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Matlab.rar - Matlab 控制与最优控制 (Optimal Control)

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简介：
本资源包提供了使用MATLAB进行控制系统设计和优化控制问题的代码示例及工具箱说明，适用于学习和研究。 最优控制的MATLAB基础涵盖了在最优控制领域中常用的MATLAB知识。

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  • Matlab.rar - Matlab 控制与最优控制 (Optimal Control)
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    本资源包提供了使用MATLAB进行控制系统设计和优化控制问题的代码示例及工具箱说明，适用于学习和研究。 最优控制的MATLAB基础涵盖了在最优控制领域中常用的MATLAB知识。
     
  • MATLAB程序-无约束优化_atlas_matlab最优控制_最优控制_matlab最优控制_
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    本资源专注于使用MATLAB进行无约束优化与最优控制问题求解，提供详尽的代码示例和理论指导，适合科研人员及工程技术人员深入学习。 最优控制是控制理论的重要分支之一，它关注如何在满足特定约束条件下设计控制器以使系统性能指标达到最佳状态。MATLAB作为一款强大的数值计算与仿真工具，在实现最优控制算法方面表现出色。 该压缩包可能包含了关于最优控制的多个MATLAB编程实例及图解资料，对学习和理解相关理论非常有帮助。吴受章教授所著《最优控制理论与应用》一书在国内享有盛誉，其内容深入浅出且易于实践。书中配套的MATLAB程序集很可能涵盖了各种最优控制问题解决方案，包括动态规划、Lagrange乘子法及Pontryagin最小原则等。 动态规划是一种解决多阶段决策过程最优化的方法，由Bellman提出的方程是该方法的基础。在MATLAB中，通过建立状态转移矩阵和目标函数可以求解此类问题。 使用Lagrange乘子法则处理带约束的最优控制问题时非常常见，在优化问题中引入拉格朗日乘子来解决这些条件。MATLAB中的优化工具箱能够方便地实现这一过程。 Pontryagin最小原则是另一项核心理论，它从系统的Hamiltonian函数出发寻找最优控制策略的方法。在MATLAB环境中，通过构建该函数并求解临界点可以找到最佳输入值。 压缩包内的图集可能展示了这些控制策略的可视化效果，包括轨迹优化和性能指标变化等数据。这对于直观理解最优控制过程及结果至关重要。 此资源有助于学习者深入掌握最优控制的基本概念，并在MATLAB环境中实现各种算法并进行验证与分析。实际应用中，该领域广泛应用于航空航天、自动控制以及机械工程等行业，因此对于从事相关工作的专业人士来说非常重要。通过实践这些程序可以提升理论知识和解决具体问题的能力。
     
  • 最优控制理论_最优控制理论_最优控制理论
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    本课程深入探讨最优控制理论的核心概念与应用技巧，涵盖变分法、最小值原理及动态规划等内容，旨在培养学员解决复杂控制系统优化问题的能力。 《最优控制理论与应用》由吴受章著，适合学习最优控制的读者阅读。书中讲述了变分法以及其发展而来的最优控制理论。
     
  • MATLAB中实现最优控制与优化控制的代码
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    本代码集展示了在MATLAB环境下实现最优控制和优化控制技术的方法，涵盖多种算法应用实例，适合科研及工程实践。 Optimal control problems with fixed-final-time and optimal control problems with free-final-time.
     
  • 最优控制课件_最优控制理论与应用_
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    本课程涵盖了最优控制的基本原理和广泛应用，包括线性二次型调节器、动态规划等核心概念，并探讨了在工程系统中的实际案例。 最优控制是控制理论中的一个重要分支，它涉及如何设计控制器以使系统在特定性能指标下达到最佳状态。“最优”通常指最小化或最大化某个性能指标，如能耗、时间或精度等。本课件将深入探讨最优控制的基本概念、理论和应用。 一、最优控制基础 最优控制问题一般包含三个主要部分：状态方程、控制输入和性能指标。状态方程描述系统的动态行为；控制输入是可以调整的参数；而性能指标则是衡量控制系统效果的标准。为解决最优控制问题，我们需要找到一个策略使系统在执行该策略时达到最佳性能。 二、最优控制解法 1. 动态规划：贝尔曼提出的这种方法适用于连续或离散时间的问题，通过建立状态方程和价值函数之间的关系来形成哈密顿-雅可比-贝尔曼（HJB）方程求解。 2. 极小化原理：拉格朗日乘子法或者庞特里亚金最大值原则是另一种常用的解决方法。它基于最大化泛函的原则，通过构造包含原问题和约束条件的辅助函数来寻找最优控制输入。 3. 数值方法：对于复杂的非线性问题可以使用数值解法如有限差分、模拟退火或遗传算法等进行近似求解。 三、最优控制应用案例 课件中可能会涵盖各种实际应用场景，例如： 1. 导航系统：在飞机、卫星或导弹导航过程中，通过确定最佳飞行路径来实现以最少燃料消耗到达目的地的目标。 2. 工业过程控制：化工生产中的温度和压力调整等操作可通过最优控制提高产量及产品质量。 3. 能源管理：电力系统的负荷调度以及市场交易等领域也应用了最优控制方法来优化能源分配与使用效率。 四、练习题 学习过程中，通过做习题可以加深对理论的理解。常见的题目类型包括： 1. 线性二次型问题：这是理解最优控制的基础内容之一。 2. 非线性问题：解决这类问题需要深入了解动态系统和非线性分析的知识。 3. 带有约束条件的最优控制：在实际应用中往往要考虑各种物理或工程限制，此类题目将帮助学生掌握如何在这种条件下寻找最佳解。 通过本课件的学习，你可以掌握最优控制的基本理论，并学会运用不同的方法解决具体问题。同时还可以借助实例和练习题进一步巩固所学知识。最优控制是现代自动控制系统及决策科学的重要组成部分，在理解和处理实际工程问题方面具有重要的价值。
     
  • 最优控制的数学理论与最优控制理论
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    本课程探讨最优控制领域的核心数学原理及理论框架，涵盖变分法、动态规划等关键概念，旨在培养学生分析和解决复杂控制系统优化问题的能力。 最优控制理论是应用数学与控制理论的重要分支之一，它研究如何设计控制器使系统的动态行为达到某种最优状态。这一领域结合了微分方程、优化算法以及动态系统理论，并广泛应用于工程、经济及生物等多个学科。 本段落将深入探讨《最优控制的数学理论》和《最优控制理论》这两本书所涵盖的知识点： 一、基本概念 1. 最优控制问题定义：寻找一个使在满足某些约束条件下，系统的性能指标（如成本、时间或能量）达到最小的控制函数。 2. 主要组成部分包括状态变量、控制变量以及系统动力学模型和性能指标。 二、理论框架 1. 动态规划方法：由Richard Bellman提出的动态规划原理将多阶段决策问题转化为单阶段问题，通过递推求解贝尔曼方程。 2. 极小化原理（Lagrange乘子法）：通过引入拉格朗日乘子，将原问题转化为无约束优化问题。 3. 拉格朗日动态方程：在极小化原理的基础上利用变分法推导出系统的一阶必要条件即Euler-Lagrange方程。 三、哈密顿系统 1. 哈密顿函数：结合状态变量和控制变量构建的函数，用于描述系统性能指标及动力学。 2. 哈密顿方程组：由哈密顿函数导出的一组常微分方程，描述了系统状态与控制随时间的变化。 四、Pontryagin最大原则 1. Pontryagin极小原理：提供了解最优控制问题的另一种方法，通过构造Pontryagin的哈密顿函数找出使哈密顿函数达到最大或最小的控制策略。 2. 边界层系统：在Pontryagin原则中边界条件对最优控制的影响至关重要，边界层系统描述了这些影响。 五、线性二次型最优控制（LQG） 1. 线性二次型问题：状态和控制均为线性的性能指标为状态与控制的二次函数。 2. Kalman滤波：处理线性系统的估计问题，与LQG控制密切相关用于最优状态估计。 3. Riccati方程：解决LQG问题的关键给出了反馈控制律的解析表达式。 六、离散时间最优控制 1. 离散时间系统的动态模型：用差分方程描述系统动态。 2. 离散时间动态规划：贝尔曼方程的离散版本用于解决离散时间系统的最优控制问题。 七、现代最优控制理论的发展 1. 非线性最优控制：针对非线性系统的最优控制问题如Backstepping滑模控制等方法。 2. 鲁棒最优控制：考虑系统参数不确定性或干扰设计能应对各种不确定性的控制器。 3. 神经网络和机器学习在最优控制中的应用：利用深度学习等技术优化控制策略提高控制性能。 以上内容仅是《最优控制的数学理论》和《最优控制理论》两本书的部分精华，实际书籍中会更深入地探讨各个主题，并通过实例分析及数值计算来阐述这些理论的应用。通过学习这些理论工程师们能够设计出更为高效与精确的控制系统优化系统的运行性能。
     
  • 基于分层MPC的实时车辆最优控制与避障 Hierarchical MPC for Real-Time Vehicle Optimal Control and Obstacle Avoidance
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    本文提出了一种基于分层模型预测控制（Hierarchical Model Predictive Control, HMPC）的方法，用于实现车辆在复杂环境下的实时最优控制及动态避障。通过构建多层级的决策架构，该方法能够有效地平衡路径规划与速度调节之间的关系，在保证安全性的前提下提高行驶效率和舒适度。实验结果表明，所提方案具备良好的鲁棒性和适应性，在各种驾驶场景中均能实现平稳且高效的车辆控制。 2017年秋季加州大学伯克利分校ME231A课程项目报告聚焦于分层模型预测控制（MPC）控制器在实时车辆最优控制与避障中的应用。该项目涵盖了分层MPC控制器的设计原理、车辆动力学模型的构建、实时最优控制算法开发以及避障策略实施等方面的内容。适用对象主要包括汽车工程和控制理论领域的学生及专业人士，应用场景包括自动驾驶汽车和智能交通系统等。项目旨在提高车辆在复杂环境下的安全性和效率。关键词标签为：分层MPC 实时控制 最优控制 避障策略。
     
  • 稳健与最优控制
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    《稳健与最优控制》一书深入探讨了控制系统的设计原则和方法，重点介绍了如何在不确定环境下实现系统的稳定性和性能优化。适合从事自动控制理论研究及应用的技术人员阅读。 这本书对于研究控制算法的人来说是众所周知的资源，无需赘述。这本电子书提供了一个完整的英文版版本，并从互联网上获取而来。因此，我也乐意将这份宝贵的资料分享给大家。值得一提的是，书中所涵盖的知识体系基本上是自包含的，具备线性空间或矩阵论背景的学习者可以直接阅读；而具有泛函分析基础的人则能更好地理解内容。 以下是本书目录（由于英文版较长，这里仅提供部分翻译）： - 符号与注释 - 缩写表 - 第一章 绪论 - 第二章 线性代数 - 第三章 线性动态系统 - 第四章 性能指标 - 第五章 反馈系统的稳定性和性能分析 - 第六童（应为第六章） 性能极限 - 第七章 模型降阶的平衡截断法 - 第八章 Hankel范数逼近 - 第九章 模型不确定性和鲁棒性 - 第十章 线性分式变换 - 第十一章 结构奇异值 - 第十二章 镇定控制器的参数化 - 第十三章 代数Riccati方程 - 第十四章 H2最优控制 - 第十五章 线性二次型优化 - 第十六章 H∞控制：简单情况 - 第十七章 H∞控制：一般情形 - 第十八章 H∞回路成形 - 第十九章 控制器降阶 - 第二十章 固定结构控制器 - 第二十一章 离散时间控制 参考文献 索引
     
  • MATLAB控制代码-自动驾驶控制：Automated Driving Control
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    本项目包含利用MATLAB开发的自动化驾驶控制系统源代码，旨在实现车辆在不同环境下的自主导航与安全行驶。 这段代码库包含了《自动驾驶控制算法》系列的所有Matlab代码与模型。欢迎转载并注明出处。可以关注我的b站账号：忠厚老实的老王。
     
  • MATLAB最优控制基础教程
    优质
    《MATLAB最优控制基础教程》是一本系统介绍如何使用MATLAB进行最优控制问题求解的技术书籍，适合工程与科研人员学习。 这是针对最优控制的简单入门介绍。初学者不需要掌握MATLAB的所有工具箱。