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優(yōu)化控制

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1.什么是優(yōu)化控制

優(yōu)化控制是指在給定的約束條件下,尋求一個控制系統(tǒng),使給定的被控系統(tǒng)性能指標(biāo)取得最大或最小值的控制

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,目前智能控制已開始廣泛應(yīng)用。這種控制將人類的智能,例如把適應(yīng)、學(xué)習(xí)、探索等能力引入控制系統(tǒng),使其具有識別、決策等功能,從而使自動控制和優(yōu)化控制達到了更高級的階段。

2.優(yōu)化控制的條件

一般說,進行優(yōu)化控制必須要具備三個條件:

1、要給出系統(tǒng)的性能指標(biāo)。

2、要給出約束條件。

3、要尋找優(yōu)化控制的機制和方法。

由于在實際中情況是復(fù)雜多變的,進行優(yōu)化控制不可能達到十全十美,因此優(yōu)化控制只能是相對的或滿意的控制,而難以做到最優(yōu)控制。

3.網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成優(yōu)化控制[1]

1.網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成優(yōu)化控制算法及其實現(xiàn)

網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制方法就是將復(fù)雜系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制方法和網(wǎng)絡(luò)自動化技術(shù)相結(jié)合,用來解決網(wǎng)絡(luò)化復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)化控制問題,使其在難以建模、系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)化和區(qū)域化等情況下,獲得滿意的優(yōu)化控制結(jié)果。網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成優(yōu)化控制方法的特點是引人了網(wǎng)絡(luò)回路,在優(yōu)化算法中引人了一些不確定因素,其優(yōu)化控制更加依賴于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成優(yōu)化控制的關(guān)鍵技術(shù)在于動態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化與參數(shù)估計集成優(yōu)化方法的實現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)信息傳輸,借助于動態(tài)系統(tǒng)集成優(yōu)化控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)自動化技術(shù)可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制,可以基于局域網(wǎng)或Intemet實現(xiàn)?;诰钟蚓W(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成優(yōu)化控制的示意圖如下圖所示。

2.網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成優(yōu)化控制的特征

對一個動態(tài)優(yōu)化控制方法,除了給出優(yōu)化算法,還需要對其性能進行分析,只有這樣才能保證優(yōu)化方法的實施。網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制方法的性能包括實時性、最優(yōu)性、收斂性及其魯棒性等。

1).實時性

在引人網(wǎng)絡(luò)之前,針對跨區(qū)域的復(fù)雜系統(tǒng),其優(yōu)化控制的實施是很困難的,即使能夠,其實時性也難以保證。網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成優(yōu)化控制方法由于借助于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實施集成優(yōu)化控制,可以較好地解決跨區(qū)域復(fù)雜系統(tǒng)集成優(yōu)化控制的實時性問題。

2).最優(yōu)性

算法最優(yōu)性是指在算法收斂的情況下,收斂解是否實際系統(tǒng)的最優(yōu)解。對于網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成優(yōu)化控制方法,在最優(yōu)解存在且唯一等假設(shè)條件下,若算法收斂,則收斂解滿足最優(yōu)性必要條件,即所得優(yōu)化解是實際系統(tǒng)的真實最優(yōu)解。

3).收敢性

網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成優(yōu)化控制方法需要實施,首先要求其優(yōu)化控制算法是收斂的,收斂性就是研究算法收斂的條件,針對不同的算法其收斂性條件有所不同。對于網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制方法,其優(yōu)化的框架沒有改變,只是引人了網(wǎng)絡(luò)回路,利用算法映射及壓縮映射原理,通過分析可以獲得保證優(yōu)化算法收斂的條件。

4).魯棒性

網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成優(yōu)化控制方法的魯棒性問題是指在存在這樣那樣擾動的情況下,優(yōu)化算法保持其收斂性,并收斂到最優(yōu)解的能力。網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制方法在不需要實際過程的精確數(shù)學(xué)模型的情況下可以獲得實際系統(tǒng)的真實最優(yōu)解,對模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)具有較強的魯棒性。

網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制方法是一種基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的集成優(yōu)化控制方法,計算機網(wǎng)絡(luò)的信息的安全問題必然影響到系統(tǒng)集成優(yōu)化控制的實施。因此,對網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成優(yōu)化控制中的信息安全問題及其對策進行分析和研究是十分必要的,只有這樣才能保證網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制的順利實施。網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)集成優(yōu)化控制中的信息安全問題可以借助于計算機網(wǎng)絡(luò)的信息安全對策予以解決。

網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制方法為解決區(qū)域性復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)化控制提供了一種新思路,該方法具有以下優(yōu)越性:

l)由于網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制方法本質(zhì)是采用動態(tài)大系統(tǒng)的DISOPE遞階優(yōu)化方法,這樣就使得網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制在不需要復(fù)雜系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型的情況下,就可以獲得實際系統(tǒng)的真實最優(yōu)解;

2)網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的集成優(yōu)化控制方法為解決跨區(qū)域性的復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)化控制提供了一種可靠的實現(xiàn)途徑和形式。同時由于網(wǎng)絡(luò)自動化技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)信息傳輸實時性的提高,使得實時地解決區(qū)域性的復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)化控制成為可能。

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