检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：张广婷中南财经政法大学

学位级别：硕士

以开放促改革是中国多年来经济发展的成功经验,中国自由贸易试验区作为全面深化改革的重要突破口,各类经济功能区的集大成创新,显著升了国家的整体竞争力,助力中国新发展格局的构建。自2013年上海自贸试验区挂牌成立以来,取得了显著成效... 详细信息

以开放促改革是中国多年来经济发展的成功经验,中国自由贸易试验区作为全面深化改革的重要突破口,各类经济功能区的集大成创新,显著升了国家的整体竞争力,助力中国新发展格局的构建。自2013年上海自贸试验区挂牌成立以来,取得了显著成效,向全国复制推广多项改革创新成果,但自贸试验区在自身发展及对标国际高标准经贸规则等方面仍有不足。当前世界经济处于加速转变时期,保护主义和单边主义不断上升,中国经济进入新发展阶段,自贸试验区在内外部环境不确定性增强的大背景下,推进自贸试验区扩容升级,完善自贸试验区空间布局,是顺应经济全球化调整趋势的客观要求,是形成新发展动能、实现高质量发展的重大举措。本文通过文献研究、理论论述和实证研究考察了影响中国自贸试验区设立的关键性因素。首先,深入学习探究了国际贸易及区域经济发展等相关理论,为本文的研究主题打下坚实基础;其次,又从经济、政策、地理及人文四个方面探究自贸试验区设立的影响机制;再次,对自贸试验区的相关概念进行了界定,介绍自贸试验区的发展历史和现阶段中国自贸试验区的发展概况;再后,以城市面板数据为样本,选取2007-2019年全国280个地级市面板数据,采用贝叶斯模型平均(Bayesian Model Averaging,以下简称“BMA”)的方法进行模型估计,重点分析中国前五批次自贸试验区,将26个选址关键影响因素的后验概率进行排序和分类,筛选出自贸试验区选址的关键影响因素,从统计上严谨地对模型后验概率进行加权平均,解决模型不确定问题;最后,分别进行参数和模型先验稳健性检验,并证实了四个假说的正确性和模型的可靠性。因此,本文得出以下结论:(1)就影响自贸试验区选址的经济类因素分析得出,投资水平、投资效益、创新水平、工业化水平、对外开放程度和经济发展水平对自贸试验区选址设立具有较大影响力。(2)就影响自贸试验区选址的政策类因素分析得出,经济特区城市、国家中心城市、“一带一路”沿线城市、自由贸易园区、城市行政等级和区域营商环境共同作用于自贸试验区的选址设立。(3)就影响自贸试验区选址的地理类因素分析得出,沿海、基础设施建设水平和重要的物流中心对自贸试验区选址设立具有较强解释能力。(4)就影响自贸试验区选址的人文类因素分析得出,社会文化水平、人口和环境是中国自贸试验区选址设立影响因素模型中极为重要的解释变量。(5)对比分析得出,社会文化水平、经济特区城市、区域营商环境、沿海城市、重要的物流中心、“一带一路”沿线城市、国家中心城市、投资水平这8个解释变量共同构成中国自贸试验区的选址关键因素模型。综上,中央政府实施自贸试验区政策应具有前瞻性和科学性,完善自贸试验区布局的宏观调控。一方面,做好已有成果的转化,推动改革创新经验的复制推广,着力于挖掘和培育自贸试验区设立潜在城市,优化自贸试验区空间布局体系;另一方面,潜力城市应当立足自身特色差异化发展,积极对接国家自贸试验区新一轮扩容升级,深入学习借鉴其它自贸试验区成熟的改革经验。最后,经济新常态下借助中国自贸试验区制度优势,形成对外开放新动力,在全球范围内加快形成“双循环”的发展格局。

关键词：自贸试验区选址影响因素贝叶斯模型平均方法(BMA) 模型不确定

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基于随机矩阵理论的不确定转子系统振动特性研究

基于随机矩阵理论的不确定转子系统振动特性研究

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作者：张瑞丰河南工业大学

学位级别：硕士

转子系统是一种广泛应用于航空发动机、齿轮传动、大型蒸汽轮等领域的机械系统。由于转子在高速旋转时通常承载着较高的转矩,一旦发生事故将会对经济和人身安全造成重大损失,所以在转子系统的设计过程中,严格的动态特性分析显得尤为必... 详细信息

转子系统是一种广泛应用于航空发动机、齿轮传动、大型蒸汽轮等领域的机械系统。由于转子在高速旋转时通常承载着较高的转矩,一旦发生事故将会对经济和人身安全造成重大损失,所以在转子系统的设计过程中,严格的动态特性分析显得尤为必要。然而,在转子系统的生命周期内,存在着多种不确定性,包括由测量误差和对某些参数近似导致的参数不确定性以及建模过程中对部分细节的近似和简化导致的模型不确定性。因此,对转子系统进行不确定性建模和动态特性分析对于更好地了解其性能和行为具有重要意义。本文基于随机矩阵理论的非参数方法,结合Riccati传递矩阵法对转子系统进行不确定性建模以及不确定性动力学特性分析,主要研究内容如下:(1)针对转子系统模型不确定性问题,将随机矩阵理论与Riccati传递矩阵法结合,建立了具有模型不确定性转子系统的动力学模型。对具有不确定性的转子系统临界转速进行了研究,对比分析了支承刚度、轴段长度、节点质量、轴段直径等参数不确定性和模型不确定性对转子系统临界转速的影响。研究表明,模型不确定和参数不确定对转子系统的临界转速有较大差异,且不同参数的不确定性对其影响的波动范围也各不相同。(2)基于模型不确定性概率模型,提出多自由度转子系统随机动力学特性和随机动力学响应的计算分析方法,针对转子系统动力学响应中的振型和不平衡响应求解问题,使用有限元软件验证了确定性模型计算结果的准确性。在非参数动力学模型散度参数分别为0.03、0.06、0.09、0.12、0.15时,计算了悬臂双盘转子系统前两阶正进动固有频率下的振型及双盘处不平衡响应的变化范围及大小。(3)提出了适用于不确定转子系统非参数动力学模型散度参数识别的方法,在计算出确定性转子系统振型和实验测得实际转子系统振型的情况下,通过实测数据可对实际转子系统的散度参数进行识别,并通过实验验证了非参数模型动力学响应计算方法以及散度参数识别的合理性。

关键词：转子系统模型不确定临界转速不平衡响应散度参数

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股价波动率具有模型不确定的最优消费与投资问题

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工程数学学报 2014年第1期31卷 35-43页

作者：刘宏建费为银祖纷汪如瑾安徽工程大学金融工程系芜湖241000 首都经济贸易大学金融学院北京100026

本文在连续时间模型假设下,研究股票价格波动率具有模型不确定对投资者的最优消费和投资策略的影响.首先在股票价格波动率具有模型不确定的条件下,建立最优消费与投资问题的随机控制数学模型,得到了最优消费与投资所满足的HJB方程,并在... 详细信息

本文在连续时间模型假设下,研究股票价格波动率具有模型不确定对投资者的最优消费和投资策略的影响.首先在股票价格波动率具有模型不确定的条件下,建立最优消费与投资问题的随机控制数学模型,得到了最优消费与投资所满足的HJB方程,并在常相对风险厌恶效用的情形下,获得了最优化问题值函数的显式解.其次当波动率具有模型不确定时,得到了含糊厌恶的投资者是基于股价波动率的上界作出决策的结论,并给出了投资者的最优投资和消费与含糊对冲需求.最后在给定参数的条件下,对所得结果进行了数值模拟和经济分析.

关键词：股票价格波动率模型不确定最优消费与投资常相对风险厌恶含糊对冲需求

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基于代理模型的时变可靠性优化设计研究

基于代理模型的时变可靠性优化设计研究

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作者：吴佳伟南京理工大学

学位级别：博士

随着现代复杂结构机构逐渐向着多元化、复杂化和精密化方向发展,其可靠性问题日益凸显,如何提高结构机构质量可靠性已成为人们在现代工业产品制造和使用过程中亟待解决的重要问题。由于搜集到的数据和信息常常包含大量与时间相关的不确... 详细信息

随着现代复杂结构机构逐渐向着多元化、复杂化和精密化方向发展,其可靠性问题日益凸显,如何提高结构机构质量可靠性已成为人们在现代工业产品制造和使用过程中亟待解决的重要问题。由于搜集到的数据和信息常常包含大量与时间相关的不确定性,而传统可靠性优化设计在标准和量化这类不确定性时存在诸多局限,使得复杂结构机构设计方案往往难以满足工程实践要求。代理模型(例如SVR、Kriging、RBF、PCE、GP)方法具有计算量小、设计周期短和优化效率高等优点,是解决复杂结构机构时变可靠性优化设计问题最佳途径之一。本文围绕“在时变不确定条件下如何实现设计满足可靠度要求的方案”这一目标开展研究,这一目标的实现体现在对复杂结构机构时变可靠性优化设计中的输出、输入、约束、模型特征方面开展的研究,建立了一套考虑时间作用影响的可靠性优化设计方法与理论体系。本文主要研究内容和取得的成果如下:(1)针对响应随时间单调变化情形下,结构机构可靠性优化设计难以展开的问题,提出基于SVR代理模型和协方差矩阵自适应进化策略算法的时变可靠性优化设计方法。首先,选择合适的试验设计方法在设计空间内确定样本;其次,通过训练样本对SVR代理模型进行建模,由测试样本计算SVR代理模型精确度,可通过增加训练样本量的方式提升模型精确度;最后,采用协方差矩阵自适应进化策略算法求解时变可靠性模型。结果表明所提方法能够支撑响应随时间单调变化的时变可靠性优化设计,设计方案显著地提高了结构机构可靠度。(2)针对响应随时间非单调变化情形下,结构机构时变可靠性优化设计难以展开的问题,提出改进嵌套极值响应面的时变可靠性优化设计方法。在改进嵌套极值响应面方法中,研究了一种并行更新机制来构建极值Kriging代理模型,用于提升结构机构极限状态函数的建模效率,采用遗传算法对时变可靠性优化设计模型进行求解。结果表明改进嵌套极值响应面法对于考虑响应随时间非单调变化情形下提高结构机构可靠性具有显著效果。(3)针对变量(时间变量和设计变量)交互效应情形下,结构机构时变可靠性难以提高的问题,提出改进混合有效全局优化算法的时变可靠性优化设计方法。在提出的改进混合有效全局优化算法中,首先研究了一种并行有效全局优化算法用于识别极值样本。其次,建立响应目标的极值Kriging代理模型用于预测极值响应。再次,基于蒙特卡洛和主动学习Kriging代理模型技术更新极值Kriging代理模型。最后,通过遗传算法求解时变可靠性模型。基于上述流程搭建一套高效的时变可靠性优化设计方法,在考虑变量交互效应情形下提升结构机构可靠性。(4)针对小失效概率情形下结构机构时变可靠性难于提高的问题,提出基于RBF代理模型和子集模拟的时变可靠性优化设计方法。该方法研究了一种主动学习的RBF代理模型,建模内容包括识别极值样本、构建主动学习函数、确定收敛准则、更新RBF代理模型。对于小失效概率分析和模型求解,均采用子集模拟法。结果表明所提方法能够在小失效概率情形下进一步提高结构机构时变可靠性。(5)针对模型不确定下的时变可靠性优化设计方案可信度低的问题,提出基于新型组合代理模型的时变可靠性优化设计方法。通过组合建模方法对单个代理模型进行加权组合,构建学习函数和收敛准则,研究一种主动学习策略对组合代理模型进行更新,以便提高预测精度。在目标函数的构建阶段将稳健性指标(均值和标准差)考虑在内,在时变可靠性模型求解阶段则采用双环可靠性优化策略。工程算例验证所提方法能够在模型不确定下增强设计方案的可信度和减少建模所需计算成本。在总结上述研究成果的基础上,指出本文研究工作存在的不足以及值得进一步研究的问题。

关键词：时变可靠性优化设计代理模型单调变化非单调变化交互效应小失效概率模型不确定

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基于事件驱动的航天器姿态自适应跟踪控制

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航天控制 2021年第1期39卷 32-39页

作者：林子杰陆国平吕旺吴宝林上海卫星工程研究所上海201109 哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001

针对即插即用无线小卫星模块间通信资源约束以及航天器惯量信息难以精确获得下的姿态跟踪控制问题,提出了一种基于事件驱动的航天器姿态自适应跟踪算法。该算法在跟踪控制过程中,通过自适应控制律对转动惯量矩阵进行估计,同时引入事件... 详细信息

针对即插即用无线小卫星模块间通信资源约束以及航天器惯量信息难以精确获得下的姿态跟踪控制问题,提出了一种基于事件驱动的航天器姿态自适应跟踪算法。该算法在跟踪控制过程中,通过自适应控制律对转动惯量矩阵进行估计,同时引入事件驱动控制策略,只在驱动条件满足时对控制器进行更新,能有效改善模块间通信频率。然后根据Lyapunov方法证明了闭环控制系统的渐近有界稳定性,并证明了该事件驱动控制无Zeno行为。最后,数值仿真结果验证该控制算法的有效性。

关键词：航天器姿态控制事件驱动控制自适应控制通讯受限模型不确定

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基于相对绩效目标的稳健最优投资研究

基于相对绩效目标的稳健最优投资研究

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作者：朱曦浙江工商大学

学位级别：硕士

在金融市场中,由于投资组合能够有效分散投资风险,因此构建最优投资组合对投资者而言十分重要。最优投资组合选择是探讨在不确定的情况下,理性的投资者如何通过在金融市场中选择资产种类和数量,对一定的初始财富进行跨期的最优资产配置... 详细信息

在金融市场中,由于投资组合能够有效分散投资风险,因此构建最优投资组合对投资者而言十分重要。最优投资组合选择是探讨在不确定的情况下,理性的投资者如何通过在金融市场中选择资产种类和数量,对一定的初始财富进行跨期的最优资产配置,使得投资者未来消费或最终财富效用最大化,从而实现资产组合收益最大化与风险最小化之间的均衡。一方面,投资者希望最大化投资的绝对财富,因为越大的绝对财富能带来更大的财富效用;另一方面,投资者也期望投资效果可以超越某一基准,即拥有更高的相对收益,从基金管理人的角度来看,如果投资收益能够超过同行,就可以招揽更多客户,管理更多资金。此外,要准确估计风险资产的收益率和波动率也是十分困难的,投资者在投资组合选择时面临模型不确定性。因此,构建同时考虑基准和模型不确定性的投资组合选择模型,探讨基准过程和模型不确定性对投资选择策略和值函数的影响,这无论是对拓展投资组合理论,还是对指导投资实践,都具有积极意义。首先,本文在模型不确定性下研究了同时兼顾绝对财富和相对财富投资者的最优投资策略选择。假设投资者具有幂效用函数,运用动态规划理论得到模型不确定下投资者的最优投资策略和值函数满足的Hamilton-Jacobi-Bellman(HJB)方程。通过求解HJB方程,得到投资者的最优投资策略和最大期望终端财富效用的显示解。通过灵敏性分析,探讨模型不确定性对最优投资策略与最大期望终端财富效用的影响,并通过数值模拟分别给出模型主要参数对最优投资策略和最大期望终端财富效用的影响。研究结果显示:当基准过程与股票价格过程独立,与不考虑模型不确定的投资者相比,考虑模型不确定性的投资者会投资更少比例的资金于股票上;当投资者对股票价格过程的特有风险因子波动率完全不确定时,投资者不会投资任何比例的资金于股票;当投资者对股票价格过程与基准过程的共同风险因子波动率完全不确定时,以及股票价格过程和基准过程独立时,投资者也不会投资于股票;但若股票价格过程和基准过程相关,则投资者会投资一定比例资金于股票;投资者的最优投资策略与相对财富敏感度之间的关系依赖于投资者的相对风险厌恶系数和模型厌恶系数;模型不确定性会导致投资者有效用损失,相对财富和模型不确定会改变投资者对风险的承担。其次,研究了同时考虑绝对收益和相对收益的投资者,在面临模型不确定时的最优投资策略选择。在投资者具有指数效用函数下,运用动态规划原理,得到了使得投资者的终端期望绝对收益和相对收益的权重和效用最大的最优投资策略与最大期望终端收益效用满足的HJB方程。通过求解HJB方程,得到了投资者的最优投资策略和最大期望终端收益效用的显示解。通过灵敏性分析研究了模型不确定性对最优投资策略和最大期望终端收益效用的影响,并通过数值模拟,分别给出了模型主要参数对最优投资策略和最大期望终端收益效用的影响。研究结果显示:投资者在股票上的投资比例是固定不变的常数,投资者不会做空股票。若投资者对股票价格过程的特有风险因子的波动率完全不确定,则投资者不会投资任何比例的财富于股票;若股票价格过程与基准过程相关,即使投资者对股票价格过程与基准过程的共同风险因子的波动率完全不确定,仍然会投资一定比例的资金于股票;投资者的最优投资策略随着其相对收益敏感度的增加而增加;最优投资策略是投资者面临股票特有风险模糊厌恶系数的减函数;模型不确定性会导致投资者有效用损失。

关键词：模型不确定投资组合随机基准效用函数 HJB方程

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面向围捕任务的水面无人艇编队控制方法研究

面向围捕任务的水面无人艇编队控制方法研究

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作者：张传林哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

由于多水面无人艇(Multi-Unmanned Surface Vessel,Multi-USV)编队相较于单艇(Unmanned Surface Vessel,USV)具有更为全面的目标感知能力、更高的任务执行效率、更强的编队队形自适应能力和鲁棒性等优点,受到科研工作者的广泛关注。而... 详细信息

由于多水面无人艇(Multi-Unmanned Surface Vessel,Multi-USV)编队相较于单艇(Unmanned Surface Vessel,USV)具有更为全面的目标感知能力、更高的任务执行效率、更强的编队队形自适应能力和鲁棒性等优点,受到科研工作者的广泛关注。而面向围捕任务的多水面无人艇编队控制方法研究则是在传统水面无人艇编队控制研究的进一步深化探讨,此时不仅要面临考虑无人艇自身的强耦合、欠驱动、环境时变干扰和模型参数不确定的特性,而且还要考虑面向围捕过程中由于艇载的设备性能限制造成的目标状态信息局部已知、多水面无人艇编队内部通信不持续的等限制因素。论文主要内容如下:首先,针对多水面无人艇编队目标轨迹跟踪控制器的设计要求,建立了三自由度的USV运动模型,并介绍后续所使用的控制方法及相关稳定性理论。其次,在USV模型参数不确定和围捕目标运动状态信息完全已知的前提下,利用围捕目标的运动状态信息设计基于自适应动态面控制的编队动态目标轨迹跟踪控制算法,从而实现对围捕目标的“护航式”队形围捕,并通过仿真测试去验证面向围捕任务的编队目标轨迹跟踪控制器的围捕性能及抗干扰能力。再者,在前面的研究基础上考虑由于艇载设备性能的限制,导致围捕目标运动状态信息编队局部已知,设计一款只需围捕目标的测量位置信息的分布式扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO),从而实现对围捕目标全运动状态的估计。同时在反步法的指导思想下,基于视线导引法(Line Of Sight,LOS)和自适应技术设计了面向围捕任务的多水面无人艇编队目标轨迹跟踪控制算法,实现对围捕目标的“护航式”队形围捕,并通过仿真测试验证面向围捕任务的编队目标轨迹跟踪控制器的性能及抗干扰能力。最后,聚焦现实工程应用中多水面无人艇编队通信网络常无法持续来计算和传送信息,提出基于围捕目标位置采样数据的分布式估计器,从而得到编队中各个无人艇期望的运动状态,此时多水面无人艇编队协同目标跟踪控制问题可以转换为单艇误差控制问题。在反步法的制导思想下,利用滑模控制和自适应控制技术设计了面向围捕任务的编队目标轨迹跟踪控制器,实现对围捕目标的“护航式”队形围捕,最后通过仿真测试去验证面向围捕任务的编队目标轨迹跟踪控制器的性能及抗干扰能力。

关键词：协同编队动态目标模型不确定局部信息通信不持续

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机械臂在未知环境下的自适应阻抗控制算法研究

机械臂在未知环境下的自适应阻抗控制算法研究

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作者：张岩南京邮电大学

学位级别：硕士

机械臂因其高效率而越来越多的被应用于各种场合,通过对其末端的位置进行控制即可完成搬运、喷涂等工作。随着生产要求日益复杂,人们期望机械臂能够完成一些与环境交互的任务,此时,需要实现机械臂的柔顺控制。在实际应用中,难以获取准... 详细信息

机械臂因其高效率而越来越多的被应用于各种场合,通过对其末端的位置进行控制即可完成搬运、喷涂等工作。随着生产要求日益复杂,人们期望机械臂能够完成一些与环境交互的任务,此时,需要实现机械臂的柔顺控制。在实际应用中,难以获取准确的环境信息和精确的机械臂动力学模型,这对柔顺控制的实现造成了巨大的挑战。本文以阻抗控制理论为基础,以多关节机械臂为研究对象,在环境信息不确知、机械臂模型无法准确建立的条件下,研究机械臂的柔顺控制技术。首先,针对变阻尼方法难以保证瞬态性能的问题,将变刚度阻抗控制和基于RBFNN的位置控制方法相结合。对于变刚度部分,将接触力的误差作为优化目标,利用梯度下降法求解变化量,能够避免在接触时造成太大的冲击。结合PI控制方法设计了位置控制器,在此基础上,引入RBFNN来逼近机械臂动力学中的不确定部分,从而减小了参数摄动、外部扰动等因素造成的位置误差。通过一系列仿真对所提出的算法进行了仿真和验证。其次,针对阻抗控制存在的稳态误差,提出了一种结合神经网络的机械臂阻抗控制方法。在阻抗的基础上并联一个位置修正模块,利用反步法结合自适应神经网络,得到环境未知时的位置二次修正律。针对关节电机输出力矩饱和的特性,利用一种辅助系统来削弱其影响,并结合自适应神经网络设计了位置控制器,进而得到各个关节电机的控制电压。通过仿真验证了该算法能够有效改善未知环境信息对于柔顺控制的不利影响。最后,针对未知环境下难以确定参考轨迹的问题,利用估计方法得到环境的位置和刚度,再结合期望力的大小,从而计算出在笛卡尔空间中的参考轨迹,该参考轨迹经过阻抗环节的修正得到期望位置。为了加快机械臂位置控制的收敛速度,设计了能够在固定时间收敛的位置控制器。同时为了提高位置控制的精度,设计了补偿方法,有效地减小了未建模动态对于机械臂位置控制的不利影响。通过仿真,验证了机械臂在未知环境下进行柔顺控制的性能。

关键词：机械臂柔顺控制阻抗控制未知环境模型不确定

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基于自适应动态规划的船舶动力定位优化控制研究

基于自适应动态规划的船舶动力定位优化控制研究

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作者：高潇阳大连海事大学

学位级别：博士

海洋蕴藏着丰富的生物、油气、矿物等资源。自20世纪60年代以来,世界各国开始重视海洋资源的开发,海洋资源已成为各国经济发展的重要组成部分。为了有效的对海洋资源进行探索与开发,船舶动力定位被提出并广泛应用于钻井船、铺管船、供... 详细信息

海洋蕴藏着丰富的生物、油气、矿物等资源。自20世纪60年代以来,世界各国开始重视海洋资源的开发,海洋资源已成为各国经济发展的重要组成部分。为了有效的对海洋资源进行探索与开发,船舶动力定位被提出并广泛应用于钻井船、铺管船、供应船、海洋平台等工具的定位作业中。船舶动力定位是指在不借助锚泊系统的情况下,船舶能够利用自身的推进装置抵御外界扰动的影响并以一定的姿态保持在海面某一目标位置或精确地跟踪某一目标轨迹,从而完成各种作业的功能。船舶动力定位系统中采用的控制策略关系船舶的工作性能,也影响着船舶作业的安全性、经济性和环保性。在保证船舶动力定位系统正常工作的基础上降低能源消耗是非常具有挑战性的非线性系统优化控制问题。自适应动态规划(Adaptive Dynamic Programming,ADP)优化控制方法基于最优控制理论和强化学习原理,通过利用一个函数近似结构(例如神经网络(Neural Network,NN)、模糊逻辑系统、多项式等)来估计代价函数,可以有效地求解非线性系统的优化控制问题。因此,进行基于ADP的船舶动力定位非线性优化控制研究,具有重要的理论意义和实际应用价值。本文基于ADP优化控制方法,针对船舶动力定位的模型不确定、时变海洋环境干扰、速度信息不可测以及降低基于NN的ADP运算耗时等问题开展研究,主要研究内容如下:(1)针对模型不确定的船舶动力定位离散时间定点定位优化控制问题,首先,利用NN建立模型网,使用船舶的状态和控制信息作为训练数据来训练模型网,从而达到对模型不确定的船舶动力定位非线性系统进行识别。在此基础上,分别建立基于NN的评价网与执行网,通过依据当前和记录的数据来设计这两个网络的权值更新律以逼近最优的代价函数和控制律。所设计的动力定位优化控制策略能够使船舶保持理想位置和航向角(姿态),同时保证闭环系统中所有信号是一致最终有界的。最后,通过仿真结果表明了所提优化控制方案的有效性。(2)针对降低基于NN-ADP的船舶动力定位优化控制方法耗时的问题,首先,利用宽度学习系统(Broad Learning System,BLS)来构造模型-评价-执行网结构,通过建立一个基于BLS的辨识器作为模型网来识别未知离散非线性系统函数,并采用无须迭代的伪逆法和岭回归法直接计算模型网的权值。其次,构建了基于BLS的评价网和执行网来逼近经过辨识的动力定位系统的最优代价函数和控制器。最后,仿真结果表明,基于BLS-ADP的动力定位优化控制器能够使船舶保持在理想的位置和姿态。与基于NN-ADP的动力定位优化控制方法相比,基于BLS-ADP的优化控制器不仅能够节约时间,还能够使闭环系统的性能指标更小。(3)针对速度不可测并且含有建模误差的船舶动力定位连续时间输出反馈优化跟踪控制问题,首先,通过设计NN状态观测器来估计船舶动力定位系统中未知的速度。其次,利用NN逼近器来逼近动力定位系统的建模误差。随后,利用矢量后推法设计了一个稳态控制器,将动力定位系统转换成一个非线性的误差系统。再结合单网自适应评价结构的ADP技术对误差系统设计了优化控制器。根据李雅普诺夫稳定性理论证明了提出的优化控制方法能够保证闭环系统内所有的信号是有界的。最后,仿真实验表明了所提方法的有效性。(4)进一步针对在未知时变海洋环境干扰下,速度状态不可测及含有建模误差的船舶动力定位系统的鲁棒自适应优化输出反馈跟踪控制问题,首先,在设计NN状态观测器的同时设计干扰观测器来分别估计未知的速度信息和未知时变的海洋环境干扰信息。动力定位系统的建模误差由NN来逼近。随后,通过矢量后推法设计了含有干扰补偿项的稳态控制器。进一步构造了非线性误差系统并利用ADP技术设计了优化控制器。该控制器克服了船舶动力定位优化控制中较少考虑的速度信息不可测和未知海洋环境干扰的问题,更适于实际应用。最后,仿真实验表明了所提控制方案的有效性。

关键词：船舶动力定位自适应动态规划非线性优化控制模型不确定鲁棒自适应输出反馈控制

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基于强化学习的水下机器人追踪控制算法研究

基于强化学习的水下机器人追踪控制算法研究

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作者：李鑫燕山大学

学位级别：硕士

随着海洋中丰富的资源逐渐被人们认知,海洋愈发成为各个国家争取海洋权益、发展尖端科技和展示综合国力的重要场所。水下机器人作为探索海洋、执行海洋任务的重要工具。随着探索海洋领域的需求不断增多,亟需重点提升水下机器人的自主能... 详细信息

随着海洋中丰富的资源逐渐被人们认知,海洋愈发成为各个国家争取海洋权益、发展尖端科技和展示综合国力的重要场所。水下机器人作为探索海洋、执行海洋任务的重要工具。随着探索海洋领域的需求不断增多,亟需重点提升水下机器人的自主能力和面对风险事件的可靠性。水下机器人的轨迹追踪技术是水下机器人控制所面临的重要关键技术,轨迹的准确追踪是水下机器人在复杂的海洋环境下执行任务的基础,并且现阶段很少有对水下机器人追踪与定位问题的联合研究。本文针对上述问题,考虑水下机器人模型不确定约束,开展水下机器人轨迹追踪和编队控制算法研究,本文的工作主要有以下几个方面:(1)针对水下机器人在轨迹追踪过程中误差大,控制策略难调整的问题,设计了一种于强化学习的追踪控制方法,为了减少获取系统均值的计算量,采用了一种多元概率配置法结合正交部分因子对模型不确定参数进行采样,实现了在水下机器人模型参数不确定的情况下通过和环境交互求解控制策略来完成轨迹追踪任务。最后通过仿真验证了提出的算法能够实现良好的轨迹追踪效果。(2)针对水下机器人在动力学模型约束下的位置不可测问题,进行了定位与追踪控制的联合设计,在水下机器人位置能够精确获取的基础上,设计了基于强化学习的追踪控制算法,提高了水下机器人追踪控制精度,减小了追踪误差。最后通过仿真和水池实验验证了水下机器人轨迹追踪算法的有效性。(3)在单个水下机器人的追踪控制问题基础上,进一步考虑多水下机器人的编队控制问题,针对多水下机器人追踪的协调问题,建立了水下机器人编队的有向拓扑图,设计了一种基于强化学习的编队控制方法,使多个水下机器人在目标追踪过程中能够实现编队的形成和保持,弥补了单水下机器人追踪的不足。

关键词：水下机器人强化学习联合定位与追踪模型不确定编队

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