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基于反馈线性化的广义预测控制机械臂轨迹跟踪算法 被引量:1
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作者 史国庆 程嘉毅 +3 位作者 张建东 杨啟明 吴勇 武凡 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期368-376,共9页
分析了机械臂轨迹跟踪控制问题的特点,建立了二自由度机械臂动力学模型。为解决广义预测控制(generalized predictive control,GPC)算法难以适用于非线性系统的问题,在现有的GPC算法基础上,设计了基于反馈线性化的广义预测控制(feedback... 分析了机械臂轨迹跟踪控制问题的特点,建立了二自由度机械臂动力学模型。为解决广义预测控制(generalized predictive control,GPC)算法难以适用于非线性系统的问题,在现有的GPC算法基础上,设计了基于反馈线性化的广义预测控制(feedback linearization-generalized predictive control,FL-GPC)算法框架,即底层为线性系统预测控制,非线性项使用预估值来进行代替,高层为迭代修正预估量,使用迭代计算的方式对非线性项进行预估。使用FL-GPC算法对二自由度机械臂的静态、动态轨迹跟踪任务进行了仿真。仿真结果表明,算法可以进行有效的机械臂轨迹跟踪控制。 展开更多
关键词 轨迹跟踪 非线性系统 广义预测控制 反馈线性化
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广义预测控制GPC的发展与现状 被引量:5
2
作者 罗辑 曹建国 《四川兵工学报》 CAS 2003年第4期11-14,共4页
广义预测控制(GPC)的应用研究是当前自动控制工程界的一个研究热点。本文综述了广义预测控制(GPC)的基础理论发展和应用研究状况,并对其发展趋势进行了预测。
关键词 广义预测控制 gpc 发展 自动控制 工作原理 自适应控制系统 应用 多模态控制 全量式控制算法
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变时域抗扰型光电转台广义预测控制设计
3
作者 姜霁恒 董岩 +3 位作者 宋建林 王伟 宋延嵩 董科研 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期213-223,共11页
为了提高光电跟踪伺服控制系统中速度环的跟踪精度和抗扰能力,基于连续时间模型提出了一种具有一定参数自调节能力的抗扰广义预测控制(STGPC)进行速度环的设计。首先,通过对伺服转台系统进行建模,构建线性扩张状态观测方程估计系统中的... 为了提高光电跟踪伺服控制系统中速度环的跟踪精度和抗扰能力,基于连续时间模型提出了一种具有一定参数自调节能力的抗扰广义预测控制(STGPC)进行速度环的设计。首先,通过对伺服转台系统进行建模,构建线性扩张状态观测方程估计系统中的不确定性扰动,给出了算法推导所需的状态量;其次,给出了从预测模型、性能指标到滚动优化的转台速度环广义预测控制律推导过程,并采用跟踪微分器输出控制律中所需的参考轨迹,线性扩张状态观测器输出控制律中所需的系统状态,实现控制律的计算;进一步,结合梯度下降思想设计广义预测控制中预测时域的更新公式,实现其自我调节,并利用Lyapunov理论对闭环控制系统进行了稳定性分析;最后,通过仿真实验分别验证了控制方法的跟踪性能、抗扰性能和时域参数自调节效果。实验结果表明:相较于PID控制和传统线性模型广义预测控制(LGPC),文中所述方法提高了伺服系统的速度跟踪精度和抗扰能力,且对于被控对象参数摄动,所述方法具有一定的鲁棒性。 展开更多
关键词 光电伺服系统 广义预测控制 扩张状态观测器 扰动估计 梯度下降
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基于扩展状态观测器的链式自动弹仓广义预测控制
4
作者 谢瑶 徐亚栋 +1 位作者 鲁飞 周光祖 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2024年第2期105-111,共7页
为了实现链式自动弹仓的位置跟踪问题,设计了一种将扩展状态观测器和广义预测控制相结合的新的控制策略。在连续时间广义预测控制算法的基础上,设计了广义预测位置控制器;通过扩展状态观测器对弹仓系统的多源扰动进行了估计,利用估计值... 为了实现链式自动弹仓的位置跟踪问题,设计了一种将扩展状态观测器和广义预测控制相结合的新的控制策略。在连续时间广义预测控制算法的基础上,设计了广义预测位置控制器;通过扩展状态观测器对弹仓系统的多源扰动进行了估计,利用估计值对广义预测控制器进行了前馈校正,增强了控制器的抗干扰能力,确保了控制系统的稳定。分别在空载、半载和满载3种不同负载工况下对链式自动弹仓进行控制仿真和分析。结果表明:与PID控制相比,提出的控制策略对扰动力矩不敏感,具有更好的鲁棒性,且稳态误差更小,位置控制精度更高。 展开更多
关键词 链式自动弹仓 广义预测控制 扩展状态观测器 位置控制
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广义预测控制(GPC)在间歇式染色机温度控制中的仿真研究
5
作者 张建新 魏俊民 钟廷修 《浙江工程学院学报》 2004年第4期283-287,共5页
传统间歇式染色机温度控制大多采用PID算法,存在控制精度差,鲁棒性差等缺点。GPC算法鲁棒性好,控制效果佳,但存在着实时计算量大的缺点。利用多项式插值算法对GPC算法进行简化,并针对染色机模型进行了仿真研究,结果表明该算法具有鲁棒性... 传统间歇式染色机温度控制大多采用PID算法,存在控制精度差,鲁棒性差等缺点。GPC算法鲁棒性好,控制效果佳,但存在着实时计算量大的缺点。利用多项式插值算法对GPC算法进行简化,并针对染色机模型进行了仿真研究,结果表明该算法具有鲁棒性高,控制效果好和在线计算量少的优点。 展开更多
关键词 鲁棒性 gpc 算法 广义预测控制 仿真研究 染色机 实时计算 间歇式 控制效果 控制精度
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基于ISSA-DELM算法的CSTR系统广义预测控制研究
6
作者 盛斌 张军 《现代电子技术》 北大核心 2024年第19期123-130,共8页
连续搅拌反应釜(CSTR)作为典型的聚合反应化工生产用到的设备,其在工作运行时具有强非线性、大滞后性和不确定性,用传统的方法难以建立精准的数学模型。文中根据一类CSTR反应过程采用Hammerstein-Wiener模型,使用高斯径向基函数的LS-SV... 连续搅拌反应釜(CSTR)作为典型的聚合反应化工生产用到的设备,其在工作运行时具有强非线性、大滞后性和不确定性,用传统的方法难以建立精准的数学模型。文中根据一类CSTR反应过程采用Hammerstein-Wiener模型,使用高斯径向基函数的LS-SVM分别对模型的两个非线性模块进行建模,并使用其建立的Hammerstein-Wiener模型作为广义预测控制的预测模型;针对广义预测控制的滚动优化环节,采用多策略改进的麻雀算法(ISSA)优化深度极限学习机(DELM)的混和优化算法策略,并利用基准函数测试改进麻雀算法的优越性;最后将混合优化算法应用在非线性CSTR对象上,经过实验证明,所提出的ISSA-DELM混合优化算法对CSTR系统具有较好的控制效果,并与未改进的SSA-DELM算法和DELM算法进行仿真结果对比,结果显示,文中算法控制效果明显优于SSA-DELM算法和传统的DELM算法。 展开更多
关键词 连续搅拌反应釜(CSTR) HAMMERSTEIN-WIENER模型 广义预测控制(gpc) 改进麻雀算法(ISSA) 深度极限学习机(DELM) 高斯径向基函数
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基于模糊逻辑的空调系统广义预测控制参数整定
7
作者 贺宁 李尚 +1 位作者 许恭博 郝文斌 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期964-973,共10页
针对多输入多输出(multiple-input-multiple-output,MIMO)变风量空调系统(variable air volume,VAV),本文提出了一种基于模糊逻辑和事件触发的广义预测控制(generalized predictive control,GPC)参数整定方法。针对多变量VAV空调系统,... 针对多输入多输出(multiple-input-multiple-output,MIMO)变风量空调系统(variable air volume,VAV),本文提出了一种基于模糊逻辑和事件触发的广义预测控制(generalized predictive control,GPC)参数整定方法。针对多变量VAV空调系统,基于输出斜率等新型模糊目标参数及高斯双边形隶属度函数建立模糊预测模型,提高了隶属函数拟合度以更贴切地反映系统当前时刻状态。利用麻雀智能算法(sparrow search algorithm,SSA)构建隶属度函数,对GPC控制器中的柔化因子和加权系数进行在线分段整定,有效提升了系统性能。此外,在参数整定过程中,引入事件触发机制(event-triggered mechanism,ETM),在保证控制性能的同时,避免了不必要的控制器采样与更新,降低了系统在线计算量并减少了能源消耗。最后通过VAV空调系统仿真实验验证,证明了本文提出方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 广义预测控制 参数整定 模糊逻辑 柔化因子 加权系数 事件触发机制
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基于转矩需求和进气量广义预测的汽车发动机空燃比神经网络控制方法
8
作者 朱慧敏 颜天敏 +1 位作者 杨雪莉 林远鹏 《内燃机与配件》 2024年第13期18-20,共3页
分析燃烧特性与温度值,进行汽车发动机空燃比控制,但是忽略了发动机内部喷输油过程的延迟性影响,导致控制结果空燃比与理想值偏差较大。因此,提出基于转矩需求和进气量广义预测的汽车发动机空燃比神经网络控制方法。基于转矩需求分析汽... 分析燃烧特性与温度值,进行汽车发动机空燃比控制,但是忽略了发动机内部喷输油过程的延迟性影响,导致控制结果空燃比与理想值偏差较大。因此,提出基于转矩需求和进气量广义预测的汽车发动机空燃比神经网络控制方法。基于转矩需求分析汽车动力系数,针对发动机喷输油过程对发动机进气量进行广义上的预测,根据预测值对喷输油延迟进行补偿,优化空燃比控制律实现控制过程。实验结果表明:本文方法应用后得出的控制结果,表现出的空燃比变化与理想的14.7空燃比十分接近,控制效果较为优质,满足了汽车发动机燃烧质量的实际需求。 展开更多
关键词 汽车发动机 发动机空燃比 转矩需求 进气量广义预测 神经网络 空燃比控制
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基于神经网络模型的计量泵远程流量广义预测控制 被引量:5
9
作者 余世明 张航 +1 位作者 何德峰 赵云波 《高技术通讯》 EI CAS 北大核心 2019年第11期1087-1094,共8页
为了在流程工业中实现流体物料的远程投加,提出了一种隔膜计量泵流量远程控制方案。方案采用上层优化节点、双信道通信网络和本地控制器的分级控制策略,利用神经网络辨识计量泵流量和电机转速的动态模型,设计了基于自适应广义预测控制(G... 为了在流程工业中实现流体物料的远程投加,提出了一种隔膜计量泵流量远程控制方案。方案采用上层优化节点、双信道通信网络和本地控制器的分级控制策略,利用神经网络辨识计量泵流量和电机转速的动态模型,设计了基于自适应广义预测控制(GPC)的流量调节算法。通过对比仿真和实际平台验证了所提出方案的可行性和有效性。 展开更多
关键词 隔膜计量泵 流量远程控制 神经网络 广义预测控制(gpc)
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高速列车多模型广义预测控制方法 被引量:36
10
作者 杨辉 张坤鹏 +1 位作者 王昕 衷路生 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期80-87,共8页
列车运行过程是一个典型的非线性过程,并且随着列车速度的增加,非线性特性越来越强,这就给自动驾驶系统的设计提出更高的要求。本文针对高速列车自动驾驶系统设计多模型广义预测控制器。首先针对高速列车的非线性特性,利用聚类有效性评... 列车运行过程是一个典型的非线性过程,并且随着列车速度的增加,非线性特性越来越强,这就给自动驾驶系统的设计提出更高的要求。本文针对高速列车自动驾驶系统设计多模型广义预测控制器。首先针对高速列车的非线性特性,利用聚类有效性评价指标确定最优的多模型个数,然后采用减法聚类方法建立多模型集合。接着针对每个聚类集合,利用递推最小二乘方法建立相应的线性模型。最后针对模型参数不确定性和未建模部分,设计多模型广义预测控制器进行控制。仿真结果证明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 高速列车 非线性 多模型 广义预测控制
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基于滑模干扰观测器的近空间飞行器非线性广义预测控制 被引量:25
11
作者 程路 姜长生 +1 位作者 都延丽 张军 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期423-431,共9页
近空间飞行器(NSV)的飞行包络很大,特别在高超声速飞行过程中,系统将具有强烈非线性、耦合性和快速时变性,同时将受到较大的外干扰及不确定性影响,这对控制系统提出了很大的挑战。为此,提出了基于滑模干扰观测器(SMDO)的非线性广义预测... 近空间飞行器(NSV)的飞行包络很大,特别在高超声速飞行过程中,系统将具有强烈非线性、耦合性和快速时变性,同时将受到较大的外干扰及不确定性影响,这对控制系统提出了很大的挑战。为此,提出了基于滑模干扰观测器(SMDO)的非线性广义预测控制(NGPC)策略,将滑模控制的强鲁棒性和预测控制良好的动态性能相结合,设计了高超声速条件下NSV的姿态制导控制律,进一步仿真实验,结果表明该飞控系统具有良好的控制性能和抗干扰能力。 展开更多
关键词 近空间飞行器 飞行控制 非线性广义预测控制 滑模干扰观测器 鲁棒控制
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基于广义预测理论的AFS/DYC底盘一体化控制 被引量:13
12
作者 刘力 罗禹贡 +1 位作者 江青云 李克强 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期52-55,46,共5页
针对现有基于AFS/DYC的车辆底盘一体化控制系统中,控制输入之间采用逻辑切换模式过于简单,无法优化车辆稳定特性的问题,提出一种基于广义预测理论的车辆底盘一体化控制系统切换算法。该算法将横摆角速度与质心侧偏角的状态变量和AFS/DY... 针对现有基于AFS/DYC的车辆底盘一体化控制系统中,控制输入之间采用逻辑切换模式过于简单,无法优化车辆稳定特性的问题,提出一种基于广义预测理论的车辆底盘一体化控制系统切换算法。该算法将横摆角速度与质心侧偏角的状态变量和AFS/DYC控制输入整合于优化目标函数中,通过实时协调多个控制输入的权重,调节AFS/DYC子系统在底盘一体化控制系统中的权重,因而能连续协调AFS和DYC控制。仿真结果表明,采用该算法能实现AFS/DYC控制的平滑切换和同时工作时的协调优化。 展开更多
关键词 底盘一体化控制 广义预测理论 前轮主动转向 直接横摆力矩控制
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基于主动转向的车辆路径跟随广义预测控制 被引量:10
13
作者 曹阳 贺登博 +1 位作者 喻凡 罗哲 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期401-406,共6页
为了增强车辆在外界干扰存下的路径跟随性能,提出了一种基于广义预测控制(GPC)的主动转向控制器来保证车辆对于路径的跟踪能力.采用受控自回归积分滑动平均模型(CARIMA)作为预测模型,通过带遗忘因子的最小二乘法辨识方法获得CARIMA模型... 为了增强车辆在外界干扰存下的路径跟随性能,提出了一种基于广义预测控制(GPC)的主动转向控制器来保证车辆对于路径的跟踪能力.采用受控自回归积分滑动平均模型(CARIMA)作为预测模型,通过带遗忘因子的最小二乘法辨识方法获得CARIMA模型参数,避免了由于车辆非线性造成的参数化建模不准确、繁琐问题.使用车辆路径侧向跟踪误差作为控制器输入,方向盘附加转角作为输出,与驾驶员方向盘转角进行综合,获得车辆方向盘最终转角.在Simulink-CarSim联合仿真环境下,验证了所设计控制器在双移线工况有强侧向风干扰时车辆对路径的跟随性能. 展开更多
关键词 主动转向 车道保持 路径跟随 广义预测控制
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广义预测控制算法在发动机空燃比控制中的应用 被引量:12
14
作者 刘一鸣 花志远 陈永全 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期403-407,共5页
为弥补发动机空燃比信号的传输延迟对空燃比控制精度的影响,设计了一种基于广义预测控制(GPC)的空燃比控制策略;利用Matlab/Simulink建立广义预测控制器的算法模型,并以dSPACE MicroAutoBox为算法实施平台,在NQ150N型天然气发动机上进... 为弥补发动机空燃比信号的传输延迟对空燃比控制精度的影响,设计了一种基于广义预测控制(GPC)的空燃比控制策略;利用Matlab/Simulink建立广义预测控制器的算法模型,并以dSPACE MicroAutoBox为算法实施平台,在NQ150N型天然气发动机上进行实验。结果表明,与PID控制算法相比,基于GPC的控制算法稳态性能优良,能明显改善过渡工况空燃比的控制效果。 展开更多
关键词 CNG发动机 广义预测控制 空燃比 dSPACE-MicroAutoBox
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舰船主舵/襟翼舵广义预测联合控制规律研究 被引量:8
15
作者 丁玲玲 刘胜 +1 位作者 邓志红 孙静川 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 2000年第3期1-6,共6页
水动力学表明 ,襟翼舵的存在大幅度地提高了升力系数值 .目前工程使用中的主舵、襟翼舵之间依靠机械连动 ,转角之比为固定关系 ,限制了主舵 /襟翼舵优良水动力特性的充分发挥 .本文综合优化船舶定向航行精度和控制能量消耗 ,提出多变量... 水动力学表明 ,襟翼舵的存在大幅度地提高了升力系数值 .目前工程使用中的主舵、襟翼舵之间依靠机械连动 ,转角之比为固定关系 ,限制了主舵 /襟翼舵优良水动力特性的充分发挥 .本文综合优化船舶定向航行精度和控制能量消耗 ,提出多变量广义预测控制理论设计具有可变转角比关系的主舵、襟翼舵联合控制规律 .仿真表明 ,控制器具有良好的效果 ,与常规流线型舵和转角比为比例关系的主舵 /襟翼舵相比 ,同样航向精度下此种控制策略摆舵消耗能量显著降低 . 展开更多
关键词 主舵 襟翼舵 广义预测控制 船舶 航向 控制规律
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微燃机-冷热电联供机组的Hammerstein模型及非线性广义预测控制 被引量:7
16
作者 潘蕾 赵德材 +2 位作者 张俊礼 沈炯 彭春华 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期500-505,共6页
为研究微燃机-冷热电(MGT-CCHP)联供机组动态运行特性及控制策略,采用Hammerstein模型结构快速辨识其非线性动态特性,并将非线性动态特性以串联的非线性静态模型和线性动态模型表示.采用逐步回归法确定动态模型阶次并采用粒子群算法辨... 为研究微燃机-冷热电(MGT-CCHP)联供机组动态运行特性及控制策略,采用Hammerstein模型结构快速辨识其非线性动态特性,并将非线性动态特性以串联的非线性静态模型和线性动态模型表示.采用逐步回归法确定动态模型阶次并采用粒子群算法辨识模型参数,得到易于复现的块结构化模型.基于Hammerstein预测模型,设计了MGT-CCHR冷负荷跟踪非线性广义预测控制器.利用Hammerstein模型分块描述对象静态与动态特性的结构特点,将非线性广义预测控制转化为线性广义预测控制与非线性静态函数求根问题,使控制量求解简化.通过与最优参数PID控制器的仿真结果比较表明,所设计的非线性广义预测控制器具有改善冷负荷跟踪性能和节能控制的效果. 展开更多
关键词 微燃机-冷热电联供机组 HAMMERSTEIN模型 非线性 广义预测控制
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广义预测控制在监控AGC系统中的应用 被引量:5
17
作者 孙杰 张浩宇 +1 位作者 李旭 张殿华 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期3852-3856,共5页
根据广义预测控制的预测模型、滚动优化和在线反馈校正等特征,设计一种基于广义预测控制器的监控AGC系统,并以某冷轧实验轧机为对象,对其控制性能进行仿真。研究结果表明:在模型匹配时,常规Smith预估器响应时间比广泛预测控制的少,稳态... 根据广义预测控制的预测模型、滚动优化和在线反馈校正等特征,设计一种基于广义预测控制器的监控AGC系统,并以某冷轧实验轧机为对象,对其控制性能进行仿真。研究结果表明:在模型匹配时,常规Smith预估器响应时间比广泛预测控制的少,稳态精度上比广义预测控制器的高;在轧件塑性系数或系统滞后时间计算不准确导致模型不匹配时,常规Smith预估器出现了系统超调或振荡现象,而广义预测控制器基本不受模型参数变化的影响。 展开更多
关键词 广义预测控制 SMITH预估器 监控AGC 模型失配 鲁棒性
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六辊可逆轧机板形神经网络广义预测控制系统 被引量:6
18
作者 王哲 张晓峰 +1 位作者 王国栋 刘相华 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第3期331-334,共4页
板带轧制过程中 ,板形控制具有非线性、时变、纯滞后和耦合的特点 ,其建模与控制是很困难的·在神经网络建模的基础上 ,采用广义预测控制方法对可逆UC轧机的板形进行在线控制 ,有效地加强对轧辊热凸度等慢时变且无法实时测量的过程... 板带轧制过程中 ,板形控制具有非线性、时变、纯滞后和耦合的特点 ,其建模与控制是很困难的·在神经网络建模的基础上 ,采用广义预测控制方法对可逆UC轧机的板形进行在线控制 ,有效地加强对轧辊热凸度等慢时变且无法实时测量的过程参量的适应能力 ,抑制各种随机干扰的影响·轧制实验结果表明 ,该系统具有良好的板形控制品质· 展开更多
关键词 UC轧机 板形控制 神经网络 广义预测控制 六辊可逆轧机
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基于遗传算法的约束广义预测控制 被引量:11
19
作者 张强 李少远 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第9期1562-1566,共5页
广义预测控制要求控制对象必须是线性无约束的,优化的性能指标也必须是二次型形式,因此,广义预测控制的工业应用存在很大局限性.本文尝试用遗传算法来解决存在约束的广义预测控制的优化问题,给出了基于遗传算法的广义预测控制算法的实... 广义预测控制要求控制对象必须是线性无约束的,优化的性能指标也必须是二次型形式,因此,广义预测控制的工业应用存在很大局限性.本文尝试用遗传算法来解决存在约束的广义预测控制的优化问题,给出了基于遗传算法的广义预测控制算法的实现方法,并通过工业过程对象的仿真,验证了该方法的有效性,且控制效果良好. 展开更多
关键词 广义预测控制 遗传算法 优化 约束
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对角CARIMA模型多变量广义预测控制 被引量:11
20
作者 李奇安 褚健 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期541-545,共5页
为了丰富多变量广义预测控制算法(MGPC)的建模能力、降低其求解难度、增强其控制参数选择的灵活性,采用对角形式的受控自回归积分滑动平均(CARIMA)模型来改进MGPC.通过把CARIMA模型中的A与C矩阵构造成对角多项式矩阵的形式,把m个输入n... 为了丰富多变量广义预测控制算法(MGPC)的建模能力、降低其求解难度、增强其控制参数选择的灵活性,采用对角形式的受控自回归积分滑动平均(CARIMA)模型来改进MGPC.通过把CARIMA模型中的A与C矩阵构造成对角多项式矩阵的形式,把m个输入n个输出的多变量对象的参数辨识与模型预测问题分解成一系列m个输入单个输出子对象的参数辨识与模型预测问题.一方面简化了模型辨识问题,另一方面避免了模型预测中大量的矩阵运算,从而减轻了在线运算负担,简化了MGPC的实现,增强了MGPC的实用性.在一个由集散控制系统(DCS)控制的非线性液位装置上的对比实验结果表明,该方法保持了常规MGPC方法的优良性能. 展开更多
关键词 广义预测控制 多变量 自适应控制 CARIMA模型
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