迭代動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法及并行化研究.pdf

1、動(dòng)態(tài)規(guī)劃是一種求解多級(jí)決策問題的基本工具，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)、工程技術(shù)和最優(yōu)控制等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。但常規(guī)的動(dòng)態(tài)規(guī)劃實(shí)施存在一系列的困難，Luus提出了動(dòng)態(tài)規(guī)劃的迭代實(shí)施算法，即迭代動(dòng)態(tài)規(guī)劃。迭代動(dòng)態(tài)規(guī)劃可以提高常規(guī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法計(jì)算效率并且容易實(shí)現(xiàn)。由于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的強(qiáng)非線性和優(yōu)化問題規(guī)模的增大，使得求解過程需要耗費(fèi)大量的計(jì)算時(shí)間，而且迭代動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法本身計(jì)算量較大，因此研究迭代動(dòng)態(tài)規(guī)劃的并行實(shí)現(xiàn)是必要且具有現(xiàn)實(shí)意義的。 本文主要研究?jī)?nèi)容概

2、擴(kuò)如下： 首先研究了迭代動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法在最優(yōu)控制上的正確性和效率。應(yīng)用迭代動(dòng)態(tài)規(guī)劃求解LQR最優(yōu)控制問題，并與解析解比較，獲得了基本一致的最優(yōu)控制曲線和最優(yōu)狀態(tài)曲線。三個(gè)有控制約束或狀態(tài)約束的文獻(xiàn)化工最優(yōu)控制實(shí)例的求解結(jié)果表明迭代動(dòng)態(tài)規(guī)劃對(duì)非線性工業(yè)過程是有效的。本文還研究了算法參數(shù)的選取及算法效率的影響。 其次建立了并驗(yàn)證了一個(gè)并行計(jì)算平臺(tái)?；趯?shí)驗(yàn)室PC節(jié)點(diǎn)及100M局域網(wǎng)環(huán)境，并以一臺(tái)服務(wù)器為主節(jié)點(diǎn)建立了硬件機(jī)群環(huán)境

3、。以Windows系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合MPICH消息傳遞并行編程平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的機(jī)群?jiǎn)我幌到y(tǒng)映象。通過矩陣相乘的例子說明了通信及計(jì)算規(guī)模等對(duì)并行編程效率的影響并檢驗(yàn)了機(jī)群的有效性。 再次實(shí)現(xiàn)了基于搭建的并行計(jì)算平臺(tái)的迭代動(dòng)態(tài)規(guī)劃粗粒度主從式并行算法，并求解了三個(gè)文獻(xiàn)化工集總最優(yōu)控制實(shí)例，以加速比和并行效率作為度量，驗(yàn)證了算法的有效性。 最后將一類分布參數(shù)最優(yōu)控制問題利用有限差分離散成動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型，給出了迭代動(dòng)態(tài)規(guī)劃求解該類