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随机控制系统在实际生产中有着非常广泛地应用,涉及到工业过程控制、经济模型的控制以及航天、航空、军事上的火力控制等诸多领域。因此,对这些生产过程中的随机系统控制的研究已经成为控制理论与应用的一个重要分支。过去对随机控制系统的理论研究主要是通过控制系统输出的均值和方差来研究系统控制规律,如最小方差控制、突变参数控制等。这些方法通常只适用于具有高斯白噪声的线性系统,并不完全符合一些实际生产过程。 本文主要针对具有随机噪声的线性和非线性随机控制系统,基于FPK方程理论,采用概率密度函数(PDF)形状控制方法研究系统输出的统计特性以及控制规律。具体工作如下: 对于一维线性随机系统,本文首先介绍了利用柯尔莫哥洛夫方程方法求解系统输出PDF的一般步骤,并对线性函数F(x)=0时的线性系统进行了PDF求解,通过施加控制器来研究系统的控制规律,最后通过实例仿真获得了系统的PDF跟踪效果图。 对于一维非线性随机系统,本文则是在线性系统的基础上进一步研究,首先推导出非线性系统被控随机变量x的均值、方差以及高阶矩的一般通式;其次分别基于FPK法和等价线性化方法对非线性随机系统进行控制器设计,选取等价误差性能函数,研究系统的控制规律,并实现了PDF的跟踪控制;最后采用蒙特卡洛模拟算法和遗传算法进行实例仿真,获得了系统随机变量的方差、均值和高阶矩的具体数据,以及随机系统的PDF跟踪效果图,并且验证了本文所提出的算法是有效可行的。 与传统的方法相比,本文的研究方法包含的动态系统过程信息更加丰富,不仅能够计算系统随机变量的均值、方差等性能指标,还能够计算随机变量的高阶矩等统计特性,具有更广泛的应用价值。