基于Anytime算法的模型预测控制器的优化反馈调度 被引量：2

1

作者 周平方 谢剑英 邓小龙 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期39-43,共5页

模型预测控制器可以实现为具有Anytime算法特征的模型预测控制(MPC)任务,它允许在执行时间和控制性能之间进行折衷.文中针对一组MPC任务,提出一种优化反馈调度算法(FS-CBS),在有限处理器时间约束范围内使全局控制性能最大化.该算法为每... 模型预测控制器可以实现为具有Anytime算法特征的模型预测控制(MPC)任务,它允许在执行时间和控制性能之间进行折衷.文中针对一组MPC任务,提出一种优化反馈调度算法(FS-CBS),在有限处理器时间约束范围内使全局控制性能最大化.该算法为每个MPC任务分配了一个恒定带宽服务器(CBS),并对CBS所预定的处理器时间进行动态调节,同时通过约束条件保证整个任务集的可调度性和各组分的稳定性.仿真结果表明,该算法对MPC运行时的执行时间变化不敏感,明显优于基本的CBS算法. 展开更多

关键词 实时控制系统 反馈 调度 模型预测控制器 恒定带宽服务器

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基于累积平方误差-总平方波动指标的模型预测控制器性能评价及自愈 被引量：3

2

作者 张浩 赵众 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期166-176,共11页

本文针对模型预测控制器实际投运中遇到性能下降问题,提出了一种基于累积平方误差(ISE)–总平方波动(TSV)指标的模型预测控制器性能评价及自愈方法.先基于累积平方误差(ISE)和总平方波动(TSV)指标对模型预测控制器进行实时性能评价,再... 本文针对模型预测控制器实际投运中遇到性能下降问题,提出了一种基于累积平方误差(ISE)–总平方波动(TSV)指标的模型预测控制器性能评价及自愈方法.先基于累积平方误差(ISE)和总平方波动(TSV)指标对模型预测控制器进行实时性能评价,再根据无限时域模型预测控制器(MPC)的逆特性,基于ISE–TSV指标的分析,提出了一种MPC控制器的鲁棒自愈方法.在二级倒立摆的模型预测控制仿真与实验结果证明了所提自愈方法的可行性及有效性. 展开更多

关键词 模型预测控制器 控制器性能评价 控制器参数自愈 累积平方误差–总平方波动指标 鲁棒性

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一种用于液压伺服系统位置跟踪的混合模型预测控制器设计 被引量：8

3

作者 王向才 《机床与液压》 北大核心 2020年第8期132-136,共5页

为了提高液压伺服系统对目标位置的跟踪准确度,设计一种用于液压伺服系统位置跟踪的混合模型预测控制器。首先,通过对液压伺服系统建模,分析其组成结构,建立液压缸与伺服阀的运动学模型。然后,对传统模型预测控制器的工作状态进行分析,... 为了提高液压伺服系统对目标位置的跟踪准确度,设计一种用于液压伺服系统位置跟踪的混合模型预测控制器。首先,通过对液压伺服系统建模,分析其组成结构,建立液压缸与伺服阀的运动学模型。然后,对传统模型预测控制器的工作状态进行分析,获取其对应的线性时不变模型。并在传统模型预测控制器的基础上,利用通过布谷鸟搜索算法改进的PID控制器,设计了混合模型预测控制器。最后,利用所设计的混合模型预测控制器,对阶跃、方波以及不规则信号产生的目标位置轨迹进行了跟踪测试。测试结果显示:所设计的混合模型预测控制器不仅能够跟踪多种信号产生的目标位置轨迹,而且跟踪准确度较高、波动性较小;混合模型预测控制器在跟踪阶跃、方波以及不规则信号产生的目标位置轨迹时,相比传统模型预测控制器的跟踪结果,最大偏离度分别减小了6.77%、17.39%、19.64%,说明所设计的混合模型预测控制器能够控制液压伺服系统对目标位置进行良好的跟踪。 展开更多

关键词 液压伺服系统 位置跟踪 布谷鸟搜索算法 混合模型预测控制器

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一种用于电液防抱死制动系统的显式非线性模型预测控制器设计 被引量：3

4

作者 李超 宁萍 《机床与液压》 北大核心 2021年第4期116-119,145,共5页

为实现对车辆制动过程进行快速且稳定的控制,设计一种用于电液防抱死制动系统的显式非线性模型预测控制器。通过对电液防抱死制动系统进行分析,明确电液防抱死制动系统的工作过程。在考虑系统参数的基础上,设计显式非线性模型预测控制... 为实现对车辆制动过程进行快速且稳定的控制,设计一种用于电液防抱死制动系统的显式非线性模型预测控制器。通过对电液防抱死制动系统进行分析,明确电液防抱死制动系统的工作过程。在考虑系统参数的基础上,设计显式非线性模型预测控制器。将显式非线性模型预测控制器融入到电液防抱死制动控制系统中,以计算调节扭矩。同时利用状态预测器和缓冲器补偿电液防抱死制动系统的死区时间,从而提高制动过程的效率及稳定性,解决电液防抱死制动系统的非线性最优控制问题。实验结果表明:与逻辑门限控制方法相比,该显式非线性模型预测控制器对车辆进行制动控制时,具有更好的实时性和稳定性。 展开更多

关键词 电液防抱死系统 显式非线性模型预测控制器 死区时间 最优控制

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基于模型预测控制高速磁浮单电磁铁悬浮系统仿真分析

5

作者 郭旭腾 王春江 +2 位作者 唐志远 江守亮 刘宁 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第8期152-157,163,共7页

[目的]现有的高速磁浮悬浮控制器多采用PID(比例-积分-微分)控制器,但由于磁浮系统具有强非线性和开环不稳定性,传统PID控制难以满足性能要求。为提升控制性能,特开展基于MPC(模型预测控制)的高速磁浮单电磁铁悬浮系统仿真研究。[方法]... [目的]现有的高速磁浮悬浮控制器多采用PID(比例-积分-微分)控制器,但由于磁浮系统具有强非线性和开环不稳定性,传统PID控制难以满足性能要求。为提升控制性能,特开展基于MPC(模型预测控制)的高速磁浮单电磁铁悬浮系统仿真研究。[方法]基于反馈线性化镇定方法建立常导高速磁浮单电磁铁的线性化镇定模型和状态反馈镇定控制器(以下简称“FK”);在此基础上开发高速磁浮单电磁铁MPC控制器;通过Matlab/Simulink软件仿真平台,进行MPC控制器参数优化,并对比分析FK、PID和MPC三种控制器在多参数响应、2kN阶跃干扰下的稳定性、响应速度及鲁棒性等性能指标。[结果及结论]MPC控制器在稳定时间方面仅为PID和FK控制器的1/10,同时在超调量、鲁棒性和抗干扰能力等方面均表现出显著优势。 展开更多

关键词 高速磁浮 模型预测控制器 系统仿真 状态反馈镇定控制器 MATLAB/SIMULINK

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五相感应电机变采样周期模型预测控制策略 被引量：1

6

作者 陈会鸽 王双岭 《电源学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期318-326,338,共10页

针对无调制模块的模型预测控制器MPC(model predictive controller)存在的谐波含量高问题,提出1种新型基于模型的变采样周期MPC策略,并将其应用于五相感应电机驱动系统。分析了MPC对时间固定离散化所带来的问题,而引入调制或调制替代来... 针对无调制模块的模型预测控制器MPC(model predictive controller)存在的谐波含量高问题,提出1种新型基于模型的变采样周期MPC策略,并将其应用于五相感应电机驱动系统。分析了MPC对时间固定离散化所带来的问题,而引入调制或调制替代来解决此问题将使控制系统复杂度增加,故遵循更简单、自然的思路,基于追击算法来改变采样间隔,结合MPC确定最优控制动作和实施时间,实现变采样周期MPC方案。利用五相感应电机驱动系统开展实验,实验结果验证了新型变采样周期MPC优良的参考跟踪和电流谐波性能。 展开更多

关键词 模型预测控制器 数字控制系统 变采样周期 追击算法 五相感应电机

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反激变换器的输出反馈模型预测控制仿真研究 被引量：2

7

作者 管雪梅 吴马超 +1 位作者 魏艳秀 王子龙 《计算机应用与软件》 北大核心 2021年第10期100-106,共7页

针对反激变换器的输出电压稳定性问题,提出一种输出反馈模型预测控制方法。建立双线性模型,设计状态反馈和输出反馈模型预测控制器,增加Luenberger-type型观测器确保状态估测动态误差是全局指数稳定;外环PI控制旨在消除电压偏移误差。... 针对反激变换器的输出电压稳定性问题,提出一种输出反馈模型预测控制方法。建立双线性模型,设计状态反馈和输出反馈模型预测控制器,增加Luenberger-type型观测器确保状态估测动态误差是全局指数稳定;外环PI控制旨在消除电压偏移误差。给出系统存在输入电压和存在输入约束条件下的电感电流全局收敛的闭环稳定性分析。仿真结果表明,相比于PID控制,该方法在保证系统全局稳定性的同时,可以实现系统误差在有限时间内收敛,控制精度能达0.22%,提高了系统的鲁棒性和快速性。 展开更多

关键词 反激变换器 双线性模型 状态反馈模型预测控制器 Luenberger-type型观测器 输出反馈模型预测控制器 PI控制

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港口重载AGV转向稳定性容错控制策略

8

作者 刘璇 刘玉卿 +2 位作者 王子航 张明路 张建华 《计算机集成制造系统》 北大核心 2025年第1期47-55,共9页

针对四轮独立驱动与转向(4WID-4WIS)型港口重载自动导引车(AGV)常见的驱动电机失效情况,提出了三层控制结构的容错控制策略来进行转向稳定性容错控制。上层控制模块设计为模型预测控制器(MPC)与PI车速跟随控制器,实现港口AGV的路径跟踪... 针对四轮独立驱动与转向(4WID-4WIS)型港口重载自动导引车(AGV)常见的驱动电机失效情况,提出了三层控制结构的容错控制策略来进行转向稳定性容错控制。上层控制模块设计为模型预测控制器(MPC)与PI车速跟随控制器,实现港口AGV的路径跟踪;中层控制模块设计为横摆角速度、质心侧偏角RBF神经网络鲁棒滑模控制器,用来计算出最佳附加横摆力矩;下层控制模块设计为失效分配策略,对力矩进行重新分配。最后,搭建了CarMaker测试平台,通过实验验证了容错控制策略的有效性与优越性。 展开更多

关键词 港口重载AGV 模型预测控制器 PI车速跟随控制器 RBF神经网络 滑模控制 失效分配

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叠堆式超磁致伸缩致动器的模型预测滑模控制 被引量：4

9

作者 何忠波 荣策 +2 位作者 周景涛 薛光明 郑佳伟 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1680-1690,共11页

根据新型电液伺服阀的驱动要求,设计了叠堆式超磁致伸缩致动器(SGMA),为补偿其固有的非线性,提高位移输出精度,研究了SGMA的控制策略,并对控制策略进行了仿真和实验验证。首先,采用永磁体和GMM棒交替排布的结构形式设计了SGMA,有助于提... 根据新型电液伺服阀的驱动要求,设计了叠堆式超磁致伸缩致动器(SGMA),为补偿其固有的非线性,提高位移输出精度,研究了SGMA的控制策略,并对控制策略进行了仿真和实验验证。首先,采用永磁体和GMM棒交替排布的结构形式设计了SGMA,有助于提高偏置磁场的均匀性;然后,根据SGMA的结构特点,将其视为多自由度振动系统,建立了系统的位移输出模型;接着,在输出模型的基础上,结合模型预测控制与滑模控制策略,设计了模型预测滑模控制器;最后,进行了控制策略仿真和实验验证。实验结果表明,模型预测滑模控制器能够实现SGMA的精密控制。在阶跃控制实验中,系统稳定时间低于1.5ms,无超调和稳态误差;在正弦控制实验中,系统最大控制误差约为0.83μm,相对值约为6.9%,证明了控制策略的有效性。 展开更多

关键词 叠堆式超磁致伸缩致动器 多自由度输出模型 非线性 模型预测滑模控制器 实验验证

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直驱XY平台伺服系统预测鲁棒轮廓跟踪控制 被引量：4

10

作者 赵希梅 赵久威 李洪谊 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期94-98,共5页

针对直驱XY平台中存在的系统延迟、系统参数变化、负载扰动等不确定性以及双轴之间的耦合问题,依据模型预测控制、扰动观测及解耦控制理论,设计了一种模型预测控制器(MPC)、扰动观测器(DOB)和交叉耦合控制器(CCC)相结合的预测鲁棒跟踪... 针对直驱XY平台中存在的系统延迟、系统参数变化、负载扰动等不确定性以及双轴之间的耦合问题,依据模型预测控制、扰动观测及解耦控制理论,设计了一种模型预测控制器(MPC)、扰动观测器(DOB)和交叉耦合控制器(CCC)相结合的预测鲁棒跟踪控制系统。利用MPC作为前馈控制器,通过模型预测、滚动优化和反馈校正提高系统的跟踪性能。DOB能够抑制系统参数变化及外部负载扰动等不确定性因素对系统伺服性能的影响,提高系统的鲁棒性能。CCC能补偿两轴间的轮廓误差,解决双轴间的耦合问题。仿真实验结果表明,所设计的系统具有快速准确的跟踪性能和较强的鲁棒性能。所提出的控制方案能够有效地减小系统的轮廓误差,进而提高了XY平台的轮廓加工精确度。 展开更多

关键词 直驱XY平台 模型预测控制器 扰动观测器 交叉耦合控制器 轮廓控制

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基于Sigmoid-ARX算法的汽油机转矩估计及预测控制

11

作者 李顶根 严索 从耀威 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 2014年第1期70-75,共6页

为提高在汽油机控制策略中的转矩估计的实时性和精度,设计了一种汽油机转矩预测模型。该模型使用了以Sigmoid为核函数的ARX算法,并利用赤池(Akaike)最终预测误差法(FPE)和标准均方根误差法,辨识实验测量的节气门开度和转速数据,以此来... 为提高在汽油机控制策略中的转矩估计的实时性和精度,设计了一种汽油机转矩预测模型。该模型使用了以Sigmoid为核函数的ARX算法,并利用赤池(Akaike)最终预测误差法(FPE)和标准均方根误差法,辨识实验测量的节气门开度和转速数据,以此来估计模型参数。利用该转矩模型,设计了一种模型预测控制器(MPC),并进行了验证试验。结果表明:在全工况范围内,该转矩模型的预测相对误差小于4.5%;控制超调量约为6%,能达到3 s内输出预期转矩150 Nm。因而,控制效果良好,实现了汽油机转矩的精确控制。 展开更多

关键词 汽油机 控制策略 转矩估计 模型预测控制器(MPC) ARX-Sigmoid算法

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基于改进人工势场法的无人车路径规划与跟踪控制 被引量：2

12

作者 郭明皓 姬鹏 黄海威 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2423-2434,共12页

针对无人车在换道超车复杂场景下躲避动态障碍物的工况,提出一种基于改进人工势场法的路径规划算法和基于模型预测控制器的跟踪控制策略。引入安全椭圆理论及预测距离概念调整势场影响区域,通过加入速度势场改变势场函数,解决车辆躲避... 针对无人车在换道超车复杂场景下躲避动态障碍物的工况,提出一种基于改进人工势场法的路径规划算法和基于模型预测控制器的跟踪控制策略。引入安全椭圆理论及预测距离概念调整势场影响区域,通过加入速度势场改变势场函数,解决车辆躲避动态障碍物的问题。以线性三自由度车辆动力学模型为基础,建立包含势场环境的模型预测控制器。通过CarSim/Simulink联合仿真验证算法的有效性。结果表明:该算法可有效解决传统势场法缺陷,提出的换道超车避障控制器对不同车速下的避障车辆跟踪效果良好,最大质心侧偏角均小于1°,前轮转角均在[-10°~10°]合理范围内,车辆能较好完成换道超车操作并且保持稳定性和安全性。 展开更多

关键词 无人车 改进人工势场法 路径规划 跟踪控制 模型预测控制器

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基于MPC和CCC的XY平台鲁棒跟踪控制

13

作者 赵希梅 孙显峰 戴朝辉 《制造技术与机床》 北大核心 2013年第2期68-71,共4页

针对XY平台伺服系统在位置定位过程中由于扰动、摩擦等因素造成的轮廓误差的问题,提出将模型预测控制器(MPC)和交叉耦合控制器(CCC)相结合的控制方法。预测控制器通过多步测试、滚动优化和反馈校正等方法对XY平台单轴的定位精度进行优化... 针对XY平台伺服系统在位置定位过程中由于扰动、摩擦等因素造成的轮廓误差的问题,提出将模型预测控制器(MPC)和交叉耦合控制器(CCC)相结合的控制方法。预测控制器通过多步测试、滚动优化和反馈校正等方法对XY平台单轴的定位精度进行优化,减小XY平台系统的跟踪误差。同时采用交叉耦合控制器对系统进行解耦,以解决两轴之间的耦合问题,进而减小系统的轮廓误差,提高系统的轮廓精度。最后通过仿真实验,验证所提出的控制方案是可行的,既保证了系统的鲁棒性,又提高了系统的跟踪精度,进而改善系统的轮廓加工精度。 展开更多

关键词 XY 平台 轮廓误差 模型预测控制器 交叉耦合控制器

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基于MYO手环的移动机器人交互控制系统

14

作者 占宏 孔海怡 杨辰光 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2021年第4期87-91,共5页

设计并开发了基于人体表面肌电信号的人—移动机器人交互控制系统。该系统在柔顺运动模式下,利用两个肌电采集仪—MYO手环采集操作者表面肌电信号进行处理并分别转换为方向控制命令和速度控制命令,移动机器人按照控制命令进行相应运动... 设计并开发了基于人体表面肌电信号的人—移动机器人交互控制系统。该系统在柔顺运动模式下,利用两个肌电采集仪—MYO手环采集操作者表面肌电信号进行处理并分别转换为方向控制命令和速度控制命令,移动机器人按照控制命令进行相应运动。当遇到障碍物时系统切换至避障模式,利用NT-Bug算法实现自主避障,并采用模型预测控制实现对参考轨迹跟踪,以最终回到控制运动路线。实验验证了该系统的有效性,系统对于在未知环境下的移动机器人交互控制及应用有参考价值。 展开更多

关键词 移动机器人 MYO手环 交互控制 避障算法 模型预测控制器

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基于车辆制动后期的纵向振动控制 被引量：2

15

作者 江治东 郑敏毅 +1 位作者 张农 夏祥军 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第6期731-737,共7页

车辆制动易引起乘坐不适,“点头效应”可以通过半主动/主动悬架进行控制,但制动后期的纵向振动峰值频率在3 Hz左右,处于人体敏感区域中间。文章搭建车辆纵向动力学模型,仿真并试验分析了纵向固有频率;建立动态轮胎模型和制动系统模型,... 车辆制动易引起乘坐不适,“点头效应”可以通过半主动/主动悬架进行控制,但制动后期的纵向振动峰值频率在3 Hz左右,处于人体敏感区域中间。文章搭建车辆纵向动力学模型,仿真并试验分析了纵向固有频率;建立动态轮胎模型和制动系统模型,设计了模型预测控制器(model predictive controller,MPC),在车速为0、2 km/h时介入MPC控制并且进行了试验验证。结果表明,在制动后期使用MPC减小制动压力,可以大幅度减小制动后期的纵向振动,制动距离恶化很小。 展开更多

关键词 制动后期 纵向加速度 动态轮胎模型 模型预测控制器(MPC) 制动平顺性

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复杂环境下智能汽车自动驾驶系统研究 被引量：14

16

作者 李盛福 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第5期199-203,207,共6页

为了提高智汽车的驾驶安全性,研究了智能汽车自动驾驶系统,包括路径规划和跟踪两个方面。对于路径规划,在传统RRT算法基础上,将路径转角引入度量函数中,实现了对距离和平滑性的综合度量;将目标偏向策略和相向扩展策略引入到扩展方法中,... 为了提高智汽车的驾驶安全性,研究了智能汽车自动驾驶系统,包括路径规划和跟踪两个方面。对于路径规划,在传统RRT算法基础上,将路径转角引入度量函数中,实现了对距离和平滑性的综合度量;将目标偏向策略和相向扩展策略引入到扩展方法中,将随机扩展改进为启发扩展,从而提出了CE-RRT算法,经仿真验证,CE-RRT算法不仅提高了路径规划成功率,而且缩短了规划时间。对于路径跟踪,建立了车辆路径跟踪的线性时变误差模型,设计了线性时变模型预测控制器,通过仿真验证,控制器可以实现对直线路径的完全跟踪,对圆形路径也有很高的跟踪精度。 展开更多

关键词 智能汽车 自动驾驶系统 CE-RRT算法 目标偏向策略 相向扩展策略 线性时变模型预测控制器

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智能汽车换道避障路径规划与跟踪方法 被引量：7

17

作者 裴红蕾 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第9期26-32,共7页

为提高智能汽车的行驶安全性,提出智能汽车换道避障的路径规划和跟踪方法。首先,建立4轮独立驱动汽车的运动学和动力学模型;然后,在路径规划方面,使用多项式函数给出换道避障路径规划,结合加速度阈值和防碰撞2个条件,提出路径调整方法... 为提高智能汽车的行驶安全性,提出智能汽车换道避障的路径规划和跟踪方法。首先,建立4轮独立驱动汽车的运动学和动力学模型;然后,在路径规划方面,使用多项式函数给出换道避障路径规划,结合加速度阈值和防碰撞2个条件,提出路径调整方法及路径迭代调整方法;最后,在路径跟踪方面,设计模型预测控制器,使用滚动优化和反馈的思想求解前轮转角控制律。结果表明:用多项式函数可规划出避障路径,模型预测控制器有较高的跟踪精度,可以实现汽车的主动避障;通过调整参数,可以调节控制器的跟踪精度、实时性和稳定性。 展开更多

关键词 智能汽车 换道避障 多项式函数 滚动优化 模型预测控制器

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汽车高速状态下紧急避障系统研究 被引量：4

18

作者 许媛 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第9期231-235,共5页

为了保证汽车在高速状态下紧急避障的安全性,研究了汽车紧急避障系统。建立了汽车动力学模型和质点模型;使用S函数规划了初步避障路径,考虑避障过程中路径内出现新障碍物的情况,提出了模型预测控制的路径再规划方法;在路径跟踪方面,考... 为了保证汽车在高速状态下紧急避障的安全性,研究了汽车紧急避障系统。建立了汽车动力学模型和质点模型;使用S函数规划了初步避障路径,考虑避障过程中路径内出现新障碍物的情况,提出了模型预测控制的路径再规划方法;在路径跟踪方面,考虑汽车高速行驶在低附着路面等极限工况,以路径跟踪误差最小和输入量最小为优化目标,设计了考虑车辆非线性特征的线性时变模型预测控制器。经仿真验证,在避障过程中路径内出现新障碍物时,路径再规划方法可以规划出一条安全、且偏离初步路径最小的路径;在极限工况下,线性模型预测跟踪控制器会发生甩尾危险,无法实现路径跟踪;而线性时变模型能够实现路径跟踪,且跟踪过程安全稳定。 展开更多

关键词 高速行驶汽车 紧急避障 路径再规划 线性时变模型预测控制器

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