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基于强化学习-模型预测控制(RL-MPC)的分布式储能协同一次调频控制方法
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作者 马骞 肖亮 +4 位作者 程冰 高琴 刘春晓 朱益华 李成翔 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第8期3138-3148,共11页
为改善配电网频率特性,充分发挥分布式储能系统的快速响应优势,提出了一种基于强化学习-模型预测控制(reinforcement learning-model predictive control,RL-MPC)的分布式储能协同一次调频控制方法。首先根据分布式储能的频率响应特性... 为改善配电网频率特性,充分发挥分布式储能系统的快速响应优势,提出了一种基于强化学习-模型预测控制(reinforcement learning-model predictive control,RL-MPC)的分布式储能协同一次调频控制方法。首先根据分布式储能的频率响应特性、荷电状态(SOC)、功率控制策略,建立了含分布式储能并网的一次调频控制模型;然后通过构建分层混合控制架构,上层采用深度强化学习(deep reinforcement learning,DRL)动态优化MPC权重矩阵,实时感知频率偏差、变化率及储能荷电状态分布熵值,下层采用分布式MPC滚动求解多节点储能出力序列,并引入图注意力网络(graph attention network,GAT)实现通信拓扑自适应优化,降低分布式储能协同控制的计算复杂度,提升策略泛化能力;最后通过Matlab/Simulink仿真验证了所提方法能够有效提升分布式储能的一次调频响应速度和控制精度,增强电力系统的稳定性。 展开更多
关键词 分布式储能 调频 模型预测控制 强化学习 图注意力网络
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基于多智能体模型预测(AMPC)的车辆横摆稳定性控制 被引量:1
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作者 赵柯帆 裴晓飞 +1 位作者 陈祯福 项鸿博 《汽车工程》 北大核心 2025年第3期481-488,507,共9页
随着汽车主动安全技术的快速发展,现代电动汽车底盘电控单元迎来爆炸式增长。为提高底盘主动安全控制的实时性与准确性,针对底盘电控单元的快速增长以及控制系统集成化程度低、多目标协同优化的耦合冲突问题,本文首先建立了基于多智能体... 随着汽车主动安全技术的快速发展,现代电动汽车底盘电控单元迎来爆炸式增长。为提高底盘主动安全控制的实时性与准确性,针对底盘电控单元的快速增长以及控制系统集成化程度低、多目标协同优化的耦合冲突问题,本文首先建立了基于多智能体(multi-agent based,MAB)的底盘系统集成控制架构,提出一种集成前、后轮主动转向系统和差动制动系统的控制体系;其次在此基础上,建立了每个智能体的状态方程以及其对车辆质心的贡献度模型,并结合模型预测控制考虑约束的特点,设计了包含全局状态跟踪误差和局部控制努力的代价函数,同时考虑执行器约束与地面摩擦椭圆约束;最后,每个智能体通过各自贡献度的动态信息交互实现其协同控制。研究结果表明:本文所提出的基于多智能体模型预测的车辆稳定性控制方法,在高低路面附着和大曲率弯道的行驶工况下,相比于各主动安全单元独立控制在横摆稳定性方面有明显的提升,具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 多智能体 模型预测控制 稳定性控制 主动转向 差动制动
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基于GRU-NN预测模型的压电作动器MPC-KAN控制方法 被引量:1
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作者 郭辰星 李自成 徐瑞瑞 《压电与声光》 北大核心 2025年第1期157-162,171,共7页
为了提高压电作动器(PEAs)的轨迹跟踪性能,提出了一种基于门控递归单元(GRU)神经网络(NN)预测模型的Kolmogorov-Arnold网络前馈模型预测控制(MPC-KAN)。与神经网络逆模型控制不同,该方法使用GRU-NN正向建模,并根据模型预测结果调整模型... 为了提高压电作动器(PEAs)的轨迹跟踪性能,提出了一种基于门控递归单元(GRU)神经网络(NN)预测模型的Kolmogorov-Arnold网络前馈模型预测控制(MPC-KAN)。与神经网络逆模型控制不同,该方法使用GRU-NN正向建模,并根据模型预测结果调整模型预测控制(MPC)的输出。首先,根据线性化模型选择GRU-NN的训练输入特征,并训练该网络。然后,为了提高优化效果和缩短优化时间,将麻雀搜索算法(SSA)用作MPC优化器,并建立Kolmogorov-Arnold网络(KAN)以替代SSA优化。该方法的有效性在PEAs平台上得到验证,与传统方法相比,控制精度提高了约30%。 展开更多
关键词 压电陶瓷作动器 高精度跟踪 模型预测控制 GRU网络 KAN网络
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基于模型预测控制的无人车编队避障方法 被引量:4
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作者 张硕 吴雨洋 +3 位作者 汪洋 王一全 崔星 宿玉康 《北京理工大学学报》 EI CAS 北大核心 2025年第1期34-41,共8页
为研究障碍物环境下基于模型预测控制的无人车编队避障方法,建立了包含虚拟智能体状态的编队避障函数,使避障问题容易用优化方法求解.在无人车编队内部引入优先级策略实现编队内部避碰,并通过动态事件触发机制减小无人车之间通讯带宽占... 为研究障碍物环境下基于模型预测控制的无人车编队避障方法,建立了包含虚拟智能体状态的编队避障函数,使避障问题容易用优化方法求解.在无人车编队内部引入优先级策略实现编队内部避碰,并通过动态事件触发机制减小无人车之间通讯带宽占用.对该方法进行了计算机仿真验证,在给定多边形障碍物环境下,使用领导者-追随者架构执行编队行驶任务,并借助事件触发器实现间歇通讯.结果表明,相较于传统方法,所设计的编队控制器能够提高带宽约束下无人车编队行驶安全性. 展开更多
关键词 编队控制 模型预测控制 动态事件触发机制 无人车避障
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基于分层模型预测控制的含风电电力系统恢复在线决策方法 被引量:2
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作者 顾雪平 魏佳俊 +2 位作者 白岩松 李少岩 刘玉田 《电工技术学报》 北大核心 2025年第5期1471-1486,共16页
在“双碳”背景下,电力系统的风电渗透率不断提升,风电机组对大停电后系统恢复过程的影响日益显著。为应对风电出力不确定性对恢复过程的影响,该文提出了一种基于分层模型预测控制的电力系统恢复在线决策方法。首先,为满足不同的恢复决... 在“双碳”背景下,电力系统的风电渗透率不断提升,风电机组对大停电后系统恢复过程的影响日益显著。为应对风电出力不确定性对恢复过程的影响,该文提出了一种基于分层模型预测控制的电力系统恢复在线决策方法。首先,为满足不同的恢复决策需求,引入分层控制结构,将恢复任务解耦,以动态更新的风电预测信息为基础,提出基于两种滚动机制的双层滚动优化策略:上层考虑元件恢复次序的后效性,采用前瞻到底滚动机制进行元件恢复次序决策;下层考虑风电预测精度近高远低的实际,采用滑动时间窗口滚动机制进行发电机组出力计划和负荷恢复计划决策。然后,在反馈校正环节,根据实测风电数据,建立储能等灵活性资源的实时调度模型并修正风电功率预测。最后,通过修改的新英格兰39节点系统和实际系统算例验证所提方法的有效性与实用性。 展开更多
关键词 模型预测控制 大停电 风电不确定性 滚动机制 在线恢复 实时校正
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永磁轮毂电机最优磁链矢量无权重价值函数模型预测转矩控制 被引量:1
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作者 朱孝勇 乙峰 +3 位作者 张超 杜怿 徐磊 张丽 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第2期736-747,I0028,共13页
永磁轮毂电机的外转子通常与轮辋轮胎直接相联结,相比内转子永磁驱动电机,转动惯量较大,其速度响应明显滞后负载变化。因此,复杂运行工况下,永磁轮毂电机驱动系统转速不稳定,电动车辆行走路径易出现偏移。为解决轮毂驱动下电动车辆的这... 永磁轮毂电机的外转子通常与轮辋轮胎直接相联结,相比内转子永磁驱动电机,转动惯量较大,其速度响应明显滞后负载变化。因此,复杂运行工况下,永磁轮毂电机驱动系统转速不稳定,电动车辆行走路径易出现偏移。为解决轮毂驱动下电动车辆的这一固有技术难题,提出一种磁链为唯一约束条件的无权重价值函数模型预测转矩控制(model predictive torque control,MPTC)策略,可实现复杂多变动态工况下电动车辆稳定运行的工作需求。所提价值函数将转矩、定子磁链幅值约束统一为定子磁链矢量的优化,消除了权重系数的整定,提高了复杂运行工况下轮毂电机的反应速度。同时,引入有效电压矢量与零电压矢量切换瞬间的定子磁链,以此为评估依据选择最优电压矢量,可降低转矩与定子磁链脉动,从而提高轮毂电机转速控制精度。实验验证了控制方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 永磁轮毂电机 模型预测转矩控制 最优占空比 无权重系数 快速响应
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基于矢量分类的NPC型三电平双三相PMSM的改进模型预测电压控制 被引量:2
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作者 袁庆庆 步凡 +1 位作者 谢晓彤 夏鲲 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第2期758-768,I0030,共12页
多电平多相电机驱动系统存在电压矢量数目多、冗余复杂及多目标非线性约束等问题。以二极管钳位型三电平六相逆变器驱动双三相永磁同步电机为研究对象,以电机谐波电流抑制和逆变器直流侧中点电位平衡控制为目标,提出一种基于电压矢量三... 多电平多相电机驱动系统存在电压矢量数目多、冗余复杂及多目标非线性约束等问题。以二极管钳位型三电平六相逆变器驱动双三相永磁同步电机为研究对象,以电机谐波电流抑制和逆变器直流侧中点电位平衡控制为目标,提出一种基于电压矢量三角区域分类的改进模型预测电压控制策略。首先,以基波子平面大投影幅值为原则,对729个电压矢量进行初筛;接着,基于三角区域分类方法对筛选后的电压矢量进行分类,并对期望电压进行所属三角区域定位、确定候选矢量。设计满足电机定子电流谐波抑制及逆变器中点电位平衡控制的目标函数;根据电机数学模型和逆变器特征研究多目标控制权重因子的理论设计方法。不同工况下的有效性及对比实验表明,所研究的控制策略不仅能改善多电平多相电机驱动系统的多目标控制性能,还能有效降低控制器计算负担。 展开更多
关键词 二极管钳位型三电平六相逆变器 双三相永磁同步电机 矢量分类 谐波电流 中点电位 模型预测电压控制 权重因子
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基于双扰动观测器的开关磁阻电动机模型预测控制实验平台研究 被引量:1
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作者 昝小舒 朱震宇 +3 位作者 于书韵 徐瑞东 冷旭东 王怀庆 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第7期26-32,共7页
为了提高开关磁阻电动机驱动系统的控制精度,提出一种基于双扰动观测器的模型预测控制(MPC)策略。将单扰动观测器引入模型预测控制策略,实现系统低频扰动的补偿;同时,引入通信扰动观测器以实现对时延扰动补偿。基于此策略,设计出一种基... 为了提高开关磁阻电动机驱动系统的控制精度,提出一种基于双扰动观测器的模型预测控制(MPC)策略。将单扰动观测器引入模型预测控制策略,实现系统低频扰动的补偿;同时,引入通信扰动观测器以实现对时延扰动补偿。基于此策略,设计出一种基于双扰动观测器的开关磁阻实验平台,并对其进行仿真和实验验证。实验结果表明,该样机具有更好的鲁棒性和动态性能。此外,该平台有助于学生理解电力电子设备的特性及其应用,锻炼学生的实践操作能力,从而提升相关课程的教学质量。 展开更多
关键词 开关磁阻电动机 模型预测控制 双扰动观测器 实践操作
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永磁同步电机双矢量模型预测控制的计算量优化方法研究 被引量:1
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作者 徐奇伟 龙学汉 +3 位作者 苗轶如 王益明 涂郁潇颖 汤梦阳 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第5期19-30,共12页
双矢量模型预测控制策略可同时兼顾开关损耗与稳态性能,但是其矢量确定方法与占空比计算过程相对复杂,需要较大的计算量。因此,本文面向电压源型PMSM驱动系统,提出一种可降低计算量的双矢量模型预测电流控制方法。在电机稳态运行时,将... 双矢量模型预测控制策略可同时兼顾开关损耗与稳态性能,但是其矢量确定方法与占空比计算过程相对复杂,需要较大的计算量。因此,本文面向电压源型PMSM驱动系统,提出一种可降低计算量的双矢量模型预测电流控制方法。在电机稳态运行时,将第一最优矢量备选范围缩小至上一控制周期所采用的第一有效矢量及其相邻的两个矢量,再依次代入代价函数确定第一有效矢量,从而将比较次数从六次减小至三次。然后将剩余两个矢量与零矢量作为第二备选矢量,分别以q轴电流无差拍为条件计算占空比,再依次代入代价函数,确定使代价函数最小的矢量组合与占空比。最后,分别搭建仿真模型与实验平台,对所提方法的稳定性、可行性与有效性进行验证。结果表明,所提模型预测控制在平均计算时间仅为15.3μs的前提下,可取得6.57%的电流总谐波畸变率,以及±0.4 N·m的转矩脉动,与其他模型预测控制方法相比,具有最优的稳态性能。 展开更多
关键词 模型预测电流控制 低计算量 永磁同步电机 矢量选择 占空比计算
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基于开关表三矢量模型预测转矩控制的飞轮储能控制策略
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作者 刘广忱 杨航宇 +6 位作者 陈禹 马丹 田桂珍 王顺利 王嫣 高正清 郭大海 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第8期140-149,共10页
本文提出一种基于开关表三矢量模型预测转矩控制的飞轮储能机侧变流器功率控制策略,通过功率外环、转速内环和转矩内环三闭环的控制结构,实现对飞轮储能精确高效的功率控制。利用加入开关表的三矢量模型控制,降低控制算法循环次数,消除... 本文提出一种基于开关表三矢量模型预测转矩控制的飞轮储能机侧变流器功率控制策略,通过功率外环、转速内环和转矩内环三闭环的控制结构,实现对飞轮储能精确高效的功率控制。利用加入开关表的三矢量模型控制,降低控制算法循环次数,消除控制器失稳风险,提高飞轮储能充放电可靠性。采用StarSim硬件在环实验验证该文所提出控制策略优越性。结果表明,使用基于开关表三矢量模型预测转矩控制的飞轮储能机侧变流器功率控制策略,稳态波动降低约78%,控制算法循环次数由最多12次转为最多8次,有效消除控制器失稳风险。 展开更多
关键词 飞轮储能 功率控制 三矢量 模型预测转矩控制 StarSim
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飞轮储能系统含参数辨识的双矢量交替顺序模型预测控制
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作者 张建伟 喻研 +2 位作者 温素芳 田桂珍 刘广忱 《太阳能学报》 北大核心 2025年第10期97-106,共10页
为提高飞轮储能系统中永磁同步电机的控制精度,提出一种改进的模型预测控制策略。首先通过转矩和磁链的代价函数交替优先评估消除权重系数并无需确定控制目标的优先级,能够有效平衡转矩和磁链的控制效果。随后,为降低飞轮储能电机的转... 为提高飞轮储能系统中永磁同步电机的控制精度,提出一种改进的模型预测控制策略。首先通过转矩和磁链的代价函数交替优先评估消除权重系数并无需确定控制目标的优先级,能够有效平衡转矩和磁链的控制效果。随后,为降低飞轮储能电机的转矩和磁链脉动,设计双矢量合成的方法,简化占空比计算过程。此外,为提高系统的参数鲁棒性,采用最小二乘法对电机参数实现准确辨识并实时更新控制器参数,最后通过实验验证所提控制策略在飞轮储能系统充放电工况下的可行性和有效性。 展开更多
关键词 储能 模型预测控制 飞轮储能系统 永磁同步电机 参数辨识
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驾驶机器人车辆横向轨迹跟踪的改进模型预测控制
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作者 王韬 惠怡静 +2 位作者 张庆余 赵磊 牛文铁 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第3期389-398,共10页
为实现较高速行驶情况下驾驶机器人驾驶车辆进行横向轨迹跟踪,设计了一种基于动态杂交粒子群算法求解的非线性模型预测控制器。首先,简化转向机器人与车辆转向系统,建立车辆动力学模型。其次,应用双参数精确罚函数法将非线性有约束优化... 为实现较高速行驶情况下驾驶机器人驾驶车辆进行横向轨迹跟踪,设计了一种基于动态杂交粒子群算法求解的非线性模型预测控制器。首先,简化转向机器人与车辆转向系统,建立车辆动力学模型。其次,应用双参数精确罚函数法将非线性有约束优化函数转换为非线性无约束优化函数。在此基础上,将驾驶机器人作为下层控制器,应用动态杂交粒子群算法对优化函数进行求解。最后,基于Simulink/CarSim和RT-LAB硬件仿真,验证了改进的模型预测控制器具有较高的跟踪精度和行驶平稳性。 展开更多
关键词 模型预测控制 驾驶机器人 轨迹跟踪控制 粒子群算法
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基于模型预测控制的高精度混合视觉伺服机械臂控制方法
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作者 刘新 王辉 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期2266-2277,共12页
机械臂在各领域应用广泛,其控制系统对精度与稳定性方面的要求日益增加,然而,传统控制方法在复杂动态环境中的适应性不强。针对这一问题,本文提出一种基于模型预测控制的机械臂混合视觉伺服控制方法。首先,通过对混合视觉伺服系统进行建... 机械臂在各领域应用广泛,其控制系统对精度与稳定性方面的要求日益增加,然而,传统控制方法在复杂动态环境中的适应性不强。针对这一问题,本文提出一种基于模型预测控制的机械臂混合视觉伺服控制方法。首先,通过对混合视觉伺服系统进行建模,分析系统误差函数中旋转部分和平移部分的动态变化特性,推导误差与相机速度之间的关联关系模型。其次,提出一种基于模型预测控制的机械臂控制方法,通过结合系统误差和相机速度信息构建状态空间模型,实时预测系统的未来动态并优化控制输入,实现误差补偿和快速收敛。最后,在ViSP仿真平台和实物运动控制平台上分别进行验证。研究结果表明:与传统控制方法相比,所提出的方法有效降低了稳态误差,提高了控制精度,特别是在动态复杂环境中具有更强的抗干扰能力和适应性。 展开更多
关键词 机械臂 混合视觉伺服 模型预测控制 状态空间模型 最优控制
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基于模糊电流观测的DAB变换器无模型预测控制
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作者 张茂松 赵家新 +3 位作者 舒东胜 谢芳 王秀芹 余攀 《太阳能学报》 北大核心 2025年第10期536-543,共8页
在直流微电网中,针对双有源桥式DC-DC变换器(DAB)应用模型预测控制算法时参数失配会导致母线电压偏离的问题,提出一种基于模糊电流观测的无模型预测控制策略。首先利用正弦函数的周期性设计具有多稳定点的滑模观测器对输出电流进行模糊... 在直流微电网中,针对双有源桥式DC-DC变换器(DAB)应用模型预测控制算法时参数失配会导致母线电压偏离的问题,提出一种基于模糊电流观测的无模型预测控制策略。首先利用正弦函数的周期性设计具有多稳定点的滑模观测器对输出电流进行模糊观测,可有效提高观测器的响应速度。然后,将滑模观测器的观测值替代变换器预测模型中的电流值,通过参数敏感性分析发现所提方法可消除预测控制模型参数不匹配导致的稳态误差。最后,搭建系统仿真模型和样机平台验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 微电网 DC-DC变换器 模型预测控制 电流观测器
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无铁心管状永磁直线电机多分辨率鲁棒性模型预测推力控制
15
作者 徐磊 陈楠 +3 位作者 朱孝勇 范志祥 张超 孟盛龙 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第6期101-112,共12页
针对无铁心管状永磁同步直线(IT-PMSL)电机电流谐波和变摩擦力等扰动引起的推力和速度脉动问题,提出一种多分辨率鲁棒性模型预测推力控制策略。首先,考虑可变摩擦力影响,推导IT-PMSL电机的数学模型,分析该电机位置-速度-反电动势畸变影... 针对无铁心管状永磁同步直线(IT-PMSL)电机电流谐波和变摩擦力等扰动引起的推力和速度脉动问题,提出一种多分辨率鲁棒性模型预测推力控制策略。首先,考虑可变摩擦力影响,推导IT-PMSL电机的数学模型,分析该电机位置-速度-反电动势畸变影响规律。在此基础上,引入超螺旋滑模自适应律,搭建一种多分辨率磁链预测模型,在不同速度和位置下对IT-PMSL电机永磁磁链值进行计算,提高磁链计算速度和准确性的同时有效减小控制系统的计算负担,进而实现磁链和推力的在线预测。接着,利用载荷角构造无权重系数的价值函数,避免价值函数的影响,有效提高模型预测推力控制的鲁棒性。最后,搭建IT-PMSL电机驱动控制系统,通过仿真和实验验证所提多分辨率模型预测推力控制的有效性。 展开更多
关键词 无铁心管状直线电机 永磁电机 多分辨率 磁链预测模型 模型预测推力控制 超螺旋滑模自适应律
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基于间隙度量和模糊控制的漂浮式风电机组变权重多模型预测控制研究
16
作者 刘颖明 马振洪 +2 位作者 王晓东 焦一飞 李长川 《太阳能学报》 北大核心 2025年第9期189-197,共9页
该文以NREL5MW半潜漂浮式风电机组为研究对象,通过机理和动力学分析构建非线性模型,采用在线参数辨识的方法建立不同工况下的线性变参数(LPV)模型,采用间隙度量理论简化线性模型数量,并与FAST模型进行对比,验证其准确性。提出一种基于... 该文以NREL5MW半潜漂浮式风电机组为研究对象,通过机理和动力学分析构建非线性模型,采用在线参数辨识的方法建立不同工况下的线性变参数(LPV)模型,采用间隙度量理论简化线性模型数量,并与FAST模型进行对比,验证其准确性。提出一种基于模糊变权重的多模型预测(Fuzzy-MPC)变桨控制器,引入卡尔曼滤波状态观测器实现状态量的估计,以减少功率波动和塔筒位移为目标函数,为提高控制器对不同工况的跟踪能力,采用模糊控制在线优化MPC目标函数权重系数,以实现其自适应控制。通过与FAST和定权重MPC控制器对比验证所设计控制器在平缓功率、减少塔筒位移和稳定机组姿态上的有效性。 展开更多
关键词 海上风电机组 模型预测控制 模糊控制 间隙度量 线性变参数模型
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考虑执行器特性的自适应预测时域MPC轨迹跟踪控制
17
作者 许男 尹卓 +1 位作者 张岳韬 郭孔辉 《汽车工程》 北大核心 2025年第10期1847-1860,共14页
为了充分发挥多执行器底盘在自动驾驶车辆轨迹跟踪控制中的动力学性能,本文提出了一种考虑执行器特性对车辆动力学状态影响的稳定性分析方法,并据此设计了预测时域随稳定裕度自适应变化的模型预测(model predictive control,MPC)轨迹跟... 为了充分发挥多执行器底盘在自动驾驶车辆轨迹跟踪控制中的动力学性能,本文提出了一种考虑执行器特性对车辆动力学状态影响的稳定性分析方法,并据此设计了预测时域随稳定裕度自适应变化的模型预测(model predictive control,MPC)轨迹跟踪控制器。针对集成了前后轮主动转向(active front wheel steering-active rear wheel steering,AFS-ARS)的自动驾驶车辆,首先在能量相平面中分析了在执行器影响下的车辆动力学状态变化趋势,结合李雅普诺夫第二法,根据执行器作用下动力学状态变化矢量与前后轮胎力饱和约束的关系确定了一种新型稳定包络边界。然后基于车辆在轨迹跟踪过程中稳定裕度的变化设计了一种自适应预测时域计算方法,结合面向控制的非线性轮胎模型UniTire-Ctrl建立了MPC轨迹跟踪控制器。CarSim-Simulink的联合仿真结果表明,本文提出的新型稳定包络边界更适合考虑执行器特性的车辆稳定边界的估计,并且据此设计的自适应预测时域MPC轨迹跟踪控制器能较好地平衡轨迹跟踪精度与车辆操纵稳定性的关系。 展开更多
关键词 多执行器底盘 模型预测控制 轨迹跟踪控制 拓展稳定性边界 预测时域
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考虑道路曲率的智能车辆路径跟踪模型预测控制
18
作者 孔慧芳 朱文祥 张倩 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第8期1434-1441,共8页
针对智能车辆在城市结构化道路中,由于道路曲率变大,车辆驶入弯道车速过高,导致车辆跟踪路径精度低、稳定性差的问题,提出一种引入车速调节机制的路径跟踪控制策略。在建立车辆动力学模型的基础上,给出了弯道最大安全车速的确定方法,考... 针对智能车辆在城市结构化道路中,由于道路曲率变大,车辆驶入弯道车速过高,导致车辆跟踪路径精度低、稳定性差的问题,提出一种引入车速调节机制的路径跟踪控制策略。在建立车辆动力学模型的基础上,给出了弯道最大安全车速的确定方法,考虑道路曲率对于车辆路径跟踪精度的影响,引入道路曲率因子,基于最大安全车速设计了车辆的行驶速度。采用线性模型预测控制实现了速度调节机制下的路径跟踪。利用Simulink与Carsim软件对本文提出的控制策略进行了联合仿真验证,结果表明,所提出的控制策略能根据道路曲率实时调节车速,提高车辆在双移线工况与大曲率工况下的路径跟踪精确性与行驶稳定性。 展开更多
关键词 路径跟踪 智能车辆 道路曲率 车速调节 模型预测控制
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带有扰动观测模型预测控制的水下无人航行器对接控制
19
作者 张伟 王强 +2 位作者 吴奇阳 郑岩 杜雪 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第4期634-642,共9页
为实现水下无人航行器的回收,本文将回收中的动态对接问题转换为水下无人航行器与母船的位姿同步控制问题。在水下无人航行器动态对接母船存在外界扰动的情况下,设计了带有扰动观测器的非线性模型预测控制方案。对水下无人航行器的五自... 为实现水下无人航行器的回收,本文将回收中的动态对接问题转换为水下无人航行器与母船的位姿同步控制问题。在水下无人航行器动态对接母船存在外界扰动的情况下,设计了带有扰动观测器的非线性模型预测控制方案。对水下无人航行器的五自由度模型加入相对于惯性系的恒定或缓慢变化的扰动,利用非线性扰动观测器对这些扰动进行估计,并将其输入到模型预测中来增强控制器的鲁棒性。研究表明:通过求解非线性优化问题得到最优控制,使得水下无人航行器能够和母船的位姿保持一致,完成对接过程。本文控制器能够有效抵抗外界扰动,提高对接任务的控制精度。 展开更多
关键词 水下无人航行器 动态对接 位姿同步控制 外界扰动 估计 鲁棒性 非线性模型预测控制 非线性扰动观测器 非线性优化问题 最优控制
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基于非线性模型预测控制的拖挂车系统泊车轨迹规划方法
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作者 杨毅 贾博铂 +2 位作者 高亮 李岱伟 谢杉杉 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第2期179-188,共10页
拖挂车是欠驱动与非完整约束高度耦合的非线性系统,具有状态维度高、约束复杂、内部稳定性差等特点,导致其泊车轨迹规划的求解时间长。因此,设计了一种基于非线性模型预测控制的拖挂车泊车轨迹规划方法,通过融合系统多元约束,构建优化问... 拖挂车是欠驱动与非完整约束高度耦合的非线性系统,具有状态维度高、约束复杂、内部稳定性差等特点,导致其泊车轨迹规划的求解时间长。因此,设计了一种基于非线性模型预测控制的拖挂车泊车轨迹规划方法,通过融合系统多元约束,构建优化问题,规划无碰撞的泊车轨迹。为加速优化问题的求解,首先,在系统的高维状态空间中使用结合Reed-Shepp(RS)曲线的改进快速扩展随机树(RRT*-RS)进行随机采样,以RS曲线满足反向行驶的特性,找到一条近似最优路径作为优化问题热启动的参考解。然后,在求解优化问题时,选用近似平均牛顿法以节约求解时间,提升系统实时性。最后,进行了倒库泊车、侧方泊车、多障碍物等场景实验仿真验证,仿真结果表明所提方法在不同场景下均可实现拖挂车泊车快速轨迹规划,求解时间与传统内点法和序列二次规划法相比均有40%以上的提升。 展开更多
关键词 拖挂车系统 自主泊车 轨迹规划 非线性模型预测控制 近似平均牛顿法
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