基于LQR方法的风电机组变桨距控制的动态建模与仿真分析 被引量：31

1

作者 张雷 李海东 +2 位作者 李建林 鄂春良 付勋波 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期781-785,共5页

为了获得更好的变桨距控制效果,将扰动校正LQR(Linear Quadratic Regulator)应用到风电机组变桨距控制中,该方法通过设计扰动状态观测器估计出作为扰动量的风速,在输入量中加入一个反馈量来消除风速产生的扰动影响,然后根据LQR控制理论... 为了获得更好的变桨距控制效果,将扰动校正LQR(Linear Quadratic Regulator)应用到风电机组变桨距控制中,该方法通过设计扰动状态观测器估计出作为扰动量的风速,在输入量中加入一个反馈量来消除风速产生的扰动影响,然后根据LQR控制理论,计算出状态反馈矩阵。建立了风电机组的动态模型,并根据动态模型在Mat- lab7.1/simulink环境下进行了仿真。仿真结果表明,基于扰动校正的LQR控制方法超调小,变桨距执行机构疲劳度小,具有良好的动态性能。该方法易于工程实现,适用于变桨距控制系统。 展开更多

关键词 变桨距控制 扰动校正方法 lqr 风电机组

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实用航空发动机LQR权阵选取方法 被引量：9

2

作者 杨刚 姚华 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期403-407,共5页

为了简化航空发动机LQR方法权阵的选取,基于优化理论提出了一种新的目标函数选取方法。该目标函数同时反映控制性能与控制能量的影响,因此,通过优化该目标函数得到的权阵设计出的LQR控制器不仅性能优良,还能保证控制能量在可接受的范围... 为了简化航空发动机LQR方法权阵的选取,基于优化理论提出了一种新的目标函数选取方法。该目标函数同时反映控制性能与控制能量的影响,因此,通过优化该目标函数得到的权阵设计出的LQR控制器不仅性能优良,还能保证控制能量在可接受的范围内。此外,该目标函数中包含且只包含了一个可调参数,可简化控制器参数调节过程,使设计者能轻松地在控制性能与控制能量间找到合理的折中。线性仿真、非线性仿真及半物理仿真试验均验证了按此方法设计的控制器的性能。 展开更多

关键词 航空发动机 lqr方法 优化 目标函数 半物理仿真试验

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各种支撑压电智能板的LQR振动控制 被引量：5

3

作者 吴磊 王建国 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2006年第7期888-893,共6页

文章基于控制目标函数的LQR法,对各种支撑条件下控制目标函数中权系数矩阵(Q矩阵和R矩阵)进行理论计算,利用Matlab系统仿真,演示了四边固支板中点受初始位移激励时,前两阶模态位移的控制曲线和控制电压随时间变化的曲线。结果证明,该方... 文章基于控制目标函数的LQR法,对各种支撑条件下控制目标函数中权系数矩阵(Q矩阵和R矩阵)进行理论计算,利用Matlab系统仿真,演示了四边固支板中点受初始位移激励时,前两阶模态位移的控制曲线和控制电压随时间变化的曲线。结果证明,该方法能有效达到控制结构振动和减小控制能量消耗的目的。 展开更多

关键词 压电智能板 振动控制 lqr法 能量准则

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基于PID-LQR主动悬架控制策略的车辆平顺性研究 被引量：5

4

作者 高晋 艾田付 +2 位作者 沈琳清 杨秀建 聂枝根 《农业装备与车辆工程》 2018年第5期32-36,共5页

为了进一步提高悬架系统的综合平顺性能,建立了主动悬架系统的单轮车辆模型,以路面不平度作为车辆系统的干扰信号。考虑到带有LQR控制器的主动悬架,加权系数的确定受人为影响较大,故在LQR控制器中加入一个PID控制器,形成PID-LQR控制器... 为了进一步提高悬架系统的综合平顺性能,建立了主动悬架系统的单轮车辆模型,以路面不平度作为车辆系统的干扰信号。考虑到带有LQR控制器的主动悬架,加权系数的确定受人为影响较大,故在LQR控制器中加入一个PID控制器,形成PID-LQR控制器。通过MATLAB对LQR及PID-LQR控制器分别建立了系统的Simulink模型,运用遗传算法和单纯形法,对LQR中加权系数矩阵L、M以及PID控制器中的相关参数进行了优化,使悬架系统控制性能得到一定的提高。在同等情况下,与进行相同优化步骤的LQR控制器进行对比分析,得到两种悬架的平顺性性能差异。结果表明,相比传统的LQR主动悬架控制,所提出的PID-LQR悬架控制策略能在一定程度综合改善模型的平顺性能。 展开更多

关键词 车辆工程 单轮车辆模型 PID-lqr控制器 遗传算法 单纯形法 平顺性

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基于GA优化的LQR控制对并联机器人的控制研究 被引量：3

5

作者 王林军 史宝周 +2 位作者 张东 丁仕豪 刘建明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第20期82-90,96,共10页

并联机构由于非线性强、控制过程复杂,导致其控制困难,精度难以满足工作要求。建立了三自由度刚柔耦合并联机器人的空间结构简化模型和多体系统树模型,基于多体系统传递矩阵法(MSTMM)对其动力学和状态空间表示进行了分析,并对其状态空... 并联机构由于非线性强、控制过程复杂,导致其控制困难,精度难以满足工作要求。建立了三自由度刚柔耦合并联机器人的空间结构简化模型和多体系统树模型,基于多体系统传递矩阵法(MSTMM)对其动力学和状态空间表示进行了分析,并对其状态空间进行了Hankel模型约简;以此为理论基础,设计了LQR控制和基于遗传算法(GA)优化的LQR控制,分别对机器人工作情况进行了仿真对比分析。结果表明:基于遗传算法优化的LQR控制下机器人只需用时1 s便进入稳态。在稳态情况下,优化后与优化前相比,机器人动平台x、y和z方向最大位移分别下降了24.34%、13.51%和1.03%;各支腿上最大加速度分别下降了26.92%、33.96%和35.71%;各支腿上最大控制力分别下降了8.96%、7.37%和9.01%。由此可见在该优化控制方法下机器人响应快、精度高、稳定性好,充分证明了该方法的合理性和优越性,为进一步对并联机器人动力学性能和控制方法的研究提供了一定的理论依据。 展开更多

关键词 遗传算法(GA) 并联机器人 传递矩阵法 动力学 状态空间表示 Hankel模型 lqr控制

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自平衡小车LQR-PID平衡与路径跟踪控制器设计 被引量：19

6

作者 高志伟 代学武 《控制工程》 CSCD 北大核心 2020年第4期708-714,共7页

基于两轮自平衡小车,运用拉格朗日函数法构建了系统的动力学方程,将其非线性模型在工作点附近线性解耦为直线与转向两种运动状态。提出了一种综合考虑平衡控制和位置/方向随动控制的LQR-PID混合最优控制器,引入位置角与转向角偏差的积分... 基于两轮自平衡小车,运用拉格朗日函数法构建了系统的动力学方程,将其非线性模型在工作点附近线性解耦为直线与转向两种运动状态。提出了一种综合考虑平衡控制和位置/方向随动控制的LQR-PID混合最优控制器,引入位置角与转向角偏差的积分项,通过LQR最优算法优化PID参数,改善了系统的动态性能,使小车具有良好的轨迹跟踪性能的同时能量消耗最少。仿真实验表明该算法能使平衡小车在保持动态平衡的前提下对指定轨迹进行的良好跟踪,具有较快的动态响应速度,对干扰具有良好的鲁棒性。 展开更多

关键词 两轮自平衡机器人 拉格朗日函数法 lqr 路径跟踪

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基于甲板运动预报的自动着舰系统综合设计 被引量：13

7

作者 王敏 张晶 申功璋 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第A01期119-122,共4页

由海浪引起的甲板运动造成理想着舰点的位置变化严重威胁着着舰安全,为了提高舰载机着舰精度且避免与甲板的剧烈碰撞,必须实现舰载机与甲板的同步运动。采用改进的LQR方法设计的自动着舰系统本身存在着超调和相位滞后。利用闭环系统的... 由海浪引起的甲板运动造成理想着舰点的位置变化严重威胁着着舰安全,为了提高舰载机着舰精度且避免与甲板的剧烈碰撞,必须实现舰载机与甲板的同步运动。采用改进的LQR方法设计的自动着舰系统本身存在着超调和相位滞后。利用闭环系统的频域特性,采用甲板运动预报和补偿技术将预报信息补偿至自动着舰系统,能够有效地抑制超调并消除延迟,实现了舰载机对甲板运动的精确跟踪,提高了舰载机着舰的准确性和安全性。 展开更多

关键词 自动着舰系统 lqr方法 甲板运动预报和补偿

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基于广义标准轨迹的平衡滑翔状态反馈制导方法 被引量：2

8

作者 刘君 陈克俊 汤国建 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期134-140,共7页

对多约束条件下远程助推滑翔飞行器再入滑翔飞行问题,提出了一种基于广义标准轨迹的平衡滑翔状态反馈制导方法。建立了远程助推滑翔飞行器的动力学模型,确定了飞行轨迹约束条件,详细阐述了基于广义标准轨迹的平衡滑翔状态反馈制导方法... 对多约束条件下远程助推滑翔飞行器再入滑翔飞行问题,提出了一种基于广义标准轨迹的平衡滑翔状态反馈制导方法。建立了远程助推滑翔飞行器的动力学模型,确定了飞行轨迹约束条件,详细阐述了基于广义标准轨迹的平衡滑翔状态反馈制导方法的制导原理,设计了远程助推滑翔飞行器的侧向和纵向制导律,并采用LQR(linear quadratic regular)方法设计了纵向制导参数,仿真验证了该方法的可行性。与以往再入滑翔制导方法不同,该制导方法主要利用飞行攻角的变化来调节飞行轨迹,飞行过程中飞行器的速度倾侧角较小。仿真结果表明,该制导方法能满足远程助推滑翔飞行器的再入滑翔制导问题,并且具有较好的鲁棒性和自适应性。 展开更多

关键词 广义标准轨迹 平衡滑翔 制导方法 lqr方法

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滑翔式飞行器高空自适应跟踪制导控制方法 被引量：5

9

作者 张义捷 姜云涛 +1 位作者 刘永 王亮 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期1314-1320,共7页

针对具有较大机动能力的滑翔式高超声速飞行器在复杂高空环境再入的问题,提出了一种基于LQR(线性二次调节器)的多状态自适应跟踪制导方法.该方法基于飞行器量纲一化的再入运动模型,考虑滑翔式飞行器各特征参数和飞行约束设计出基本安全... 针对具有较大机动能力的滑翔式高超声速飞行器在复杂高空环境再入的问题,提出了一种基于LQR(线性二次调节器)的多状态自适应跟踪制导方法.该方法基于飞行器量纲一化的再入运动模型,考虑滑翔式飞行器各特征参数和飞行约束设计出基本安全飞行走廊,用拟合法将标准弹道综合成航程高度速度航迹角函数.然后设计了基于LQR的多状态跟踪制导律,并采用多项式拟合法实现全弹道制导律的增益调度函数;形成了一套完整的滑翔式飞行器再入过程基于标准轨道的多状态LQR制导方案设计.并通过仿真计算,验证了该制导方法,表明该方法是有效、高精度的飞行器高空自适应跟踪制导方法. 展开更多

关键词 高超声速飞行器 量纲归一化 线性二次调节器(lqr) 拟合法 多状态自适应制导

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基于Lagrange方程建模的单级旋转倒立摆控制 被引量：20

10

作者 吴爱国 张小明 张钊 《中国工程科学》 2005年第10期11-15,共5页

介绍一种新型单级旋转倒立摆系统的构成,通过对其动力学特性的分析建立了基于Lagrange方程的数学模型。在平衡点附近给出系统的线性化模型,对系统的稳定性、能控性和能观性进行了分析。利用线性二次型最优控制策略LQR方法设计了控制器,... 介绍一种新型单级旋转倒立摆系统的构成,通过对其动力学特性的分析建立了基于Lagrange方程的数学模型。在平衡点附近给出系统的线性化模型,对系统的稳定性、能控性和能观性进行了分析。利用线性二次型最优控制策略LQR方法设计了控制器,并在仿真实验和实物实验中实现了倒立摆的平衡控制。实验表明,系统稳定性好、鲁棒性较强。 展开更多

关键词 旋转倒立摆 LAGRANGE方程 最优控制策略lqr

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基于倒立摆的两种控制策略的研究 被引量：10

11

作者 潘健 王俊 汤才刚 《现代电子技术》 2008年第1期129-130,143,共3页

倒立摆系统被广泛应用于检验各种控制理论和控制策略的有效性中。分析了两种简单而有效的控制策略:极点配置法和线性二次最优控制策略的LQR法,并通过Matlab仿真对单极倒立摆系统进行了控制效果的对比,从理论和仿真结果上讨论了这两种控... 倒立摆系统被广泛应用于检验各种控制理论和控制策略的有效性中。分析了两种简单而有效的控制策略:极点配置法和线性二次最优控制策略的LQR法,并通过Matlab仿真对单极倒立摆系统进行了控制效果的对比,从理论和仿真结果上讨论了这两种控制策略的优缺点。 展开更多

关键词 倒立摆 极点配置法 lqr MATLAB

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压电片位置和大小对板振动控制的影响 被引量：2

12

作者 吴磊 王建国 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1024-1027,共4页

文章基于现代控制理论选用结构控制能量和控制信号能量作为控制目标函数的LQR法,利用单对压电片对各种支撑条件下的板进行结构振动的主动控制;讨论了压电片位置和大小对控制效果的影响;提出了关于压电片位置和大小优化的基本观点。

关键词 压电智能板 振动控制 lqr法 能量准则

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基于CMAC网络的飞行器再入制导研究 被引量：1

13

作者 吴浩 王永骥 郑总准 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2009年第6期17-21,24,共6页

针对高速再入飞行器的制导问题,提出了一种改进的标准轨道制导律。该方案在纵向上将LQR控制与小脑模型神经网络(CMAC)相结合,利用在线学习的CMAC对攻角和倾侧角的大小进行修正,提高地心径向距离和剩余航程的跟踪精度。在侧向上,根据定... 针对高速再入飞行器的制导问题,提出了一种改进的标准轨道制导律。该方案在纵向上将LQR控制与小脑模型神经网络(CMAC)相结合,利用在线学习的CMAC对攻角和倾侧角的大小进行修正,提高地心径向距离和剩余航程的跟踪精度。在侧向上,根据定义的侧向边界设置动态调整准则确定倾侧角反向位置。三自由度仿真显示,该制导律在气动偏差下能够得到满足终端精度和约束条件的再入轨道,具有良好的可行性。 展开更多

关键词 高速再入飞行器 再入制导 lqr方法 小脑模型神经网络 标准轨道跟踪

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基于微分几何法的非线性分数阶悬架主动控制 被引量：7

14

作者 常宇健 田沃沃 +2 位作者 金格 陈恩利 李韶华 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期270-276,共7页

现有主动悬架的研究主要以线性弹簧和线性阻尼组成的悬架系统为研究背景,但油气悬架、空气悬架和磁流变悬架等实际悬架不仅具有非线性特性,而且同时具有黏弹性材料的特点。因此含有非线性刚度和分数阶阻尼的悬架模型能更准确地描述悬架... 现有主动悬架的研究主要以线性弹簧和线性阻尼组成的悬架系统为研究背景,但油气悬架、空气悬架和磁流变悬架等实际悬架不仅具有非线性特性,而且同时具有黏弹性材料的特点。因此含有非线性刚度和分数阶阻尼的悬架模型能更准确地描述悬架的动力学性能。针对含有三次方非线性刚度及分数阶阻尼的二自由度1/4汽车悬架模型进行研究,利用Oustaloup滤波器算法对悬架系统中的分数阶微分进行近似计算,分别采用PID控制器和基于微分几何理论反馈线性化的LQR控制器对该悬架系统进行主动控制。结果表明,基于PID控制器的主动悬架和基于反馈线性化LQR控制器的主动悬架都能有效提高汽车悬架的舒适性和稳定性,其中反馈线性化LQR主动控制效果明显优于PID控制。 展开更多

关键词 非线性 分数阶阻尼 Oustaloup滤波器算法 微分几何法 lqr控制

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行为受限下Acrobot起摆平衡控制研究 被引量：2

15

作者 程红太 佟雷 张晓华 《控制工程》 CSCD 北大核心 2012年第2期265-269,共5页

Acrobot是一种典型的二自由度欠驱动机械系统,针对实际中可能存在的杆二摆角及驱动力矩受限的问题,研究了行为受限下系统的起摆与平衡控制问题。将整个过程分为起摆和平衡2个阶段,首先利用垂直向上不稳定平衡点处近似线性模型,设计了基... Acrobot是一种典型的二自由度欠驱动机械系统,针对实际中可能存在的杆二摆角及驱动力矩受限的问题,研究了行为受限下系统的起摆与平衡控制问题。将整个过程分为起摆和平衡2个阶段,首先利用垂直向上不稳定平衡点处近似线性模型,设计了基于LQR方法的平衡控制器,并以减小平衡控制过程力矩为目标讨论了切换姿态的优化问题;起摆控制采用了基于参考路径的能量泵入法,提出了一个改进的参考路径,采用部分反馈线性化方法实现对参考路径的跟踪,可以保证摆角在一定范围内摆动的情况下系统机械能不断增加,使起摆结束时具有更优的切换姿态,从而更容易切换至平衡控制阶段,同时使得平衡控制过程更加平稳,所需力矩更小。最后给出了实物实验结果,证明了所提控制策略的有效性。 展开更多

关键词 ACROBOT 欠驱动机械系统 lqr 能量泵入法 反馈线性化

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全自主双轮平衡车数学建模与控制系统研究 被引量：2

16

作者 徐慧 孙宏图 《机械设计》 CSCD 北大核心 2022年第7期111-116,共6页

为优化全自主双轮平衡车的控制策略,首先对双轮平衡车进行整体受力分析,在此基础上利用牛顿法进行平衡车系统的动力学建模,并根据其数学模型得到状态空间方程;然后给定平衡车的物理参数,根据标准状态空间方程建立线性二次型调节器(LQR)... 为优化全自主双轮平衡车的控制策略,首先对双轮平衡车进行整体受力分析,在此基础上利用牛顿法进行平衡车系统的动力学建模,并根据其数学模型得到状态空间方程;然后给定平衡车的物理参数,根据标准状态空间方程建立线性二次型调节器(LQR)对平衡车施加控制。仿真结果表明,线性二次型调节器在对双轮平衡车的自平衡、速度、位移等控制过程中具有良好的动态稳定性,验证了该控制策略对控制双轮平衡车的可行性,为平衡车的广泛应用提供了良好的理论基础和前提。 展开更多

关键词 双轮平衡车 牛顿法 动力学建模 线性二次型调节器

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线性二次调节器在机械臂非线性控制中的应用研究 被引量：1

17

作者 魏来 贠超 杨学兵 《机电工程》 CAS 2015年第6期739-743,756,共6页

针对应用计算力矩法对机械臂进行非线性控制时动力学模型参数误差会引起伺服误差增大以及系统稳定性下降等问题,将线性二次型调节技术应用到机械臂非线性控制中,开展对机械臂线性化解耦控制律中闭环误差特性微分方程的分析,建立了伺服... 针对应用计算力矩法对机械臂进行非线性控制时动力学模型参数误差会引起伺服误差增大以及系统稳定性下降等问题,将线性二次型调节技术应用到机械臂非线性控制中,开展对机械臂线性化解耦控制律中闭环误差特性微分方程的分析,建立了伺服误差与动力学模型参数误差之间的关系,提出了在控制系统中加入误差补偿项的方法,误差补偿过程考虑为有限阶段马尔可夫决策的过程,利用线性二次调节器(LQR),通过收集先前动作中的伺服误差信息计算得出了补偿项,该方法适用于做重复工作的机械臂。在ADAMS动力学分析软件中的二连杆机械臂模型,以及单关节实验平台上对该方法抑制伺服误差的能力进行了评价,并进行了轨迹跟随试验。研究结果表明,该方法能够有效地补偿动力学模型的误差,减小机械臂伺服误差,提高轨迹精度。 展开更多

关键词 机械臂 非线性控制 计算力矩法 马尔可夫决策过程 线性二型调节器 轨迹精度

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逃逸飞行器轨迹鲁棒性快速评估及制导 被引量：1

18

作者 李臻 杨彪 +2 位作者 荆武兴 高长生 常武权 《载人航天》 CSCD 北大核心 2019年第6期699-708,共10页

为提高受干扰条件下飞行任务成功率,以逃逸飞行器为研究对象,给出了基于误差传播评估弹道鲁棒性的标称轨迹生成办法和线性二次调节器(LQR)控制律制导方法。整个系统建立在飞行器精确动力学模型之上,针对逃逸飞行器工况特点,在被动段利... 为提高受干扰条件下飞行任务成功率,以逃逸飞行器为研究对象,给出了基于误差传播评估弹道鲁棒性的标称轨迹生成办法和线性二次调节器(LQR)控制律制导方法。整个系统建立在飞行器精确动力学模型之上,针对逃逸飞行器工况特点,在被动段利用误差传播法快速打靶寻找满足任务需求的标称轨迹,在飞行主动段采用LQR制导跟踪标称轨迹。以上2种方法从系统的误差线性化模型推导得出,具有一定共通性。仿真结果表明,通过快速打靶规划出的飞行指令,可使得逃逸飞行器在受干扰环境下有55%的概率完成飞行目标,轨迹具有一定鲁棒性;采用LQR控制律,实现了对速度、射高等多变量的跟踪。 展开更多

关键词 逃逸飞行器 误差传播法 lqr控制 轨迹设计

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分布式电驱动汽车列车横向稳定性控制研究 被引量：1

19

作者 柳泽坤 王保华 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2023年第10期64-71,共8页

为了提高分布式电驱动汽车列车的横向稳定性,提出了一种基于线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)的极值优化驱动力矩控制策略。建立了三自由度理想汽车列车模型,通过基于LQR的附加横摆力矩控制器得到附加横摆力矩,运用极... 为了提高分布式电驱动汽车列车的横向稳定性,提出了一种基于线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)的极值优化驱动力矩控制策略。建立了三自由度理想汽车列车模型,通过基于LQR的附加横摆力矩控制器得到附加横摆力矩,运用极值法合理分配驱动力矩,采用TruckSim与MATLAB/Simulink联合仿真平台分别进行了中速双移线和高速单移线工况仿真。仿真结果表明,中速双移线工况下,所设计的极值优化驱动力矩控制策略相比于平均分配控制策略,其牵引车的质心侧偏角峰值降低了22.78%,牵引车与挂车的横摆角速度峰值分别降低了5.46%和2.86%;高速单移线工况下,其牵引车与挂车的质心侧偏角峰值分别降低了22.85%和17.19%,横摆角速度峰值分别降低了10.40%和8.16%,提高了分布式电驱动汽车列车中高速行驶时的横向稳定性。为验证极值优化驱动力矩控制策略在实时系统中的控制效果,进行了硬件在环测试,结果表明硬件在环测试结果与仿真结果一致。 展开更多

关键词 分布式电驱动汽车列车 线性二次型调节器 极值法 横向稳定性

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