Numerical algorithm for a class of constrained optimal control problems of switched systems

Xiang Wu; Kanjian Zhang; Changyin Sun

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Numerical algorithm for a class of constrained optimal control problems of switched systems

机译：一类切换系统约束最优控制问题的数值算法

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In this paper, we consider an optimal control problem of switched systems with continuous-time inequality constraints. Because of the complexity of such constraints and switching laws, it is difficult to solve this problem by standard optimization techniques. To overcome the difficulty, we adopt a bi-level algorithm to divide the problem into two nonlinear constrained optimization problems:one continuous and the other discrete. To solve the problem, we transform the inequality constraints into equality constraints which is smoothed using a twice continuously differentiable function and treated as a penalty function. On this basis, the smoothed problem can be solved by any second-order gradient algorithm, e.g., Newton's Method. Finally, numerical examples show that our method is effective compared to existing algorithms.

机译：在本文中，我们考虑具有连续时间不等式约束的切换系统的最优控制问题。由于这种约束和切换规则的复杂性，很难通过标准的优化技术来解决该问题。为了克服这一困难，我们采用双层算法将问题分为两个非线性约束的优化问题：一个是连续的，另一个是离散的。为了解决该问题，我们将不等式约束转换为等式约束，使用两次连续可微分函数对其进行平滑处理，并将其视为惩罚函数。在此基础上，可以通过任何二阶梯度算法（例如，牛顿法）来解决平滑问题。最后，数值算例表明，与现有算法相比，我们的方法是有效的。

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来源
《Numerical algorithms》 |2014年第4期|共22页
作者
Xiang Wu; Kanjian Zhang; Changyin Sun;
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作者单位

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收录信息
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类数学;
关键词
Switched systems; Optimal control and continuous-time inequality constraints; Penalty function; Smoothing technique;

机译：切换系统;最优控制和连续时间不等式约束;惩罚函数;平滑技术;

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