封闭量子系统的跟踪控制

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随着量子技术的进步以及控制科学发展,逐渐形成了量子控制这一交叉的新兴学科方向,并且该研究方向已经在科研领域内取得了一定的科研成果。本论文以封闭量子系统作为研究对象,重点研究封闭量子系统的跟踪控制,包括运用模型参考自适应控制将状态跟踪问题转化为状态转移问题,利用自适应算法来解决目标函数为含时情况下的动态跟踪控制。主要包括以下几个方面:   1.研究量子控制的模型参考自适应控制。基于模型参考自适应控制理论,针对所给的封闭量子系统模型,选择目标函数作为参考模型,定义参考模型与系统模型状态之差为新的状态变量即误差,将初态跟踪目标态的状态跟踪问题转化为模型参考自适应控制的问题。采用幺正变换对被控状态进行处理,根据李雅普诺夫稳定性定理设计出自适应控制器,针对叠加态到叠加态以及混合态到混合态的自适应控制作系统仿真实验。   2.在不同的目标函数下研究量子系统的动态跟踪问题。针对不同的随时间变化的目标函数,对所给定的封闭量子系统,利用李雅普诺夫稳定性定理进行控制律的设计。对于系统跟踪过程中控制量过大的问题,通过采用自适应算法来加以解决。分别针对不同的目标函数进行了系统仿真实验。在所设计的控制律的作用下,能够使控制系统的输出从任意初态动态跟踪目标系统的状态。仿真实验验证了所提出的控制策略具有根据系统响应过程中出现的控制值过大的情况自适应地调整控制律、对动态目标系统实时跟踪的能力。
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