复杂适应系统的优化控制研究

摘要

复杂适应系统理论是美国的John Holland于1994年提出的，在现实生活中，有大量的系统都属于复杂适应系统的范畴，例如人脑系统、生物系统、交通系统、军事系统、经济系统、社会系统等等。所以说复杂适应系统在我们的生活中无处不在。 复杂适应系统理论在更高的层次上属于系统科学。对于系统科学来说，有两个基本问题，一个是要认识系统，另一个是在认识系统的基础上去设计、改造和运用系统。系统内部结构和系统外部环境以及它们之间的关联关系，决定了系统整体性和功能。为了使系统具有我们期望的功能，可以通过改变和调整系统结构和系统环境以及它们之间的关联关系来实现。 但系统环境并不是想改变就能改变的，但系统结构却是能够改变、调整和设计的。这样，便可以通过改变、调整系统组成部份或组成部分之间、层次结构之间以及与系统环境的关联关系，使它们相互协调与协同，从而在整体上涌现出期望的结果。 目前复杂适应系统的优化控制主要是通过多主体仿真来实现的，本文尝试找出一种新的优化控制复杂适应系统的途径。首先用一种可以在复杂适应系统与博弈论之间架起桥梁的描述方法对复杂适应系统进行描述。然后以微分博弈作为分析工具，基于复杂适应系统中个体的相互作用，对其建立优化控制模型，通过对模型的分析，实现对复杂适应系统的优化控制，能够获得具有理论指导意义的思维方式和新的方法体系。 在应用层面以典型复杂适应系统--城市交通系统为例，先建立城市交通系统的优化控制模型，然后对模型进行离散化处理，最后利用模拟退火法对离散化的模型进行求解，得出该系统的最优控制策略，通过调整相关参数实现对交通系统的优化，从而验证了优化控制的有效性，为解决城市交通问题提供了新的思路。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 课题来源、选题背景及研究意义

1.1.1 选题背景

1.1.2本研究的意义

1.2研究目的与主要问题

1.2.1文章研究目的

1.2.2研究主要问题

1.3创新之处

1.4文章框架

第二章复杂适应系统的主要内容和研究现状

2.1 复杂适应系统的产生背景

2.2复杂适应系统

2.3系统和系统的优化控制

2.4 国内外对复杂适应系统的主要研究情况

2.4.1 国外研究现状

2.4.1 国内研究现状

2.5现有研究评价与不足

第三章最优控制与微分博弈

3.1最优控制理论

3.1.1最优控制理论的提出

3.1.2最优控制理论的产生与发展

3.1.3最优控制问题的基本描述

3.2微分博弈论

3.2.1 微分博弈理论的发展概述

3.2.2 多人非合作微分博弈的基本概念

3.2.3主从微分博弈理论

3.3最优控制与微分博弈的关系

第四章复杂适应系统的优化控制模型

4.1 复杂适应系统的博弈描述

4.1.1 复杂适应系统复杂性的特点描述

4.1.2复杂适应系统的描述分析

4.1.3基于演化博弈的复杂适应系统系统发展过程的分析

4.2基于微分博弈的复杂适应系统优化控制的分析

第五章城市交通系统的优化控制模型的建立和求解

5.1城市交通系统的建立

5.1.1 交通管理者模型的建立

5.1.2路口控制器模型的建立

5.1.3城市交通优化控制模型的建立

5.2城市交通系统的优化控制模型的数值求解

5.3城市交通系统的优化控制模型的实例求解

第六章总结与展望

6.1 全文总结

6.2创新之处

6.3本文研究不足

6.4有待进一步的研究

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文与科研工作情况

致谢