隨機最優控制及優化理論（簡體書）

前 言

隨著大數據、人工智能、物聯網及 5G 技術的快速發展，多學科交叉融合勢在必行。為了適應多學科交叉融合對學生培養提出的新要求，西北工業大學無人系統技術研究院牽頭相關學科率先將新興交叉學科“智能無人系統科學與技術”“隨機最優控制”作為該學科碩士、博士研究生培養方案中的專業核心課程。由於目前國內外沒有適合此新興交叉學科的研究生教材，因此西北工業大學將編寫適合本學科研究生教學的教材作為2019 年研究生課程建設項目內容之一。本書除了介紹隨機系統最優狀態估計、隨機最優控制、隨機穩定性及控制參數優化方法等隨機最優控制的基本內容外，還考慮“智能無人系統科學與技術”是新興交叉學科，涵蓋的學科領域和應用範圍非常廣泛的特點，增加了三方面內容：一是涵蓋無人系統理論和技術的內容，如集群無人平臺相關的濾波、控制理論和技術；二是人工智能理論和技術與自動控制交叉融合的內容，如強化學習及隨機自適應最優控制、與大數據及深度學習密切相關的參數優化學習算法等；三是控制學科自身發展出的新理論和新方法，如隨機非線性系統穩定性等。
本書第一作者從 1995 年在西安交通大學攻讀博士學位開始就進行非線性系統控制理論等方面的研究，合作撰寫了《非線性系統理論及應用》一書；特別是 2001 ∼ 2004年在俄羅斯留學期間，在隨機系統分析與隨機最優控制方面進行了深入細致的研究；先後主持了國家自然科學基金項目“隨機跳變系統最優控制理論及其應用基礎研究”（項目編號： 60674031）、“空間飛行器的結構隨機跳變最優控制理論研究”（項目編號：60874040）、“雜干擾條件下多攔截器編隊協同中制導研究”（項目編號： 61973253）等十余項相關研究。近年來，本書第一作者及團隊在分布式協同狀態估計、分布式協同最優控制、強化學習和隨機自適應最優控制以及用於人工智能參數優化計算等方面取得一系列最新研究成果。本書在吸收隨機最優控制經典研究內容的同時，增加了最新研究成果，以期盡量涵蓋智能無人系統科學與技術中有關自動控制方面的主要內容。
本書是關於隨機系統統計分析、隨機系統最優狀態估計和隨機系統最優控制等理論及參數優化的教材，旨在全面系統地總結該領域的學術成就。本書匯集了作者團隊近年來在隨機最優控制和優化理論及其應用方面的科研、教學工作中的心得和體會，內容豐富、新穎、系統，既包括較為完備的經典理論，又包括近年來發展起來的新理論、新方法和新技術，特別是有機融入了作者團隊近年來的若干研究成果。
本書第 9 章由程昊宇撰寫； 8.2 節和 8.3 節由黃漢橋撰寫； 3.11 節由彭維仕撰寫；其余內容由方洋旺撰寫。方洋旺和彭維仕完成全書統編和修改工作。
本書得到國家自然科學基金項目（項目編號： 61973253、 71801222、 60674031、60874040）、西北工業大學研究生課程建設項目經費的資助，在此表示衷心的感謝。本書在編寫過程中，得到了西北工業大學航天學院閆杰教授，無人系統技術研究院白俊強常務副院長、符文星副院長、毛昭勇副院長等的鼓勵、支持和幫助，在此表示衷心的感謝。此外，本書還得到國內同仁的大力支持。感謝清華大學張賢達教授、西安交通大學韓崇昭教授、西安電子科技大學焦李成教授的大力支持，感謝空軍工程大學於雷教授、李學仁教授、魏賢志教授、肖明清教授等的關心和幫助。還要感謝西北工業大學研究生院辦公室和無人系統技術研究院辦公室相關老師給予的支持和幫助。本書內容包含了第一作者的歷屆博士研究生伍友利、周曉濱、高翔、李銳、毛東輝等的研究工作，對他們所做的貢獻表示衷心的感謝。在本書編寫過程中，第一作者的博士研究生徐洋、張丹旭和第一作者指導的西北工業大學博士生吳自豪、王志凱、馬文卉、鄧天博和碩士研究生歐陽楚月、李欣芳和張博均等參與了本書部分文稿的錄入及插圖的繪制工作，在此表示感謝。本書引用了一些作者的論著及其研究成果，在此，向他們表示深深的謝意。鑒於篇幅限制，本書對隨機分布參數系統尚未涉及，只是基於最基本的隨機系統模
型討論其最優控制及參數優化理論。
由於水平有限，書中不妥之處在所難免，望廣大讀者批判指正。

作 者
2020 年 4 月於西北工業大學

（1）. 目錄