软计算方法在若干决策与控制问题中的应用研究

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1、华中科技大学博士学位论文软计算方法在若干决策与控制问题中的应用研究姓名：王攀申请学位级别：博士专业：系统工程指导教师：冯珊2003.4.16华中科技大学博士学位论文摘要(随着人类面临的社会发展、生产生活、科学研究中的问题的日益复杂，所处的、人文、自然环境的不确定程度与日俱增，历史上占统治地位的基于微积分的问题求y一一7。解体系已越来越不能单独承担处理不确定环境下复杂系统的重任：』软计算方法体系以“开发对不精确性、不确定性和不完全真实性的容忍以获取可驾驭性、鲁棒性、解的低成本及与事实更好的亲合力”为目标，因此是不确定环境下复杂问题(决策、控制等)求解的有力工具。本文以决策与控制领域中的

2、若干问题为对象，以仿生计算(进化计算和神经计算)和软计算方法集成为核心完成了若干研究工作。全文共分三大部分。首先在引论部分扼要地论述了软计算方法引入的必要性和重要性，同时论述了软计算的概念、组成、研究内容和应用情况，重点综述了软计算的综合集成研究。主体部分重点阐述了作者在软计算框架下开展的非线性规划，多目标决策以及，复杂系统的建模与控制等面向决策与控制领域的研究工作。惧体而言：(1)在进化、计算的统一框架下提出建立适应度函数类的观点并研究了具体数学表达式；建立了一类自适应遗传算子；提出了能充分发掘进化计算定向特性与基于梯度方法定位特性的混合遗传算法以及融合不同进化算法特征的面向约束优

3、化的双种群遗传算法；针对当前进化计算领域中的一个重要研究方向一协同进化算法，提出一类基于分而治之思想的多种群遗传算法并讨论了其中的任务分解问题，数值结果证明了其有效性。(2)在单神经网络和模块化神经网络框架下研究了局部回归ElmaIl网络及其特例一对角回归网络的学习算法和收敛性问题，修正了对角回归网络中基于动态反传算法的收敛性分析中的一些错误结论，建立了新的收敛性定理并提出基于对角回归网络的快速系统辨识方法；针对复杂系统状态空间巨大、映射复杂的特点研究了基于分解一协调技术和Bayes决策的模块化神经网络建模方法。(3)提出了两种具有规则自调整功能的自适应进化模糊控制算法——多调整因子

4、方法和定性一定量相结华中科技大学博士学位论文合的控制算法，并进行了几类复杂系统——非线性多输入多输出系统、混沌系统等的控制仿真研究。结果显示了这两种方法都具有鲁棒性强，计算复杂性小，动稳态性能优的特点。(4)针对一类具有高度非线性、快时变、强耦合特征的非线性控制系统Benchmark问题——多级倒立摆系统控制问题开展了一些研究工作：简要介绍了其研究背景和国内外研究进展，提出了基于进化线性控制和基于主成分分析的进化控制策略，结果表明，所提方法都能够满意控制二级和三级倒立摆系统。总结与展望部分对全文工作进行了研究总结，并就日后需进一步开展的工作如异构模块化神经网络实现复杂系统的建模、决策

5、与控制，混杂系统(连续、离散论域、，一混杂，定性与定量信息混杂)的软计算研究策略等进行了阐述。，￥7‘关键词：软计算；面向决策与控制的问题求解建模：进化-模糊控制：玺堡鱼坠耋缨；枣!!妻垫进化计算；非线性优化；连接主义————————～———————一ll华中科技大学博士学位论文ABSTRACTAstheissuespeoplefaceinsocialdevelopment，producingandscientificresearcharegeRingmoreandmoredifficult，meanwhilethedegreeofuncertaintyofsocialandnatu

6、ralenvironmentisincreasinggradually,akindofproblems··solvingtools-——Caleulus．basedmethodswhichdominatedinhistoryarelosingtheindispensablestatus．Softcomputing(sc)isaimedat：”⋯exploitthetoleranceforimprecision,uncertainty，andpartialtruthtoachievetractability,robustness，lowSOlutioncost，andbetterrap

7、portwithreality．”，SOitisapowerfultoolforthecomplexproblems—solving(suchasdecision-makingandcontr01)undertheuncertainenvironment．Forseveralproblemsinthefieldsofcontrolanddecision-making，thisdissertationcompletessomeresearchesbasedo