本文在对动态优化及其方法国内外研究现状深入了解和详细研究的基础上,首先提出了改进的正交配置方法和改进的控制变量参数化方法,然后针对工业应用中的一类重要问题——边值固定问题,进一步设计出了几种新颖有效的动态优化求解算法。本文的主要工作和贡献如下:(1)针对传统正交配置方法原理和缺陷,提出了一种改进的正交配置算法。其主要思想是:通过引入有限元节点的控制变量边界约束,以及有限元长度的边界设计,提高算法的收敛性能,避免高阶约束和奇异控制轨线所导致的不稳定问题。经典动态优化工业实例的研究结果表明:与国际上相关研究报道结果相比较,所提出算法不仅具有更好的稳定性,而且在计算准确性和效率方面也有很大提高。(2)在分析在线应用控制变量参数化方法特性的基础上,提出了改进的控制变量参数化方法。首次将控制变量参数化方法与PRP~+共轭梯度法相结合,并采取强Wolfe准则进行线搜索,同时,一种特殊的变量转换策略被引入用于处理控制变量边界约束,以克服传统梯度方法的应用缺陷。经典动态优化工业实例的研究结果表明:所提出算法具有良好的求解性能,特别是在确保优化求解精度的基础上使求解效率有了很大的提高。(3)针对边值固定动态优化问题,提出了一种有效的约束优先优化求解策略。首先,采用双层规划的思想将原问题转化为两个无边值约束的等价优化问题:内层优化以满足边值固定约束为目标,外层优化是寻找使实际性能目标最优的控制策略;然后,提出了一种有效的基于PRP共轭梯度法的约束优先算法和一种有效的基于两点梯度法的约束优先算法。经典动态优化工业实例的研究结果表明:所提出的动态优化算法能够有效避免罚函数法的病态问题,收敛性能良好,特别是能以高精度来满足边值约束同时求解效率很高。