最优控制与强化学习

课程信息

课程名称／课程号	适用范围与修读要求
最优控制与强化学习 CSE3122M1	车辆 · 26级 专业选修

课程简介

展开查看

本课程面向高年级本科生的综合性课程，授课内容涉及：函数极值、非线性规划、动态规划、变分法、分析动力学、极大值原理、线性最优控制、计算最优控制、路径规划、线性估计、离散最优控制系统等内容。课程注重讲授知识的综合运用过程，巩固已学数学、物理、计算机编程等课程知识。课程内容具有鲜明的学科交叉特征，是通往研究生阶段学习和科研的重要进阶课程。

来源：教务网。

课程内容

分数构成

考试方式：期末大作业。

评价方法：加强过程性考核，强化考核学生的主动参与度，增加考核学生对学科知识和课程思政有机结合

的理解深度。

成绩构成比例：

1) 主动参与 10%（课堂讨论、习题和讨论）；

2) 阶段测试 20%（随堂阶段测验）；

3) 实践环节 20%（课外拓展性学习和课程思政研习）；

4) 期末大作业 50%。

课程大纲

展开查看

周次	授课章次与课堂教学内容	实验实践环节、课外学习、作业要求	教学课时数	核心知识点	课程思政融入点与实施方法	教学方式 （线上、线下、线上线下混合）
1	第一章：优化基本概念（参考资料5）	预习、作业	3	函数优化的基本概念；导数与梯度及无约束优化	1.课程思政融入点：优化与生产 2.实施方法 案例：华罗庚优选法	线下
2	第二章：带约束优化问题	预习、作业	3	乘子法；对偶理论；数值方法	1.课程思政融入点：优化与油气输运 2.实施方法 案例：西气东输管网调度等	线下
3	第三章：动态规划	预习、作业	3	最优性原理；图上最短路问题；离散系统的动态规划计算	1.课程思政融入点：中国控制理论学派 2.实施方法 案例：关肇直先生简介	线下
4	第三章：动态规划	预习、作业	3	离散系统线性二次最优问题的解析解；HJB方程；连续系统线性二次最优问题的解析解	1.课程思政融入点：中国航天胖五失利的分析 2.实施方法 案例：讨论智能火箭轨迹在线优化	线下
5	第四章：变分法	预习、作业	3	变分的基本概念；欧拉-拉格朗日方程；带约束变分问题	1.课程思政融入点：变分法 2.实施方法 案例：著名数学家冯康的事迹	线下
6	第五章：分析动力学	预习、作业	3	分析动力学基本概念；拉格朗日力学	1.课程思政融入点：分析动力学与控制 2.实施方法 案例：著名力学家钟万勰与朱位秋的事迹	线下
7	第五章：分析动力学	预习、作业	3	哈密顿力学；机器人动力学	1.课程思政融入点：机器人动力学 2.实施方法 案例：蒋新松院士与新松机器人	线下
8	第六章：极大值原理	预习、作业	3	变分法用于连续最优控制问题；最大值原理	1.课程思政融入点：最优控制 2.实施方法 案例：著名科学家钱学森的事迹	线下
9	第六章：极大值原理	预习、作业	3	时间最优控制问题；最小能耗控制问题	1.课程思政融入点：极大值原理 2.实施方法 案例：著名中国数学控制论专家的事迹，李讯经、彭实戈等	线下
10	第七章：线性最优控制	预习、作业	3	线性二次最优控制问题解析解；HJB与极大值原理之间的关系		线下
11	第八章：计算最优控制	预习、作业	3	两端边界值问题；最速下降法；伪线性化法	1.课程思政融入点：深空探测 2.实施方法 案例：航天轨迹优化	线下
12	第八章：计算最优控制	预习、作业	3	敏感度方法；协调方法；梯度投影方法		线下
13	第九章：路径规划	预习、作业	3	路径的样条表示；机械臂的末端路径规划		线下
14	第十章：最优估计	预习、作业	3	复习观测器的基本概念；观测器的基本设计方法；降阶观测器的设计	1.课程思政融入点：估计方法 2.实施方法 案例：我国海洋探测反问题的发展	线下
15	第十章：最优估计	预习、作业	3	最小二乘法与递归格式；卡尔曼滤波；随机最优控制	1.课程思政融入点：估计理论 2.实施方法 案例：我国天气预报数据同化技术的发展	线下
16	复习	预习、作业	3			线下