随机逻辑系统最优控制及其在汽车动力系统中的应用

In recent years, because of the important theoretical significance and wide practical applications, the logical dynamical systems that includes Boolean networks have become a hot topic in control community. This project will investigate the infinite horizon optimal control for stochastic logical systems with application to automotive powertrain systems. Firstly, the infinite horizon control problems for the stochastic multi-valued logical dynamical systems with average criterion and first-passage time criterion are studied, respectively. The optimality equations are derived, and the exact logical form of the dynamic programming algorithm and the policy iteration algorithm are given. Secondly, the practical engineering problems of automotive powertrain systems, such as energy management and air-fuel ratio control, are addressed based on the framework of stochastic logical dynamical system. The research of this project will enrich and develop the theory of logical dynamical systems. New theoretical tools and research methods will be provided to solve practical engineering problems, such as the control of automotive powertrain systems.

近年来，包括布尔网络在内的逻辑系统因其重要的理论研究价值和广泛的实际应用前景，已经成为控制领域的一个研究热点。本项目将针对随机逻辑系统的无限时域最优控制问题开展理论研究，并将其应用到汽车动力系统的优化控制中。首先，对随机多值逻辑控制系统的分别具有平均准则和具有首达目标准则的无限时域最优控制问题进行深入的研究，给出最优性的逻辑方程，并建立对应动态规划算法及策略迭代算法的精确形式；其次，在随机逻辑系统框架下，为汽车动力系统能量优化管理、空燃比控制等实际工程问题设计有效的控制策略。本项目的研究不仅丰富了随机逻辑系统理论，而且为解决汽车动力系统优化控制等实际工程问题提供了新的理论工具和研究方法。

本项目主要研究了随机逻辑系统的无限时域最优控制问题，并得到的理论成果成功应用于汽车动力系统等实际工程系统的优化控制中。本项目获得了如下有意义的研究成果：（1）基于矩阵半张量，对随机多值逻辑控制系统的无限时域最优控制和反馈控制等问题进行深入的研究，给出相关最优性的逻辑方程，并建立对应动态规划算法及策略迭代算法的精确形式;（2） 在随机逻辑系统框架下为汽车动力系统能量优化管理、空燃比控制等实际工程问题设计有效的控制策略；（3）进而，基于博弈控制理论，提供了网络功能虚拟化（NFV）的优化控制，吊挂负载多旋翼无人机运动控制问题等实际工程问题的有效控制算法。 本项目的相关研究成果是随机多值逻辑系统系统理论以及博弈控制论的丰富和发展，而且为解决汽车动力系统优化控制等实际工程问题提供了新的理论工具和研究方法。