复变非线性系统自学习最优控制理论与方法研究

The optimal control problems for complex-valued nonlinear systems are discussed based on adaptive dynamic programming in this project. An entirely novel optimal control theory and implementation methods for complex-valued nonlinear systems are established. The difficulties of optimal control for complex-valued nonlinear systems are solved systematically. The main works include: 1. The optimal controller design scheme and the stability analysis method for continuous time complex-valued nonlinear systems are proposed. 2.The robust controller is designed for complex-valued nonlinear systems, which is used to compensate neural network approximation errors. So the robust optimal control for continuous time complex-valued nonlinear systems is obtained. 3. According to the games of the real part and the imaginary part of the control input, the continuous time complex-valued nonlinear zero-sum games problem is discussed, and the optimal controller is obtained. 4. The optimal control problem of discrete time complex-valued nonlinear system is studied, and the asymptotic stability is proved. 5. Construst the soft simulation system and the hardware experimental system. The research achievements in this project, provide new ideas for the development of adaptive dynamic programming and complex-valued nonlinear systems, enrich the research contents. At the same time, they can promote the further development of the automation technology of our country.

本项目将研究基于自适应动态规划的复变非线性系统最优控制问题。拟建立一套全新的复变非线性系统最优控制理论与实现方案，系统地解决复变非线性系统最优控制问题研究的难点，开辟对复变非线性系统控制与优化的新途径。主要研究内容包括：1.研究基于自适应动态规划的连续时间复变非线性系统最优控制器设计方案和稳定性分析方法；2.设计连续时间复变非线性系统鲁棒控制器，用来补偿神经网络近似误差，进而得到连续时间复变非线性系统鲁棒最优控制器；3.针对控制输入信号实部与虚部相互博弈的情况，研究连续时间复变非线性系统二人零和微分对策问题，获得最优控制器的表达式和求解方法；4.研究离散时间复变非线性系统最优控制问题，并证明闭环系统的渐近稳定性；5.开发本项目研究成果的软件仿真平台及硬件实验平台。上述研究成果将为自适应动态规划理论和复变非线性系统控制理论的发展提供新思路，丰富其研究内容，同时推动我国自动化技术的深入发展。

本项目研究了基于自适应动态规划(ADP)的复变非线性系统最优控制问题。建立了一套全新的复变非线性系统最优控制理论与实现方案，系统地解决了复变非线性系统最优控制问题研究的难点，开辟对复变非线性系统控制与优化的新途径。在此基础上进一步研究了非线性系统博弈问题、多评判-执行最优控制问题、局部迭代最优控制问题等。主要研究内容包括：1.研究基于自适应动态规划的连续时间复变非线性系统最优控制器设计方案和稳定性分析方法；2.设计连续时间复变非线性系统鲁棒控制器，用来补偿神经网络近似误差，进而得到连续时间复变非线性系统鲁棒最优控制器；3. 研究复变非线性系统被动策略积分增强学习最优控制问题，证明了闭环系统的稳定性和迭代性能指标函数的收敛性； 4.研究连续时间非线性系统多人博弈问题，获得完全基于数据的最优控制器的表达式和求解方法； 5.成功地将所提出的最优控制方法应用于带有太阳能采集的无线传感器网络最优调度问题中，验证了所提出的控制方法的有效性。上述研究成果将为自适应动态规划理论和复变非线性系统控制理论的发展提供新思路，丰富其研究内容，同时推动我国自动化技术的深入发展和我国经济的向前迈进。本项目按照研究内容、年度计划安排已顺利完成，取得了大量的研究成果。在本项目的支持下发表/录用论文26篇，其中SCI论文18篇，EI论文8篇，包括IEEE汇刊论文8篇，出版相关论著1部。目前申请人已将部分研究成果在权威会议上宣读。在项目的资助下，申请人完成出国访学交流一次，并与外方教授合作发表论文6篇。课题组相关成员参加学术会议6次。依托本项目，培养博士后1名，已出站；协助培养博士生2名，现均已取得博士学位；协助培养硕士生2名，现均已取得硕士学位。本项目投入经费26万元，剩余经费将用于本项目后续研究支出。在本项目的培养下申请人具有了较高的国际视野和独立创新能力，能够与国内外同行专家在领域发展方向、研究成果等方面进行深入地学术讨论，能够独立管理科研项目，做到明确项目分工，并组织团队科研人员相互合作顺利完成科研项目。