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基于非对称差动控制方式的磁轴承GA-LQG控制器研究
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作者 许建文 谢振宇 +1 位作者 肖锋 许绍瀚 《机电工程》 北大核心 2025年第7期1213-1225,1257,共14页
为了提高磁轴承的承载能力,改善磁悬浮转子系统的动态性能,设计了基于非对称差动控制方式的磁轴承遗传算法(GA)线性二次型高斯(LQG)控制器。首先,对比分析了磁轴承常规差动控制方式与非对称差动控制方式的工作原理;然后,根据磁悬浮转子... 为了提高磁轴承的承载能力,改善磁悬浮转子系统的动态性能,设计了基于非对称差动控制方式的磁轴承遗传算法(GA)线性二次型高斯(LQG)控制器。首先,对比分析了磁轴承常规差动控制方式与非对称差动控制方式的工作原理;然后,根据磁悬浮转子系统状态空间方程设计了线性二次调节(LQR)高斯控制器,并在LQR控制器基础上,引入卡尔曼滤波器,构成LQG;接着,在MATLAB中编写GA,在Simulink中搭建了闭环磁悬浮转子系统模型,利用GA强大的全局搜索能力对LQG控制器进行了参数优化;最后,利用所设计的GA-LQG控制器完成了系统静态悬浮、磁轴承实际承载力检测与系统高速旋转试验。研究结果表明:磁轴承的名义承载力提升40%,实际承载力提升35.57%;飞轮转子能够在12000 r/min下稳定运行且振动峰峰值小于18μm,在整个升速过程中最大振动峰峰值小于36μm。由此可见,采用非对称差动控制方式,在不改变磁轴承机械结构尺寸前提下可以有效提升磁轴承的承载能力;采用GA-LQG控制器,能够使磁悬浮转子系统具有较好的动态性能。 展开更多
关键词 磁悬浮轴承 磁轴承控制算法 名义/实际承载力 动态性能 线性二次型高斯控制器 遗传算法 线性二次调节器
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面向LQG控制的IEEE 802.11ax网络资源调度方法 被引量:1
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作者 郑萌 张雷 梁炜 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期81-91,共11页
由于低成本、易维护和频带免授权等优点,IEEE 802.11ax网络被广泛用于工业控制应用。针对基于IEEE802.11ax的无线网络化控制系统,提出一种控制感知的资源调度方法以支持对多个控制系统的无线高速控制。首先,考虑IEEE802.11ax网络的传感... 由于低成本、易维护和频带免授权等优点,IEEE 802.11ax网络被广泛用于工业控制应用。针对基于IEEE802.11ax的无线网络化控制系统,提出一种控制感知的资源调度方法以支持对多个控制系统的无线高速控制。首先,考虑IEEE802.11ax网络的传感数据丢包问题,给出控制系统的最优估计器和线性二次高斯(LQG)控制。然后,分析LQG指标与IEEE 802.11ax传输可靠性的依赖关系,给出期望LQG指标最小化的资源调度问题模型,进而提出一种面向LQG控制的资源调度(LCARS)方法。最后,通过大量仿真验证LCARS的有效性。LCARS可用于自动导引车集群导航、机器人远程控制等智能工厂应用。 展开更多
关键词 网络化控制系统 无线网络 线性二次高斯控制 资源调度 可靠性
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LQG-IMC集成的空气悬架车身俯仰姿态控制策略研究
3
作者 袁春元 王传晓 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第9期362-368,共7页
为了提高空气悬架车辆在非紧急工况下的整车性能和车身姿态,建立了刚度可调空气悬架车辆半车纵向行驶动力学模型,结合LQG控制与IMC控制的优缺点,设计了空气悬架LQG-IMC集成控制器,并引入粒子群算法来优化了IMC时间常数。应用MATLAB/Simu... 为了提高空气悬架车辆在非紧急工况下的整车性能和车身姿态,建立了刚度可调空气悬架车辆半车纵向行驶动力学模型,结合LQG控制与IMC控制的优缺点,设计了空气悬架LQG-IMC集成控制器,并引入粒子群算法来优化了IMC时间常数。应用MATLAB/Simulink搭建了仿真模型,仿真了初始速度30m/s、B级路面和非紧急制动工况。结果表明,与被动悬架相比LQG-IMC集成控制空气悬架车辆的车身俯仰角、前悬架及后悬架的动挠度均方根分别改善了56.44%、53.33%和63.71%,且车身姿态得到进一步控制,为空气悬架控制器的开发奠定了理论基础。 展开更多
关键词 空气悬架 整车性能 车身姿态 lqg-IMC控制
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Guaranteed control performance robust LQG regulator for discrete-time Markovian jump systems with uncertain noise 被引量:1
4
作者 Zhu Jin Xi Hongsheng Xiao Xiaobo Ji Haibo 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2007年第4期885-891,共7页
Robust LQG problems of discrete-time Markovian jump systems with uncertain noises are investigated. The problem addressed is the construction of perturbation upper bounds on the uncertain noise covariances so as to gu... Robust LQG problems of discrete-time Markovian jump systems with uncertain noises are investigated. The problem addressed is the construction of perturbation upper bounds on the uncertain noise covariances so as to guarantee that the deviation of the control performance remains within the precision prescribed in actual problems. Furthermore, this regulator is capable of minimizing the worst performance in an uncertain case. A numerical example is exploited to show the validity of the method. 展开更多
关键词 Markovian jump systems lqg uncertain noise control performance
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制动工况下含预瞄信息的主动悬架变权重LQG控制 被引量:1
5
作者 朱爱鑫 袁春元 陶振兴 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2024年第4期211-217,277,共8页
为提高车辆在制动工况下的乘坐舒适性,建立1/2车辆主动悬架制动模型。针对传统LQG控制器中的权重系数难以确定的问题,以车辆的各项性能指标为约束条件,利用改进的粒子群算法对不同路面等级下的控制器权重系数进行优化。在此基础上,将最... 为提高车辆在制动工况下的乘坐舒适性,建立1/2车辆主动悬架制动模型。针对传统LQG控制器中的权重系数难以确定的问题,以车辆的各项性能指标为约束条件,利用改进的粒子群算法对不同路面等级下的控制器权重系数进行优化。在此基础上,将最优控制与轴距预瞄控制相结合,基于线性系统二次型最优控制理论,设计制动工况下包含预瞄信息的主动悬架变权重LQG控制器。仿真结果显示:相比于固定权重的LQG控制,变权重LQG控制能够更好地适应路面等级的变化,有效改善悬架的性能。此外,含预瞄信息的变权重LQG控制和无预瞄信息的变权重LQG控制相比于被动悬架,车身垂直加速度均方根分别优化51.2%、43.9%,车身俯仰角加速度均方根分别优化42.7%、18.0%。由此可知,含预瞄信息的主动悬架变权重LQG控制能够使车辆获得更好的舒适性,且整体振幅也得到明显降低。 展开更多
关键词 振动与波 主动悬架 lqg控制 轴距预瞄控制 改进粒子群算法 权重系数
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波浪发电系统功率优化LQG滑模控制
6
作者 黄逸 杨俊华 +3 位作者 林汇金 梁昊晖 罗琦 王超凡 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期296-301,共6页
直驱式波浪发电系统浮子位置和速度存在物理约束,基于线性二次高斯控制,提出约束反馈优化功率方案。通过流体力学工具得到辐射力数据,建立系统状态空间模型。采用标准卡尔曼滤波器获得系统全状态量信息,构建最小性能指标函数,计算状态... 直驱式波浪发电系统浮子位置和速度存在物理约束,基于线性二次高斯控制,提出约束反馈优化功率方案。通过流体力学工具得到辐射力数据,建立系统状态空间模型。采用标准卡尔曼滤波器获得系统全状态量信息,构建最小性能指标函数,计算状态反馈增益;考虑建模误差,设计滑模控制器,利用Lyapunov函数证明系统稳定性,补偿系统模型失配时的状态量偏移及功率损耗;离线计算反馈增益并调整滑模变结构控制参数,降低控制策略复杂性。仿真结果表明,所提控制策略动态性能好、鲁棒性强,能保证物理约束并提升系统输出功率。 展开更多
关键词 波浪能 波浪能转换 滑模控制 模型失配 线性二次高斯法
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基于层次分析法的主动悬架LQG控制器设计 被引量:36
7
作者 柴陵江 孙涛 +2 位作者 冯金芝 郑松林 张振东 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2010年第8期712-718,共7页
建立了7自由度主动悬架的动力学模型,并应用最优控制理论设计了车辆主动悬架的LQG控制器;采用层次分析法确定各性能评价指标的加权系数,在Matlab/Simulink环境下建立主动悬架和被动悬架模型并进行仿真。仿真结果表明,通过层次分析... 建立了7自由度主动悬架的动力学模型,并应用最优控制理论设计了车辆主动悬架的LQG控制器;采用层次分析法确定各性能评价指标的加权系数,在Matlab/Simulink环境下建立主动悬架和被动悬架模型并进行仿真。仿真结果表明,通过层次分析法对加权系数的合理选取,主动悬架能够有效地降低车身振动加速度,从而提高乘坐舒适性。 展开更多
关键词 主动悬架 lqg控制器 层次分析法 仿真
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一种确定车辆悬架LQG控制加权系数的方法 被引量:48
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作者 陈士安 邱峰 +1 位作者 何仁 陆森林 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期65-68,共4页
针对车辆悬架LQG控制,提供一种确定与车辆平顺性各评价指标相关加权系数的方法。根据特定工况下对车辆平顺性各评价指标的具体要求,利用层次分析法,确定它们的主观加权比例系数;根据特定工况下原型悬架的性能统计数据,确定各评价指标的... 针对车辆悬架LQG控制,提供一种确定与车辆平顺性各评价指标相关加权系数的方法。根据特定工况下对车辆平顺性各评价指标的具体要求,利用层次分析法,确定它们的主观加权比例系数;根据特定工况下原型悬架的性能统计数据,确定各评价指标的同尺度量化比例系数;结合各评价指标的主观加权比例系数与同尺度量化比例系数,确定LQG控制中与平顺性各评价指标相关的最终加权系数。运用实例表明:使用该方法确定加权系数的LQG控制效果明显,且适用性强。 展开更多
关键词 车辆 悬架 lqg控制 加权系数
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车辆半主动悬架自适应 LQG 控制 被引量:18
9
作者 管继富 顾亮 侯朝桢 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2004年第10期2340-2343,共4页
线性二次型高斯(LQG)随机最优控制理论和卡尔曼滤波器被应用于车辆悬架控制中。通过仿真分析得到了车体振动加速度均方根值随着悬架变形的均方根值的增大而减小的结论。提出了符合一类越野车辆实际需要的半主动悬架自适应控制策略。形... 线性二次型高斯(LQG)随机最优控制理论和卡尔曼滤波器被应用于车辆悬架控制中。通过仿真分析得到了车体振动加速度均方根值随着悬架变形的均方根值的增大而减小的结论。提出了符合一类越野车辆实际需要的半主动悬架自适应控制策略。形成了对路面变化(包含车速)具有自适应能力的LQG控制系统。对自适应控制的效果进行了仿真分析。 展开更多
关键词 半主动悬架 lqg控制 卡尔曼滤波器 自适应控制 随机控制
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基于遗传算法和LQG控制的汽车半主动悬架结构和控制参数的集成优化研究 被引量:10
10
作者 王启瑞 朱婉玲 +1 位作者 陈无畏 施文武 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2002年第3期236-240,共5页
传统半主动悬架的设计是先设计其结构参数后设计其控制器参数,这样易造成系统失去全局最优性能。针对这一问题,本文提出一种基于遗传算法和LQG控制的集成优化半主动悬架结构参数和控制参数的方法,通过理论分析和仿真结果表明此方法与传... 传统半主动悬架的设计是先设计其结构参数后设计其控制器参数,这样易造成系统失去全局最优性能。针对这一问题,本文提出一种基于遗传算法和LQG控制的集成优化半主动悬架结构参数和控制参数的方法,通过理论分析和仿真结果表明此方法与传统优化方法相比,对改善汽车行驶平顺性和提高汽车行驶安全性具有较优的效果。 展开更多
关键词 汽车 控制参数 半主动悬架 集成优化 遗传算法 lqg控制 结构参数
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融合助力转向功能的新型主动转向系统LQG控制策略 被引量:6
11
作者 赵万忠 李怿骏 +3 位作者 于蕾艳 赵婷 谷霄月 王春燕 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期417-421,共5页
在传统主动转向系统基础上,集成电动助力转向技术,开发出一种新型主动转向系统,使其同时融合主动转向和电动助力转向功能,不仅解决了汽车低速转向轻便与高速转向稳重的矛盾,而且可以实现驾驶员路感和汽车主动安全性的完美结合。推导出... 在传统主动转向系统基础上,集成电动助力转向技术,开发出一种新型主动转向系统,使其同时融合主动转向和电动助力转向功能,不仅解决了汽车低速转向轻便与高速转向稳重的矛盾,而且可以实现驾驶员路感和汽车主动安全性的完美结合。推导出新型主动转向系统动力学方程,考虑系统中可能存在的各种干扰和噪声,构建了新型主动转向系统LQG控制模型,设计了新型主动转向系统LQG控制策略,并对转向路感和系统鲁棒性进行了仿真分析。仿真结果表明,基于LQG控制的新型主动转向系统,具有较好的系统鲁棒性能和鲁棒稳定性,可有效抑制路面随机激励、转矩传感器量测、模型参数不确定所引起的各种干扰和噪声,使驾驶员获得满意的转向路感。 展开更多
关键词 新型主动转向 lqg控制 路感 鲁棒性
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LQG理论的电动助力转向系统最优控制 被引量:16
12
作者 何仁 李强 郭孔辉 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期17-21,共5页
通过建立电动助力转向系统的数学模型和计入随机干扰的受控系统状态空间表达式,应用极小值原理设计了线性二次型高斯状态反馈控制器,并基于最优估计理论设计了离散型Kalman滤波器。最后进行了仿真分析,其结果表明采用这种最优控制方法... 通过建立电动助力转向系统的数学模型和计入随机干扰的受控系统状态空间表达式,应用极小值原理设计了线性二次型高斯状态反馈控制器,并基于最优估计理论设计了离散型Kalman滤波器。最后进行了仿真分析,其结果表明采用这种最优控制方法能有效地抑制路面随机激励、转矩传感器的量测噪声、模型参数不确定所引起的干扰以及减少转向盘的振动,使驾驶员获得较满意的路感,设计的最优控制器使闭环系统有较强的鲁棒性,提高汽车的操纵性能。 展开更多
关键词 汽车 电动助力转向系统 卡尔曼滤波 LOG控制 最优控制
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基于改进层次分析法的半主动悬架LQG控制器的设计 被引量:11
13
作者 张志飞 刘建利 +1 位作者 徐中明 李仕生 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期528-533,共6页
建立了包含半主动悬架的4自由度车辆动力学模型,应用最优控制理论设计了车辆半主动悬架LQG控制器,并在Matlab/Simulink环境下对系统模型进行仿真。以车身垂向加速度、俯仰角加速度、悬架动挠度、轮胎动位移和悬架控制力作为车辆LQG控制... 建立了包含半主动悬架的4自由度车辆动力学模型,应用最优控制理论设计了车辆半主动悬架LQG控制器,并在Matlab/Simulink环境下对系统模型进行仿真。以车身垂向加速度、俯仰角加速度、悬架动挠度、轮胎动位移和悬架控制力作为车辆LQG控制的性能评价指标,采用层次分析法和改进层次分析法确定各指标的加权系数。仿真结果表明,与被动悬架相比,采用半主动悬架能有效地提高车辆的乘坐舒适性;而与层次分析法相比,使用改进的层次分析法更易于确定加权系数,更便于设计LQG控制器。 展开更多
关键词 半主动悬架 lqg控制器 改进层次分析法 平顺性
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基于路面等级自适应的主动悬架LQG控制 被引量:20
14
作者 寇发荣 高亚威 +2 位作者 景强强 彭先龙 王星 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第23期30-37,共8页
为了解决车辆在混合等级路面时平顺性与操纵稳定性差的问题,提出了一种基于路面等级自适应的主动悬架LQG控制策略。根据路面功率谱密度与国际平整度指数的关系识别路面等级;以不同路面等级为阈值,确定三种控制目标;计算每次迭代后平均... 为了解决车辆在混合等级路面时平顺性与操纵稳定性差的问题,提出了一种基于路面等级自适应的主动悬架LQG控制策略。根据路面功率谱密度与国际平整度指数的关系识别路面等级;以不同路面等级为阈值,确定三种控制目标;计算每次迭代后平均味道浓度判定值的方差确定迭代步长,解决了果蝇算法过早收敛和迭代次数过长的问题;在不同控制目标下设立了相应的适应度函数,并利用改进后的果蝇算法优化不同适应度函数下LQG控制的加权系数,以此提高混合等级路面下的控制性能。仿真分析了在不同等级路面下的悬架动态性能,并进行了道路实车试验。仿真结果表明:相比传统LQG控制,基于路面等级自适应LQG控制的悬架系统在A级路面下簧载质量加速度均方根值减小16.34%,在D路面下轮胎动载荷均方根值减小6.51%,在B级和C级路面下,簧载质量加速度和轮胎动载荷的均方根值分别减小9.59%、7.54%和11.32%、9.4%;试验结果与仿真结果基本一致。 展开更多
关键词 主动悬架 路面等级 果蝇算法 lqg控制
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基于LQG的混合电磁悬架阻尼-刚度设计及试验研究 被引量:12
15
作者 汪若尘 钱禹辰 +2 位作者 丁仁凯 孟祥鹏 谢健 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期61-65,84,共6页
提出了一种具有三种模式的混合电磁悬架,三种模式分别侧重于悬架的平顺性、轮胎接地性和综合性能,协调了悬架平顺性与轮胎接地性之间的矛盾。建立了混合电磁悬架的动力学模型,确定了各个模式下LQG控制策略的加权系数。在不同的模式下分... 提出了一种具有三种模式的混合电磁悬架,三种模式分别侧重于悬架的平顺性、轮胎接地性和综合性能,协调了悬架平顺性与轮胎接地性之间的矛盾。建立了混合电磁悬架的动力学模型,确定了各个模式下LQG控制策略的加权系数。在不同的模式下分析了刚度、阻尼对于悬架动力学性能以及悬架能耗特性的影响,确定了不同模式下刚度和阻尼的取值,并进行了仿真分析。结果表明:混合电磁悬架相比于传统被动悬架能够有效改善悬架动力学性能,且相比于主动悬架能明显减少能量消耗。最后进行了试验研究,试验结果与仿真结果基本一致,验证了仿真结果的正确性,表明混合电磁悬架能够减少悬架主动控制时的能量消耗。 展开更多
关键词 混合电磁悬架 lqg控制 刚度 阻尼
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电动助力转向系统LQG/LTR控制 被引量:8
16
作者 胡爱军 施国标 林逸 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期12-15,28,共5页
建立了电动助力转向系统的数学模型和状态方程,针对电动助力转向系统建模过程中存在模型不确定性和传感器噪声等问题,利用LQG/LTR方法设计了补偿控制器,并进行了仿真计算。仿真结果表明,在加入LQG/LTR控制器后,系统能很好地抑制转向盘... 建立了电动助力转向系统的数学模型和状态方程,针对电动助力转向系统建模过程中存在模型不确定性和传感器噪声等问题,利用LQG/LTR方法设计了补偿控制器,并进行了仿真计算。仿真结果表明,在加入LQG/LTR控制器后,系统能很好地抑制转向盘转矩波动和转矩测量过程中存在的传感器噪声,具有很好的跟随性和鲁棒性。 展开更多
关键词 电动助力转向 控制策略 lqg/LTR控制
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噪声未知的LQG控制问题研究 被引量:5
17
作者 钱富才 朱少平 刘丁 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1017-1022,共6页
对具有未知方差的线性二次高斯(LQG)问题,本文提出了具有学习特点的对偶自适应控制方法.控制器一方面能够控制系统朝着期望的目标运行,另一方面又能对未知参数进行学习,仿真结果表明了控制方法的有效性.
关键词 鲁棒控制 lqg控制 对偶控制 KALMAN滤波
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基于AHP的车辆主动悬架LQG控制器设计 被引量:33
18
作者 罗鑫源 杨世文 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期102-106,共5页
基于层次分析法(AHP)设计了一种能够降低车身加速度(BA)、悬架动行程(SWS)和轮胎动位移(DTD)的车辆主动悬架线性最优(LQG)控制器。首先建立了2自由度1/4车辆主被动悬架动力学模型;然后采用AHP确定了悬架各性能评价指标的加权系数并利用... 基于层次分析法(AHP)设计了一种能够降低车身加速度(BA)、悬架动行程(SWS)和轮胎动位移(DTD)的车辆主动悬架线性最优(LQG)控制器。首先建立了2自由度1/4车辆主被动悬架动力学模型;然后采用AHP确定了悬架各性能评价指标的加权系数并利用最优控制理论设计了车辆主动悬架控制器;最后在Matlab/Simulink环境下进行了仿真分析。对仿真结果进行对比后表明:在特定工况下通过对加权系数的合理选取,BA、SWS和DTD比被动悬架分别减小了18.73%、22.22%和4.76%,且主动控制力的均方根值为535.3994 N。 展开更多
关键词 主动悬架 层次分析法 lqg控制器 加权系数 仿真分析
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大型风电机组多变量LQG最优独立变桨距控制 被引量:7
19
作者 田艳丰 王哲 张纯明 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期2010-2015,共6页
针对大型风电机组的不平衡载荷的突出问题,提出基于前馈-反馈结构的多变量二次高斯函数(LQG)最优独立变桨距控制策略。多变量控制器由LQG最优控制器和基于风速信号估计的前馈扰动补偿控制器组成。针对系统的随机不确定性,设计了多变量LQ... 针对大型风电机组的不平衡载荷的突出问题,提出基于前馈-反馈结构的多变量二次高斯函数(LQG)最优独立变桨距控制策略。多变量控制器由LQG最优控制器和基于风速信号估计的前馈扰动补偿控制器组成。针对系统的随机不确定性,设计了多变量LQG最优反馈控制器;而前馈控制器侧重于补偿风速低频分量对风轮力矩的影响。采用扩展卡尔曼滤波器来实现对系统状态及有效风速的俯仰方向和偏航方向分量的无差估计。仿真结果表明,与传统的标量PI独立桨距控制相比,多变量LQG最优独立变桨距控制策略具有更好的减载效果。 展开更多
关键词 风电机组 独立变桨距控制 载荷 多变量lqg控制 前馈控制 最优控制
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车辆主动悬架的遗传粒子群LQG控制方法 被引量:31
20
作者 陈双 宗长富 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期189-193,共5页
针对LQG最优控制算法中权重系数依靠经验确定的不足,综合遗传算法和粒子群算法优点,将粒子群算法中粒子速度和位置的更新和遗传算法的选择、交叉与变异操作相结合,提出遗传粒子群LQG控制算法,以优化性能指标权重系数。建立2自由度1/4主... 针对LQG最优控制算法中权重系数依靠经验确定的不足,综合遗传算法和粒子群算法优点,将粒子群算法中粒子速度和位置的更新和遗传算法的选择、交叉与变异操作相结合,提出遗传粒子群LQG控制算法,以优化性能指标权重系数。建立2自由度1/4主动悬架车辆模型,利用Matlab/Simulink软件,对车辆悬架的遗传粒子群LQG控制进行仿真,并与传统LQG控制结果进行对比。结果表明,所提出的遗传粒子群LQG控制方法能同时改善汽车的平顺性和操纵稳定性。 展开更多
关键词 车辆 主动悬架 lqg控制 遗传粒子群算法
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