正思想，使用对系统模型依赖程度较弱的PID控制作为外环补偿控制，

6、以削弱对系统模型的依赖，即使发生模型失配也能取得较好的控制性能。对于控制系统中的待定参数，采用群智能算法优化的方法。本文在猫群优化算法原理的基础上，针对其缺点和不足，引入一个变异算子和自适应随机惯性权重，得到优化性能更好的改进猫群优化算法。结合这几点，提出了基于猫群算法优化的线性二次型最优控制，在详细分析该算法的可行性、流程结构、稳定性和鲁棒性后，将其应用于直线一级倒立摆的仿真研究，实验结果也证明所提出的方法具有更加优秀的控制性能。关键词：线性二次型，最优控制，次优控制，猫群优化算法IStudyonLine

7、arQuadraticOptimalControllerBasedonCatSwarmOptimizationAlgorithmAbstractThelinearquadraticoptimalcontrolisthemostimportantpartoftheoptimalcontroltheory.Theystartedthisresearchinearly1950’sandhavemadegreatdevelopmentandachievements.Especiallytheresearchbase

8、donstatefeedbackhasbeenquitemature.Therefore,solvingsomeproblemswiththequadraticviewpointalsomadegreatachievements,suchasnonlinearsystems,time-delaylinearsystems,disturbedlinearsystemsandnetworksystems.Butint