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基于乒乓舵的引信滚转角最优控制方法
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作者 雷泷杰 李松 +2 位作者 陈瑞华 刘越 肖晨星 《探测与控制学报》 北大核心 2025年第3期30-36,共7页
针对使用乒乓舵执行机构的二维弹道修正引信滚转控制系统存在扰动时,采用乒乓舵线性化方式的控制过程中等效控制力矩小、控制能力不足以及采用Bang-Bang控制存在较大的稳定误差问题,提出了基于乒乓舵的引信滚转角最优控制方法。该方法... 针对使用乒乓舵执行机构的二维弹道修正引信滚转控制系统存在扰动时,采用乒乓舵线性化方式的控制过程中等效控制力矩小、控制能力不足以及采用Bang-Bang控制存在较大的稳定误差问题,提出了基于乒乓舵的引信滚转角最优控制方法。该方法首先基于最优控制理论,利用极小值原理,在受到乒乓舵离散控制量约束条件下,以时间为性能指标,设计了时间最优Bang-Bang控制器,通过选择合适的切换策略将其与乒乓舵线性PID控制器相结合,实现了引信滚转姿态稳定。仿真结果表明,这种基于乒乓舵的引信滚转角最优控制方法相比线性化PID控制器能够在系统存在扰动导致控制能力不足时,实现引信滚转姿态控制,并有效克服Bang-Bang控制器因对模型依赖性而引起的稳态误差,最终获得较高的控制精度。该方法鲁棒性强,工程实现简单,能够满足二维弹道修正引信低成本高精度的滚转角控制精度需求。 展开更多
关键词 二维弹道修正引信 滚转角 时间最优bang-bang控制 线性化PID控制 切换策略
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基于强化学习的控制方向未知非线性系统的最优输出调节
2
作者 齐佳鑫 孟桂芝 《自动化学报》 北大核心 2025年第7期1688-1702,共15页
针对一类由线性中性稳定的外系统驱动的带有未知非线性函数和外界扰动的控制方向未知非线性系统,研究基于强化学习的有限时间最优输出调节问题.首先,根据调节器方程可解条件和坐标变换,将控制方向未知非线性系统的输出调节问题转化为控... 针对一类由线性中性稳定的外系统驱动的带有未知非线性函数和外界扰动的控制方向未知非线性系统,研究基于强化学习的有限时间最优输出调节问题.首先,根据调节器方程可解条件和坐标变换,将控制方向未知非线性系统的输出调节问题转化为控制增益已知的增广系统的镇定问题.接着利用径向基神经网络去逼近未知非线性函数,设计具有内模的高增益神经网络自适应观测器去估计不可测的状态,引入Nussbaum函数来解决控制方向未知问题.然后,设计基于神经网络观测器和Nussbaum函数的新的自适应内模,提出与内模相关的代价函数,并且在反步法中运用基于强化学习中的执行-评价网络的近似最优算法,保证了虚拟控制器为最优,同时结合动态面技术避免反步法中的“复杂度爆炸”问题.最后,通过所设计的最优自适应有限时间输出反馈控制器,不仅使得提出的价值函数达到最优,而且还确保了闭环系统的信号半全局实际有限时间稳定,且跟踪误差在期望的任意精度内.数值仿真验证了所提方法的有效性. 展开更多
关键词 控制方向未知 最优输出调节 强化学习 有限时间
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基于强化学习的两时间尺度系统最优跟踪控制
3
作者 邓武丹 李庆奎 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第9期92-98,共7页
针对两时间尺度系统的最优跟踪控制问题,提出了一种基于奇异摄动理论与强化学习技术的方法。首先,通过研究奇异摄动理论,将系统分解为快和慢2个子系统,解决了系统存在的奇异摄动参数问题。其次,将系统的跟踪问题分解为慢子系统的线性二... 针对两时间尺度系统的最优跟踪控制问题,提出了一种基于奇异摄动理论与强化学习技术的方法。首先,通过研究奇异摄动理论,将系统分解为快和慢2个子系统,解决了系统存在的奇异摄动参数问题。其次,将系统的跟踪问题分解为慢子系统的线性二次型跟踪(linear quadratic tracking,LQT)问题和快子系统的线性二次型调节(linear quadratic regulator,LQR)问题,进而利用策略Q-学习分别为2个子系统设计控制器求解算法。仿真结果表明所提方法能实现系统的最优跟踪性能。 展开更多
关键词 时间尺度系统 奇异摄动 Q-学习 最优跟踪控制
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未知扰动下的无人艇编队优化轨迹跟踪控制 被引量:5
4
作者 王宁 刘永金 高颖 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第1期178-190,共13页
[目的]针对水面无人艇(USV)编队轨迹跟踪中存在的未知扰动和队形变化问题,提出一种基于有限时间扰动观测器的最优反步控制(FDO-OBC)方法。[方法]首先,基于虚拟结构法,建立无人艇编队控制框架,并设计运动学和动力学编队控制器;其次,设计... [目的]针对水面无人艇(USV)编队轨迹跟踪中存在的未知扰动和队形变化问题,提出一种基于有限时间扰动观测器的最优反步控制(FDO-OBC)方法。[方法]首先,基于虚拟结构法,建立无人艇编队控制框架,并设计运动学和动力学编队控制器;其次,设计有限时间扰动观测器,实时估计补偿未知环境扰动;然后,针对编队队形变化的轨迹跟踪问题,提出基于最优反步控制的动态轨迹优化策略,利用扰动观测器信息来计算最优控制输入,实现无人艇编队轨迹跟踪的动态优化;最后,采用李雅普诺夫稳定性理论证明该编队控制方法的稳定性。[结果]仿真对比结果表明,FDO-OBC策略可有效提高无人艇编队系统的精确性和鲁棒性。[结论]对于面向扰动环境下的无人艇编队控制系统设计,FDO-OBC方法提供了一种新的技术手段。 展开更多
关键词 水面无人艇 编队控制 有限时间扰动观测器 最优反步
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光电跟踪系统快速捕获时间最优滑模控制技术 被引量:13
5
作者 程龙 陈娟 +3 位作者 陈茂胜 王卫兵 王挺峰 郭劲 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期148-154,共7页
针对光电跟踪系统目标的快速捕获过程,本文提出了时间最优滑模控制方法。该控制的滑模面函数为时间最优控制系统状态最优运动轨迹,保证系统状态变量沿着最优轨迹滑动;设计相应的指数趋紧率,使状态变量快速平稳趋近滑模面。以180°、... 针对光电跟踪系统目标的快速捕获过程,本文提出了时间最优滑模控制方法。该控制的滑模面函数为时间最优控制系统状态最优运动轨迹,保证系统状态变量沿着最优轨迹滑动;设计相应的指数趋紧率,使状态变量快速平稳趋近滑模面。以180°、90°、60°阶跃信号为捕获目标进行仿真与实验研究,实验结果为时间最优滑模控制调节时间比时间最优控制和滑模控制分别减小了约43.66%、59.67%,超调量为0,稳态波动量为0,稳态误差减小了约为44.94%和62.34%,与仿真结果相吻合。结果表明该方法调节时间短,超调小,稳态值平稳,稳态误差小,鲁棒性强等优点适合应用于光电跟踪系统目标快速捕获,具有重要的研究与应用价值。 展开更多
关键词 捕获 时间最滑模控制 时间最控制 滑模控制
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静止坐标系下基于最优时间序列的电压型PWM整流器电流预测控制 被引量:31
6
作者 宋战锋 夏长亮 谷鑫 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期234-240,共7页
有限状态预测控制能够实现静止坐标系下电压型PWM整流器的电流控制,但开关频率及稳态控制精度方面的缺陷限制了其进一步发展。针对这一问题,提出了基于最优时间序列的电压型PWM整流器电流控制策略。根据电网电压相位信息筛选非零矢量,... 有限状态预测控制能够实现静止坐标系下电压型PWM整流器的电流控制,但开关频率及稳态控制精度方面的缺陷限制了其进一步发展。针对这一问题,提出了基于最优时间序列的电压型PWM整流器电流控制策略。根据电网电压相位信息筛选非零矢量,基于电流变化特性预测模型得出不同矢量作用下的电流变化特性,结合电流给定值构建基于、轴电流误差的价值函数,以单个采样周期内电流误差最小为约束条件确定非零矢量作用时间。实验结果表明,本文提出的基于最优时间序列的预测控制策略能够有效弥补有限状态预测控制在开关频率及稳态控制精度方面的缺陷,在保证稳态控制精度的同时,实现静止坐标系下电流的准确、快速调节。 展开更多
关键词 静止坐标系 最优时间序列 预测控制 定频 价值函数
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工业机器人时间最优轨迹规划及轨迹控制的理论与实验研究(英文) 被引量:43
7
作者 谭冠政 王越超 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期185-192,共8页
提出了一种用于工业机器人时间最优轨迹规划及轨迹控制的新方法 ,它可以确保在关节位移、速度、加速度以及二阶加速度边界值的约束下 ,机器人手部沿笛卡尔空间中规定路径运动的时间最短 .在这种方法中 ,所规划的关节轨迹都采用二次多项... 提出了一种用于工业机器人时间最优轨迹规划及轨迹控制的新方法 ,它可以确保在关节位移、速度、加速度以及二阶加速度边界值的约束下 ,机器人手部沿笛卡尔空间中规定路径运动的时间最短 .在这种方法中 ,所规划的关节轨迹都采用二次多项式加余弦函数的形式 ,不仅可以保证各关节运动的位移、速度、加速度连续而且还可以保证各关节运动的二阶加速度连续 .采用这种方法 ,既可以提高机器人的工作效率又可以延长机器人的工作寿命 .以PUMA 5 6 0机器人为对象进行了计算机仿真和机器人实验 ,结果表明这种方法是正确和有效的 .它为工业机器人在非线性运动学约束条件下的时间最优轨迹规划及控制问题提供了一种较好的解决方案 . 展开更多
关键词 工业机器人 时间最轨迹规划 轨迹控制 余弦函数 最优化算法 计算机仿真
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基于时间最优的注塑机料筒温度控制方法 被引量:7
8
作者 吕常智 范迪 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期633-637,共5页
注塑机在程序的控制下按照注塑流程自动顺序循环动作,其控制系统的性能直接影响注塑产品的质量。控制系统的关键与难点在于多段料筒温度控制的精度和速度,它直接反映了注塑机控制系统的性能。本文研究了注塑机多段料筒的温度特性,在分析... 注塑机在程序的控制下按照注塑流程自动顺序循环动作,其控制系统的性能直接影响注塑产品的质量。控制系统的关键与难点在于多段料筒温度控制的精度和速度,它直接反映了注塑机控制系统的性能。本文研究了注塑机多段料筒的温度特性,在分析了PID控制与Bang-Bang控制特点的基础上,提出积分分离式不完全微分PID控制与Bang-Bang控制相结合的方法,以时间最优控制策略对注塑机料筒的温度进行控制。经仿真和实用验证,根据此控制策略设计的注塑机控制系统具有控制精度高、速度快、成本低的特点。 展开更多
关键词 注塑机 料筒 温度控制 PID控制 Bang—Bang控制 时间最
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时间最优模糊PID控制算法的设计与研究 被引量:7
9
作者 王一飞 杨公训 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第4期366-369,372,共5页
现代工业生产中的控制对象往往是参数时变、大滞后、强干扰的复杂系统,使用传统PID控制不能取得令人满意的效果。基于模糊控制原理、最大值原理、PID控制理论,融合了时间最优PID、增益调整型模糊PID等控制方法,设计了一套时间最优模糊PI... 现代工业生产中的控制对象往往是参数时变、大滞后、强干扰的复杂系统,使用传统PID控制不能取得令人满意的效果。基于模糊控制原理、最大值原理、PID控制理论,融合了时间最优PID、增益调整型模糊PID等控制方法,设计了一套时间最优模糊PID控制算法,并应用该算法面向浮选柱矿浆液位控制系统进行了仿真研究。 展开更多
关键词 时间最模糊PID控制算法 设计 工业控制 模糊控制理论 智能控制
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基于队形控制的多机器人时间最优搬运方法(英文) 被引量:3
10
作者 黄天云 王晓楠 陈雪波 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1442-1446,1465,共6页
从多机器人队形控制的角度出发,并以组群机器人系统结构为基础,分析设计了一类多机器人协作搬运方法——时间最优搬运方法,主要解决了在被搬运物体形状未知的情况下如何寻找最优搬运点以及各机器人时间最短到达最优搬运点的路径规划问题... 从多机器人队形控制的角度出发,并以组群机器人系统结构为基础,分析设计了一类多机器人协作搬运方法——时间最优搬运方法,主要解决了在被搬运物体形状未知的情况下如何寻找最优搬运点以及各机器人时间最短到达最优搬运点的路径规划问题,并证明了稳定时间最优路径规划算法(STOPP)满足队形变换时间最优且保证队形转换过程中系统内部避碰。 展开更多
关键词 组群机器人系统 队形控制 最优搬运 稳定时间最路径规划
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含输入和输出时滞离散时间系统的最优跟踪控制 被引量:1
11
作者 张健 宿浩 +2 位作者 杨清 杜攀攀 唐功友 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2019年第11期153-158,共6页
针对一类含有输入时滞和输出时滞的离散时间系统,给出了一种无时滞转换方法,并给出了此类系统在受扰情况下的最优跟踪控制律。为避免求解含有超前项和时滞项的两点边值问题,对原时滞系统进行了无时滞转换。根据系统的最优控制理论,构造... 针对一类含有输入时滞和输出时滞的离散时间系统,给出了一种无时滞转换方法,并给出了此类系统在受扰情况下的最优跟踪控制律。为避免求解含有超前项和时滞项的两点边值问题,对原时滞系统进行了无时滞转换。根据系统的最优控制理论,构造了转换后系统的二次性能指标。通过求解Riccati差分方程得到了最优跟踪控制律。构造了扰动外系统观测器和参考输入外系统观测器来解决最优跟踪控制律中所含有的前馈项的物理不可实现问题。仿真实例表明所提出的最优跟踪控制律有效。 展开更多
关键词 时滞 离散时间系统 最优跟踪控制 扰动
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基于动态安全域的最优时间紧急控制策略算法 被引量:11
12
作者 王曦冉 章敏捷 +2 位作者 邓敏 乔永亮 胡晓琴 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2014年第12期71-77,共7页
紧急控制是电力系统安全的重要防线,对维持故障及大扰动下系统暂态稳定有重要作用。对电力系统紧急控制的大量仿真表明,当系统遭遇故障多摆失稳时,电力系统事故后紧急控制时间对系统稳定性影响在时间域上是非线性的。基于动态安全域理... 紧急控制是电力系统安全的重要防线,对维持故障及大扰动下系统暂态稳定有重要作用。对电力系统紧急控制的大量仿真表明,当系统遭遇故障多摆失稳时,电力系统事故后紧急控制时间对系统稳定性影响在时间域上是非线性的。基于动态安全域理论对紧急控制时间影响进行量化比较,并提出一种改进的故障后系统最优紧急控制策略计算方法。该方法考虑了紧急控制策略时间维度的优化,能量化反映在多摆失稳情况下紧急控制时间对系统的影响,并计算最优集中紧急控制时间及切除量。IEEE10机39节点系统仿真结果表明,新算法可以优化控制策略,减少控制成本。 展开更多
关键词 电力系统 动态安全域 失稳度 紧急控制 最优时间
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基于进化规划的时间最优控制问题求解 被引量:1
13
作者 张怡 冯春 胡鹏飞 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第5期553-556,共4页
在分析时间最优控制问题已有求解方法优缺点的基础上 ,提出基于进化规划法求解约束时间最优控制问题的直接方法 ,研究进化规划求解时间最优控制问题的模型 ,将约束作为惩罚项包括在目标函数中 ,以此构造适应度函数。对线性阻尼振子问题... 在分析时间最优控制问题已有求解方法优缺点的基础上 ,提出基于进化规划法求解约束时间最优控制问题的直接方法 ,研究进化规划求解时间最优控制问题的模型 ,将约束作为惩罚项包括在目标函数中 ,以此构造适应度函数。对线性阻尼振子问题进行了数值仿真 ,结果表明效果良好。 展开更多
关键词 时间最控制问题 罚函数法 进化规划 适应度函数 全局最优 目标函数
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广义时间最优控制问题的近似最优解 被引量:2
14
作者 潘立平 TeoKoklay 《数学年刊(A辑)》 CSCD 北大核心 1998年第5期601-612,共12页
本文考虑受控系统为Volterra积分系统的某种广义时间最优控制问题,导出了近似最优控制的充要条件和存在性结果,并在此基础上给出了一个四步法,可求得广义时间最优控制问题的近似最优解.
关键词 近似最优 广义 时间最控制 最优控制
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含间隙系统的约束时间最优预测控制
15
作者 窦丽华 董领逊 +1 位作者 张娟 冯贺平 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期962-966,共5页
为了解决含间隙机械系统最优控制的计算复杂度问题,设计了基于分段仿射(PWA)模型的约束时间最优预测控制器。为了降低在线控制的计算复杂度,利用动态规划方法在模型的状态和参考跟踪速度的范围内提前计算出了离线的控制律。在跟踪参考... 为了解决含间隙机械系统最优控制的计算复杂度问题,设计了基于分段仿射(PWA)模型的约束时间最优预测控制器。为了降低在线控制的计算复杂度,利用动态规划方法在模型的状态和参考跟踪速度的范围内提前计算出了离线的控制律。在跟踪参考速度的实验中,约束时间最优预测控制器具有较好的跟踪控制性能,与约束有限时间最优控制器相比,计算时间降低了十几倍,因此,适合于小采样时间系统的实时跟踪控制。 展开更多
关键词 间隙模式 约束时间最预测控制 混杂系统 PWA模型
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攀爬机器人时间最优控制算法研究
16
作者 黄英亮 方宗德 +1 位作者 孙树栋 顾学民 《机床与液压》 北大核心 2005年第4期133-135,62,共4页
运用最优控制理论中的两个重要实例并在此基础上进行拓展, 结合运动学和动力学知识, 合理简化了机器人的实际运动情况, 建立了一个适于机器人快速爬升的时间最优控制算法。用C语言编程进行抽样模拟, 并用MATLAB对所获得的数据进行轨迹... 运用最优控制理论中的两个重要实例并在此基础上进行拓展, 结合运动学和动力学知识, 合理简化了机器人的实际运动情况, 建立了一个适于机器人快速爬升的时间最优控制算法。用C语言编程进行抽样模拟, 并用MATLAB对所获得的数据进行轨迹图分析, 证明该控制算法是可行的。 展开更多
关键词 攀爬机器人 最优控制 时间最 算法
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在逐点状态约束下一个四阶线性系统的时间最优控制
17
作者 朱尚伟 李训经 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期169-174,共6页
在逐点状态约束下,最优控制问题的求解是很困难的,已有的最大值原理和形态规划理论很难用来求解在逐点状态约束下最优控制问题.本文讨论逐点状态约束下一个四阶线性系统的时间最优控制问题.我们采用转换的方法给出了最优时间与最优控制... 在逐点状态约束下,最优控制问题的求解是很困难的,已有的最大值原理和形态规划理论很难用来求解在逐点状态约束下最优控制问题.本文讨论逐点状态约束下一个四阶线性系统的时间最优控制问题.我们采用转换的方法给出了最优时间与最优控制的具体表达式. 展开更多
关键词 逐点状态约束 时间最控制 最优轨线
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时间最优理论在机械手控制中的应用
18
作者 李慧 孔令云 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第6期137-139,142,共4页
随着机械手在制造工业上越来越广泛的应用,工艺环境对其控制性能也提出了越来越高的要求,包括提高响应快速性和改善跟踪精度等。针对传统PID控制器超调量过大、转换时间过长等缺点,提出了一种基于时间最优理论的控制算法。在能量约束条... 随着机械手在制造工业上越来越广泛的应用,工艺环境对其控制性能也提出了越来越高的要求,包括提高响应快速性和改善跟踪精度等。针对传统PID控制器超调量过大、转换时间过长等缺点,提出了一种基于时间最优理论的控制算法。在能量约束条件下,求取了最优控制律下机械手作动所需要的最小时间表达式。计算机仿真结果表明,相比传统的PID控制方案,所提出的控制方案可实现机械手较快地精确跟踪,因而提高了产品性能,优化了设计流程,同时具有较高的应用价值。 展开更多
关键词 机械手 最优控制 时间最 PID 精确跟踪
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过载和攻击时间约束下的非线性最优制导方法 被引量:3
19
作者 王坤 段欣然 +1 位作者 陈征 黎军 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期649-657,共9页
考虑导弹过载受限条件下,对以期望时间为攻击目标的非线性最优制导问题进行了研究。首先,建立了非线性最优制导问题的理论模型,基于庞特里亚金极大值原理和饱和函数方法建立了最优轨迹的最优性条件。其次,根据最优性条件和哈密尔顿轨迹... 考虑导弹过载受限条件下,对以期望时间为攻击目标的非线性最优制导问题进行了研究。首先,建立了非线性最优制导问题的理论模型,基于庞特里亚金极大值原理和饱和函数方法建立了最优轨迹的最优性条件。其次,根据最优性条件和哈密尔顿轨迹参数化方法,建立了最优轨迹的参数化微分方程组,使得通过数值积分即可生成从飞行状态到最优制导指令映射关系的数据集。然后,通过前馈神经网络对上述映射关系进行近似,实现了非线性最优制导指令的毫秒量级实时生成。最后,通过数值仿真验证了所提非线性最优制导指令生成方法的有效性。 展开更多
关键词 过载约束 攻击时间控制 非线性最优制导 哈密尔顿轨迹参数化 前馈神经网络
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欠驱动航天器姿态机动时间-能量最优控制研究 被引量:1
20
作者 石青鑫 戈新生 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期349-355,506,共8页
针对由动量飞轮作为执行机构的欠驱动航天器,研究以飞轮角加速度作为控制输入的航天器大角度姿态机动问题。利用四元数描述欠驱动航天器的姿态运动学模型,分别以时间最优控制、时间-能量最优控制作为目标函数进行了基于Chebyshev-Gauss(... 针对由动量飞轮作为执行机构的欠驱动航天器,研究以飞轮角加速度作为控制输入的航天器大角度姿态机动问题。利用四元数描述欠驱动航天器的姿态运动学模型,分别以时间最优控制、时间-能量最优控制作为目标函数进行了基于Chebyshev-Gauss(CG)伪谱法的优化设计和讨论。采用Clenshaw-Curtis积分近似得到了性能指标函数中的积分项,应用重心拉格朗日插值逼近状态变量和控制变量,将连续最优控制问题进行离散,转变为一个非线性规划(NLP)的问题,NLP问题则可应用序列二次规划方法计算。两种目标函数优化的结果均使系统从初始姿态机动到终端姿态,终端角速度也都达到了预定值,对比发现时间-能量最优结果的能耗值比时间最优的能耗值小,但其机动耗时较长。 展开更多
关键词 Chebyshev-Gauss伪谱法 欠驱动航天器 姿态机动 时间最 时间-能量最优控制
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