具有极点约束的高超声速飞行器非脆弱最优H_2/LQR控制 被引量：3

1

作者 黄宜庆 王莉 孙长银 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期423-428,共6页

针对吸气式高超声速飞行器,提出了一种具有极点约束的非脆弱最优H2/LQR(线性二次型调节器)控制方法.根据吸气式高超声速飞行器的非线性纵向运动方程,推出了一种新的飞行器线性不确定模型,为吸气式高超声速飞行器设计了一种多目标非脆弱... 针对吸气式高超声速飞行器,提出了一种具有极点约束的非脆弱最优H2/LQR(线性二次型调节器)控制方法.根据吸气式高超声速飞行器的非线性纵向运动方程,推出了一种新的飞行器线性不确定模型,为吸气式高超声速飞行器设计了一种多目标非脆弱控制器.在控制器的设计中,不但考虑了系统的极点配置、最优H2性能和鲁棒保性能3种指标,而且兼顾了因飞行条件不确定性和建模误差引起的控制器增益的变化,利用线性矩阵不等式方法推导了多目标非脆弱控制器的存在条件.仿真实例说明了非脆弱控制器在高超声速飞行器控制中的优越性和有效性. 展开更多

关键词 非脆弱控制 最优h2/线性二次型调节器控制 区域极点配置 高超声速飞行器

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基于WOA-LQR的智能车辆路径跟踪控制

2

作者 张闯 赵奉奎 +1 位作者 张涌 张伟 《南京信息工程大学学报》 北大核心 2025年第3期352-362,共11页

针对无人驾驶车辆在特殊行驶工况(冰雪路面、雨天路面、高速换道)下路径跟踪控制精度差的问题,本文设计了一种基于鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)的LQR控制器(WOA-LQR).首先,基于二自由度车辆动力学模型建立跟踪误差模... 针对无人驾驶车辆在特殊行驶工况(冰雪路面、雨天路面、高速换道)下路径跟踪控制精度差的问题,本文设计了一种基于鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)的LQR控制器(WOA-LQR).首先,基于二自由度车辆动力学模型建立跟踪误差模型,以此为基础设计离散LQR控制器,并采用前馈控制消除由于系统简化带来的误差.同时,为解决固定权重系数下的LQR控制器对特殊行驶工况适应性差导致跟踪精度低、车辆失稳的问题,在以横向误差、航向角误差作为评价指标的基础上,考虑车辆侧向加速度和前轮转角对车辆维持稳定的影响,并对评价指标设定相应的权重系数,设计了目标值最小的适应度函数,提出一种基于鲸鱼算法优化的LQR自适应权重系数调节策略.最后,通过Carsim/Simulink联合仿真对WOA-LQR控制器在不同工况下进行路径跟踪仿真实验.结果表明:本文提出的控制策略在复杂行驶工况下有着良好的跟踪效果,显著提升了车辆在路径跟踪过程中的控制精度,具有较强的鲁棒性. 展开更多

关键词 无人驾驶车辆 路径跟踪控制 线性二次型调节器 前馈控制 鲸鱼优化算法

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基于GA-PSO的智能汽车横向LQR控制器优化设计 被引量：4

3

作者 王怡萌 仝秋红 +2 位作者 孙照翔 高越 张武 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2024年第3期47-55,共9页

针对线性二次型调节器(LQR)在智能汽车横向控制中,系数矩阵Q和R选取困难导致的控制精度低和参数整定效率低的问题,提出了一种遗传粒子混合优化(GA-PSO)方法。基于车辆二自由度模型设计了横向LQR控制器和前馈控制器,以该模型下控制器自... 针对线性二次型调节器(LQR)在智能汽车横向控制中,系数矩阵Q和R选取困难导致的控制精度低和参数整定效率低的问题,提出了一种遗传粒子混合优化(GA-PSO)方法。基于车辆二自由度模型设计了横向LQR控制器和前馈控制器,以该模型下控制器自身能量损失函数作为代价函数对系数矩阵进行优化,并对比了GA-PSO和粒子群优化(PSO)算法的优化效果。CarSim/Simulink联合仿真结果表明,经GA-PSO算法优化后的控制器跟踪精度和计算效率分别提高了47.06%和63.54%,且优化后的控制器具有较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 智能汽车 横向控制 轨迹跟踪 线性二次型调节器 粒子群优化

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非线性递减权值PSO优化下的LQR轨迹跟踪研究 被引量：2

4

作者 董蓉 刘放 +2 位作者 聂少卿 刘亚飞 吴宝宁 《电子测量技术》 北大核心 2024年第4期44-50,共7页

针对二次线性调节器(LQR)权重矩阵选取困难导致的自动驾驶车辆控制精度低、系统适应度欠佳等问题,设计了一种非线性递减权值粒子群算法(NLDW-PSO)。基于二自由度车辆动力学模型,构建了横向跟踪误差模型,设计了前馈控制消除了LQR稳态误差... 针对二次线性调节器(LQR)权重矩阵选取困难导致的自动驾驶车辆控制精度低、系统适应度欠佳等问题,设计了一种非线性递减权值粒子群算法(NLDW-PSO)。基于二自由度车辆动力学模型,构建了横向跟踪误差模型,设计了前馈控制消除了LQR稳态误差;并设计以横向偏差、航向偏差和前轮转向角为评价函数,将系统输出误差状态量反馈至NLDW-PSO算法,所设计的非线性递减惯性权重因子通过提升粒子群体寻优性能,从而自适应调整LQR权重系数更新策略,形成闭环优化控制,最终求解得到系统目标函数极值。将所设计控制器的跟踪效果进行了对比,Carsim/Smulink联合仿真结果表明所提出NLDW-PSO优化LQR算法的跟踪控制效果最优,横向距离偏差最大值为0.076 m,横向距离偏差均值相较于固定权重系数LQR降低了69.74%,显著提高了车辆跟踪控制精度和自适应能力,且对速度变化具有较强鲁棒性。 展开更多

关键词 非线性递减权值 粒子群算法PSO 二次线性调节器lqr 轨迹跟踪控制

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LQR控制策略在柔性关节系统中的实现 被引量：7

5

作者 袁浩 乔宇亮 +1 位作者 李保林 王先来 《实验技术与管理》 CAS 2006年第8期33-35,共3页

文章以加拿大Quanser公司生产的柔性关节系统为例,建立起柔性关节系统的状态空间模型,设计出线性二次型最优控制器（LQR）,借助MATLAB/Simulink和WinCon平台进行了仿真和实际实验.实验表明：LQR方法在柔性关节系统控制中取得了很好的效果.

关键词 柔性关节 理论建模 状态反馈 线形二次型最优控制(lqr)

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三级倒立摆的LQR方法优化参数控制 被引量：3

6

作者 陈健 张持健 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2009年第29期245-248,共4页

倒立摆是智能控制的理想对象。使用拉格朗日方程建立三级倒立摆系统的非线性数学模型,在平衡点处对其线性化,利用LQR(Linear Quadratic Regulator)最优控制理论,导出控制规律。通过对三级倒立摆一系列稳定摆动和加扰实验仿真曲线的分析... 倒立摆是智能控制的理想对象。使用拉格朗日方程建立三级倒立摆系统的非线性数学模型,在平衡点处对其线性化,利用LQR(Linear Quadratic Regulator)最优控制理论,导出控制规律。通过对三级倒立摆一系列稳定摆动和加扰实验仿真曲线的分析,明确了加权矩阵Q中各权系数对系统稳定性控制的重要性,由此来优化权系数的选择。实验表明,系统显示出较好的鲁棒性和动态性能。 展开更多

关键词 三级倒立摆系统 lqr理论 最优控制 权矩阵

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质子交换膜燃料电池过氧比LQR最优控制策略 被引量：1

7

作者 郭思达 刘泽 许思传 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期205-210,共6页

建立了质子交换膜燃料电池空气供给系统六阶模型。将神经网络前馈控制分别结合PID控制及线性二次型调节器(LQR)控制,来比较两种复合控制策略在燃料电池变载情况下过氧比的快速响应情况。在LQR控制策略中,首先通过单一平衡点进行模型线... 建立了质子交换膜燃料电池空气供给系统六阶模型。将神经网络前馈控制分别结合PID控制及线性二次型调节器(LQR)控制,来比较两种复合控制策略在燃料电池变载情况下过氧比的快速响应情况。在LQR控制策略中,首先通过单一平衡点进行模型线性化以获取状态反馈增益及降维状态观测器增益。仿真结果表明,基于单平衡点线性化的LQR结合神经网络前馈的复合控制策略在全工况范围内明显优于神经网络前馈加PID的控制策略。针对偏离平衡点较远工况处控制效果有所下降的情况,进一步采用多平衡点线性化的方法,优化设计LQR以动态调整相应增益,结果表明多平衡点LQR控制方法在过氧比控制中展现出最佳的快速响应性和稳定性。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 线性二次型调节器 多点平衡 过氧比 最优控制

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履带车辆主动悬挂多点布置优化 被引量：1

8

作者 凌启辉 陈昕 +3 位作者 戴巨川 何兴云 杨书仪 郭勇 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期397-403,416,共8页

为实现履带车辆主动悬挂减振性能和能耗达到综合最优,基于正交试验方法开展履带车辆主动悬挂多点布置优化设计。首先,建立了履带车辆悬挂系统动力学模型,并通过道路模拟试验验证了该模型的合理性;其次,开展了履带车辆悬挂系统正交试验,... 为实现履带车辆主动悬挂减振性能和能耗达到综合最优,基于正交试验方法开展履带车辆主动悬挂多点布置优化设计。首先,建立了履带车辆悬挂系统动力学模型,并通过道路模拟试验验证了该模型的合理性;其次,开展了履带车辆悬挂系统正交试验,分析了4种典型路面下各子悬挂对悬挂系统减振性能影响的敏感性;最后,设计了主动悬挂作动器的6个布置方案,通过建立基于线性二次最优(linear quadratic regulator,简称LQR)控制的履带车辆主动悬挂动力学模型,分析了典型路面下各布置方案对悬挂系统减振性能的影响规律及能耗变化规律。结果表明,通过对履带车辆主动悬挂作动器的布置优化,可以实现悬挂减振性能和能耗之间的平衡。 展开更多

关键词 履带车辆 主动悬挂 道路模拟试验 优化 基于线性二次最优控制

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基于粒子群优化的动力设备主动振动控制研究 被引量：4

9

作者 黄伟 徐建 +3 位作者 朱大勇 卢坤林 卢剑伟 胡明祎 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期494-498,共5页

文章针对动力设备振动控制,利用比例-积分-微分(PID)和线性二次型调节器(LQR)最优控制理论,并引入粒子群优化算法,分别建立了PSO-PID和PSO-LQR主动振动控制器;分别从传递函数和状态空间方程2种角度出发,建立控制模型。数值结果表明,2种... 文章针对动力设备振动控制,利用比例-积分-微分(PID)和线性二次型调节器(LQR)最优控制理论,并引入粒子群优化算法,分别建立了PSO-PID和PSO-LQR主动振动控制器;分别从传递函数和状态空间方程2种角度出发,建立控制模型。数值结果表明,2种主动控制器均能有效降低动力设备传递至基础的峰值力,但PSO-LQR控制器对于体系稳定时态的控制效果明显优于PSO-PID控制器。对于实际工程,需要择优选取一种最适宜方法。针对主动振动控制中存在的时滞现象,对PSO-LQR控制器进行了含时滞研究,结果表明,随着时滞增加,传递至基础的峰值力与无时滞相比大幅增加,呈发散态势。 展开更多

关键词 比例-积分-微分控制 线性二次型最优控制 粒子群优化算法 传递函数 状态空间方程 时滞

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机器人机械臂的鲁棒最优控制 被引量：5

10

作者 周景雷 张维海 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2007年第8期168-170,173,共4页

基于拉格朗日方程,把多关节机器人机械臂动力学模型转化成一线性状态方程。然后,针对此线性状态方程,通过解一线性二次型优化问题,得到鲁棒最优控制律,保证了关节变量全局渐近收敛。最后,以两关节机器人为例,仿真结果表明所设计的控制... 基于拉格朗日方程,把多关节机器人机械臂动力学模型转化成一线性状态方程。然后,针对此线性状态方程,通过解一线性二次型优化问题,得到鲁棒最优控制律,保证了关节变量全局渐近收敛。最后,以两关节机器人为例,仿真结果表明所设计的控制律的有效性和鲁棒性。 展开更多

关键词 机器人 鲁棒最优控制 线性二次型优化 代数里卡蒂方程

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采用反馈路径规划的航天器近程安全交会对接 被引量：3

11

作者 高登巍 马卫华 袁建平 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期1494-1502,共9页

航天器近距离交会对接过程中需要满足禁飞区,对接走廊等约束,否则会有航天器相碰或者损毁的风险.本文研究了一种基于线性二次型调节器树(linear quadratic regulator trees, LQR-Trees)反馈路径规划的安全交会对接的路径规划与控制方法... 航天器近距离交会对接过程中需要满足禁飞区,对接走廊等约束,否则会有航天器相碰或者损毁的风险.本文研究了一种基于线性二次型调节器树(linear quadratic regulator trees, LQR-Trees)反馈路径规划的安全交会对接的路径规划与控制方法.首先采用非线性规划算法(nonlinear programming, NLP)计算开环标称轨迹,并应用局部线性反馈控制算法生成闭环控制律使得系统状态保持在标称轨迹附近;然后采用平方和(sums-of-squares, SOS)凸优化方法,沿着标称轨迹附近计算反向可达集;最后采用相对稀疏的多个稳定域生成轨迹库覆盖大范围的状态空间,扩展稳定区域.本文首次提出采用6维的LQR-Trees算法的安全对接轨迹规划与控制方法,并重新设计了控制饱和约束.仿真结果验证了该算法在交会对接安全轨迹规划与控制中的有效性,通过设计5个稳定域实现了满足对接走廊约束的安全交会对接任务. 展开更多

关键词 反馈路径规划 交会对接 非线性控制 SOS凸优化 非线性规划 线性二次型调节器树(lqr–Trees)

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双层精密隔振平台的最优控制研究 被引量：4

12

作者 程越 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期194-197,共4页

将主动隔振技术应用到双层精密隔振系统中,设计双层主动隔振系统,建立其动力学方程和状态方程。根据精密制造和精密仪器的隔振需求,提出控制目标,建立系统的线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)最优控制模型,利用Matlab/S... 将主动隔振技术应用到双层精密隔振系统中,设计双层主动隔振系统,建立其动力学方程和状态方程。根据精密制造和精密仪器的隔振需求,提出控制目标,建立系统的线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)最优控制模型,利用Matlab/Simulink软件进行仿真分析,在不同激励下研究主被动系统隔振对象的加速度响应大小。仿真结果表明:双层主动隔振系统的隔振效果远远优于被动隔振系统。 展开更多

关键词 最优控制 主动隔振 双层隔振 线性二次型调节器

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直驱式波浪发电系统功率优化鲁棒控制 被引量：2

13

作者 王超凡 杨俊华 +2 位作者 罗琦 梁昊晖 黄逸 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期550-555,共6页

为应对海洋复杂波浪环境,改善不规则激励力下直驱式波浪发电系统的功率捕获效果,降低参数变化影响,建立水动力和直线电机模型,采用线性二次型调节器方法设计系统状态反馈,通过控制代价方程中的权重矩阵,权衡系统输出功率、运动部件位移... 为应对海洋复杂波浪环境,改善不规则激励力下直驱式波浪发电系统的功率捕获效果,降低参数变化影响,建立水动力和直线电机模型,采用线性二次型调节器方法设计系统状态反馈,通过控制代价方程中的权重矩阵,权衡系统输出功率、运动部件位移和速度三者之间的关系;计算理想电磁力,得到q轴期望电流跟踪值。根据系统摄动数学模型,将控制器设计问题转化为H∞鲁棒控制标准型问题,通过选取适当权函数求解控制器参数,增强系统抗干扰能力。仿真结果表明,在浮子位移和速度受限制情况下,当系统模型存在参数摄动时,所提控制策略系统输出功率更高、鲁棒性更强,可较好地应对复杂海况,提高波能转换效率。 展开更多

关键词 波能转换 波浪能 优化控制 永磁同步直线电机 线性二次型调节器 h∞控制

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基于蝗虫优化算法的大型运输船舶自适应控制 被引量：6

14

作者 余荣臻 袁剑平 李俊益 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2023年第3期66-74,共9页

[目的]海上航行环境随机复杂多变,而智能自主航行是大型远洋运输船舶发展的重要趋势,为此,提出一种新的自适应控制方法。[方法]首先,基于蝗虫优化算法(GOA),将线性二次型调节器(LQR)控制方法与一阶动态积分滑模控制方法相融合;然后,结... [目的]海上航行环境随机复杂多变,而智能自主航行是大型远洋运输船舶发展的重要趋势,为此,提出一种新的自适应控制方法。[方法]首先,基于蝗虫优化算法(GOA),将线性二次型调节器(LQR)控制方法与一阶动态积分滑模控制方法相融合;然后,结合实时监测波浪干扰力的非线性无源估计器,将船舶高、低频运动信号进行分离;最后,与LQR控制方法和一阶动态积分滑模控制方法进行仿真对比。[结果]结果显示,新的控制方法具有更好的瞬态和稳态跟踪性能,在不同的海况下能够克服随机波浪的影响,具有较强的鲁棒性。[结论]新的控制方法具有复杂环境下的自适应调节能力,且控制响应快、精度高、无效操舵少,能极大地提高大型运输船舶的航行效率、安全性和稳定性。 展开更多

关键词 大型运输船舶 蝗虫优化算法 滑模控制 线性二次型调节器 跟踪控制

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