控制理论发展到现在,可以说成果丰硕,特别是在理论方面每年都有大量的论文发表,相应的控制方法分支也很多(这里主要是指现代控制理论,以频域分析为代表的经典控制理论在控制工程中用得比较多,而且通常在本科阶段的自动控制原理课程上讲得比较多了,同时以MATLAB为代表的软件也将频域分析工具做得比较完善了,所以主要是实际应用,但不太好写论文发表),一般在控制理论专业的研究生课程里面多少会接触一些控制分支的入门知识,为后面写论文打下基础,包括鲁棒控制、自适应控制、最优控制等。和其他控制分支相比,最优控制比较特别,一个显著的特点是最优控制的理论支撑并不是其他控制分支所强调的稳定性,其出发点是设计控制输入使得事先定义的性能指标取极值。最优控制在英文文献中通常称为optimal control, 单从英文翻译的角度,optimal不是最高级形式,因此将其翻译成最优可以认为是一种意译,而且最优控制这个名称很大程度上占了名称的便宜,从而博得关注,毕竟最优这个词容易给人一种印象,似乎最优控制是控制里面最好的方法,从而吸引人们的注意力(可见在科研过程中取一个好名字是多么重要,就像现在的深度学习一样,听起来就很高大上,写论文也是如此,有个好的题目容易获得审稿人的印象分,当然里面的内容也要能在一定程度上支撑起这个题目),但在深入了解之后便会发现,最优控制的控制效果能够好到什么程度和具体的工程应用背景有关,绝不像其名字听起来那么完美。

我们还是先用控制常用的叙述方式阐述最优控制的思想,最优控制研究的是模型精确已知的系统:

1.终端时刻固定

1.1 终端时刻固定,终端状态自由

1.2 终端时刻固定,终端状态固定

1.3 终端时刻固定,终端状态等式约束

2.终端时刻自由

参考文献

[1]钟宜生. 最优控制[M]. 清华大学出版社, 2015.

[2]Bryson A E, Ho Yu-Chi. Applied optimal control: optimization, estimation and control[M]. Taylor & Francis, 1975.