迭代動態(tài)規(guī)劃算法及并行化研究.pdf

1、動態(tài)規(guī)劃是一種求解多級決策問題的基本工具，在社會經濟、工程技術和最優(yōu)控制等領域有廣泛的應用。但常規(guī)的動態(tài)規(guī)劃實施存在一系列的困難，Luus提出了動態(tài)規(guī)劃的迭代實施算法，即迭代動態(tài)規(guī)劃。迭代動態(tài)規(guī)劃可以提高常規(guī)動態(tài)規(guī)劃算法計算效率并且容易實現(xiàn)。由于動態(tài)系統(tǒng)的強非線性和優(yōu)化問題規(guī)模的增大，使得求解過程需要耗費大量的計算時間，而且迭代動態(tài)規(guī)劃算法本身計算量較大，因此研究迭代動態(tài)規(guī)劃的并行實現(xiàn)是必要且具有現(xiàn)實意義的。 本文主要研究內容概

2、擴如下： 首先研究了迭代動態(tài)規(guī)劃算法在最優(yōu)控制上的正確性和效率。應用迭代動態(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。三個有控制約束或狀態(tài)約束的文獻化工最優(yōu)控制實例的求解結果表明迭代動態(tài)規(guī)劃對非線性工業(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。 其次建立了并驗證了一個并行計算平臺。基于實驗室PC節(jié)點及100M局域網(wǎng)環(huán)境，并以一臺服務器為主節(jié)點建立了硬件機群環(huán)境

3、。以Windows系統(tǒng)為基礎，結合MPICH消息傳遞并行編程平臺，實現(xiàn)了簡單的機群單一系統(tǒng)映象。通過矩陣相乘的例子說明了通信及計算規(guī)模等對并行編程效率的影響并檢驗了機群的有效性。 再次實現(xiàn)了基于搭建的并行計算平臺的迭代動態(tài)規(guī)劃粗粒度主從式并行算法，并求解了三個文獻化工集總最優(yōu)控制實例，以加速比和并行效率作為度量，驗證了算法的有效性。 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態(tài)規(guī)劃模型，給出了迭代動態(tài)規(guī)劃求解該類