Bang-Ride 最优控制: 单调性、外部正性及快速充电
最优化与控制
2025-09-17 v3 系统与控制
系统与控制
摘要
本 work 研究了一类具有标量输入和通用约束的最优控制问题，其解遵循 bang-ride 模式，始终激活约束并实现高效数值计算。作为具体例子，快速电池充电导致在采用详细电化学模型时产生计算密集型的最优控制问题。最近提出的无优化启发式方法降低了计算成本，同时产生实践中观察到的输入轮廓，遵循 bang-ride 模式并施加最大可行输入。我们调查此类启发式方法是否满足必要的最优性条件。通过利用庞特涅姆最大原理，我们统一并形式化了现有关于 bang-ride 结构以及在单调性条件下实现最大可行输入的最优控制的见解。我们进一步在结构化最优控制与代价函数状态动力学外部正性之间建立了一种新型联系。这些结果为启发式充电策略提供了严格的理论基础，并解释了无优化算法的效率。
关键词
引用
@article{arxiv.2508.09010,
title = {Bang-Ride Optimal Control: Monotonicity, External Positivity, and Fast Battery Charging},
author = {Shengling Shi and Jacob Sass and Jiaen Wu and Minsu Kim and Yingjie Ma and Sungho Shin and Rolf Findeisen and Richard D. Braatz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.09010},
year = {2025}
}