本科毕业设计论文题目最优控制理论研究及其MATLAB实现专业名称学生姓名指导教师毕业时间毕业任务书一、题目最优控制理论研究及其MATLAB实现二、指导思想和目的要求随着计算机技术的飞速发展，控制系统的计算机辅助设计与分析得到了广泛的应用，目前已达到了相当高的水平。
MATLAB是国际控制界应用最广泛的计算机辅助设计与分析工具，它集矩阵运算、数值分析、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、良好的用户环境，其强大的科学计算与可视化功能，简单易用的开放式可编程环境，使得MATLAB在控制领域的各个方面都得到了广泛应用。
线性二次型最优控制可以使系统的某些性能达到最优，在工程上用得较为广泛，也是现代控制理论课程学习的重点和难点。
所谓最优控制，就是根据建立在系统数学模型，选择一个容许的控制规律，在一定的条件下，使得控制系统在完成所要求的控制任务时使给定的某一性能指标达到最优值、极小值或极大值。
图形用户界面GUI(Graphical User Interface)作为用户与软件交互的一种主要手段,已经成为现代软件的重要组成部分。
目前大部分软件的功能主要是通过图形用户界面调用，在软件产品的测试过程中，尤其是功能测试过程中，GUI功能测试占有非常大的比例，GUI测试是现代软件测试的关键环节。
GUI系统质量是整个软件产品质量提升和成本降低的关键。
由于GUI软件的独特性，使得原有传统软件的测试方法不大适用于GUI软件的测试，现有关于GUI测试的研究相对较少，资源也相对贫乏，并且GUI手工测试已经无法满足测试要求，因而对GUI测试自动化进行研究具有重要的现实意义。
本课题的研究内容主要包括以下几个方面：1、介绍线性二次型最优控制以及MATLAB下图形界面GUI的研究背景、意义和发展概况；2、研究最优控制的基本概念，性能指标以及求解方法；3、研究连续系统线性二次型最优控制的MATLAB实现过程；4、研究离散系统线性二次型最优控制的MATLAB实现过程。
三、主要技术指标1、研究最优控制的基本概念，性能指标以及求解方法；2、研究连续系统线性二次型最优控制的MATLAB实现过程；3、研究离散系统线性二次型最优控制的MATLAB实现过程。
四、进度和要求第01周----第02周：英文翻译；第03周----第04周：理解线性二次型最优控制；第05周----第07周：研究最优控制的基本概念和性能指标；第08周----第09周：研究连续系统线性二次型最优控制MATLAB实现过程；第10周----第13周：研究离散系统线性二次型最优控制MATLAB实现过程；第14周----第16周：撰写毕业设计论文，论文答辩。
五、主要参考书及参考资料[1]张洪钺,王青. 最优控制理论[M]. 北京:高等教育出版社,2006[2]孙文瑜,徐成贤,朱德通. 最优化方法[M]. 北京:高等教育出版社,2004[3] 金龙国，王娟. 线性二次性最优控制器的MATLAB实现[J]. 青岛大学学报,2004,（01）[4] 李国勇, 最优控制理论与应用[M]. 北京:国防工业出版社,2008[5] 王孝武, 现代控制理论基础[M].第2版,北京:机械工业出版社,2006[6] 吴受章, 最优控制理论与运用[M].北京:机械工业出版社,2008[7] 涂健. 控制系统的数字仿真与计算机辅助设计[M]. 武汉:华中工学院出版社,1985[8] 吴旭光,王新明. 计算机仿真技术与运用[M]. 西安:西北工业大学出版社,1998[9] 胡寿松. 自动控制原理. 北京:科技出版社,2007[10] 王沫然. MATLAB与科学计算. 北京:电子工业出版社,2004[11] 熊光愣. 控制系统仿真. 北京:清华大学出版社,2000[12] 刘卫国. MATLAB程序设计与应用. 北京:高等教育出版社,2006学生__ __ 指导教师_ _ 系主任摘要最优控制理论是50年代中期在空间技术的推动下开始形成和发展起来的。
对于线性系统，若性能指标是二次型函数，这样实现的控制叫做线性二次型最优控制，线性二次型最优控制是一种普遍采用的最优控制系统设计方法。
到目前为止，这种二次型最优控制在理论上比较成熟，为解决这类控制问题而开发的MATLAB函数也比较多，而且这种控制应用非常广泛。
使用MATLAB软件设计的GUI控制界面实现最优控制，有较好的人机交互界面，便于使用。
线性二次型最优控制又叫做LQ最优控制或者称为无限长时间定常系统的状态调节控制器。
本文从最优控制的基本概念出发，简要介绍了最优控制的基本思想，阐述了常用的最优控制的性能指标和最优控制问题的一般求解方法；同时本文分别从连续系统线性二次型最优控制的MATLAB实现、离散系统二次型最优控制的MATLAB实现、最优观测器的MATLAB实现和线性二次性Guass最优控制的MATLAB实现四个研究方案着手，讨论了四个研究方案的基本理论和以不同的性能指标设计不同的GUI界面的MATLAB实现过程。
关键词：线性二次型，最优控制，GUI控制界面，最优观测器，Guass最优控制ABSTRACTOptimal control theory is 50 time metaphase begins to form and develop in the space under the impetus of the. For linear systems, if the performance index is the two type function, control the realization of this is called linear two quadratic optimal control, linear quadratic optimal control of two is a design method of optimal commonly used control system. So far, the two quadratic optimal control theory is relatively mature, the MATLAB function and development to solve the control problem is more also, and this control is widely used. Use MATLAB software to design GUI control interface to achieve optimal control, has a good man-machine interface, easy to use. Optimal control of a linear two type called LQ optimal control or known as the infinite long time constant system state controller.This article from the basic concept of optimal control theory, introduces the basic idea of optimal control, expounds the general method of solving the performance index and optimal control problems of common optimal control; at the same time, this paper from the continuous linear quadratic optimal control system with two MATLAB, two discrete system optimal control, the optimal MATLAB implementation observer MATLAB implementation and the linear two Guass optimal control MATLAB to achieve four research plan, discusses the basic theory of the four research programs and to different performance indexes design of GUI interface of the MATLAB implementation process.KEY WORDS：linear quadratic,the optimal control,GUI control interface,the best Guass observer,the optimal control目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1概述 (1)1.2课题研究的背景、意义及研究概况 (2)1.3 本文研究的主要内容 (2)第2章最优控制的基本概念 (4)2.1最优控制基本思想 (4)2.2最优控制的性能指标 (5)2.2.1积分型性能指标 (5)2.2.2末值型性能指标 (6)2.3最优控制问题的求解方法 (7)2.4小结 (7)第3章连续系统最优控制的MATLAB实现 (9)3.1连续系统线性二次型最优控制 (9)3.2连续系统线性二次型最优控制的MATLAB实现 (10)3.3连续系统线性二次型最优控制的MATLAB实现示例 (11)3.4小结 (20)第4章离散系统线性二次型最优控制的MATLAB实现 (21)4.1离散系统稳态线性二次型最优控制 (21)4.2离散系统线性二次型最优控制的MATLAB实现与示例 (22)4.4小结 (27)第5章最优观测器的MATLAB实现 (28)5.1连续时不变系统的KALMAN滤波 (28)5.2KALMAN滤波的MATLAB实现 (29)5.3KALMAN滤波的MATLAB实现示例 (30)5.4小结 (36)第6章线性二次型GUASS最优控制的MATLAB实现 (37)6.1LQG最优控制的求解 (37)6.2LQG最优控制的MATLAB实现与示例 (38)6.3小结 (43)第7章结论 (44)参考文献 (45)致谢 (47)第1章绪论1.1 概述随着计算机技术的飞速发展，控制系统的计算机辅助设计与分析得到了广泛的应用，目前已达到了相当高的水平。
MATLAB是国际控制界应用最广泛的计算机辅助设计与分析工具，它集矩阵运算、数值分析、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、良好的用户环境，其强大的科学计算与可视化功能，简单易用的开放式可编程环境，使得MATLAB在控制领域的各个方面都得到了广泛应用。