学术报告题目：计算最优控制的辛方法及应用

特邀报告专家：彭海军 教授  大连理工大学

报告时间：2020年6月29日19:00-20:30

腾讯会议号：133 925 013

主办单位：哈尔滨工业大学机电工程学院

内容简介：

最优控制问题在上世纪60年代，由美国科学院院士Bellman和前苏联科学院院士Pontryagin建立了坚实的理论基础，并为当时美苏太空科技竞赛提供保障。现如今半个世纪过去了，最优控制理论与方法已经在航天、航空、机械、汽车、化工、机器人等领域得到广泛应用并取得重要成果。然而，现如今我们面对的最优控制问题越来越复杂，几乎无法采用Bellman的动态规划和Pontryagin的极值原理解析求解这些最优控制问题。现代最优控制之父、美国两院院士A.E. Bryson教授指出：“随着数字计算机能力的发展，数值方法能够解决更加现实的最优控制问题”。因此，最优控制的数值计算方法成为最优控制进一步突破和发展的新热点。报告人在辛数学统一框架下传承本团队已有线性系统最优与鲁棒控制成果基础上，对非线性系统开环/闭环最优控制问题，取得如下理论/算法创新性成果，并在实际工程方面做出进一步发展和应用：

(1) 建立了考虑运动体运动过程中存在约束、时滞等复杂非线性动力学因素的开环最优控制模拟理论，提出了离散对偶变量变分的保辛算法，揭示了保辛就是保持控制输入做功等于运动体机械能变化的物理客观规律，大幅度提高了运动体轨迹优化的数值求解稳定性、精度和效率；

(2) 考虑运动体在线运动过程中存在环境干扰、测量误差以及动态建模误差等因素，发展了有限长时间时变(参变)闭环反馈轨迹跟踪控制的在线保辛算法，克服了哈密顿系统两点边值问题中传递矩阵因为不稳定导致的数值溢出困难，跨越式提高了运动体的实时制导效率。

(3) 基于上述理论成果，研发了计算机控制系统工具箱，通过标准接口支持Python/C++编程语言调用，为开发专业计算机控制系统模拟仿真模块提供底层程序系统支撑。

特邀报告专家简介

彭海军，男，博士，教授，博士生导师，工业装备结构分析国家重点实验室骨干成员。国家优青、大连市首届青年科技之星、大连理工大学首届“星海优青”。

主持国家重点研发计划专项项目课题、国家自然科学基金委优秀青年基金项目、基金面上项目与青年项目、国防科工局项目、军委装备发展部项目等课题10余项。发表SCI论文60篇，一作及通讯作者51篇，中科院1区论文12篇，包括IEEE Trans. Ind. Electron., Mech. Syst. Signal Proc., Nonlinear Dyn., AIAA J., AIAA J. Guid.Control Dyn., Acta Astronaut., Aerosp. Sci. Technol.等国际知名期刊，并得到20 余位院士/学会Fellow/主席等正面积极引用，SCI他引335次。

近年来一直从事航天器以及机器人相关的动力学分析、最优控制的理论、算法与软件研发工作，取得11项计算机软件著作权，核心代码12万余行，授权6项发明专利。同时，这些研究成果得到中国运载火箭技术研究院、上海航天控制工程研究所等工业部门实际应用。