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基于遗传算法的导弹姿控回路线性二次型控制器优化设计
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作者 王中流 张鹏飞 +1 位作者 何印 马振华 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2025年第1期22-29,共8页
针对导弹姿控系统的动态响应稳定性问题,设计了一种基于遗传算法的线性二次型控制器。在线性定常系统中设计一种最优线性二次型控制器,使用遗传算法对控制器的权重矩阵进行优化和解算,并对设计的线性二次型控制器进行仿真验证。仿真结... 针对导弹姿控系统的动态响应稳定性问题,设计了一种基于遗传算法的线性二次型控制器。在线性定常系统中设计一种最优线性二次型控制器,使用遗传算法对控制器的权重矩阵进行优化和解算,并对设计的线性二次型控制器进行仿真验证。仿真结果表明,相较于没有线性二次型控制器的三阶系统,该设计可将三阶姿控系统的上升时间提高至0.3 s,峰值时间缩短为1.3 s,超调量降低至10%;此外,与传统的线性二次型控制器相比,结合遗传算法优化的线性二次型控制器可将三阶姿控系统的响应时间缩短2 s,超调量降低至5%,能够有效提升导弹姿控回路稳定性能,缩短系统响应时间。 展开更多
关键词 姿控系统 线性控制器 权重矩阵 参数优化
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基于线性二次型调节器的三相逆变器积分状态反馈控制 被引量:6
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作者 陆明科 揭贵生 +3 位作者 王恒利 阳习党 朱威 杨华 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第7期1941-1947,共7页
为改善三相电压型逆变器动态和稳态性能,基于内模原理设计了积分控制状态反馈的控制器,并运用了线性二次型调节器理论来解决控制参数的问题。为使线性二次型调节器理论能够应用于跟踪问题,对控制结构进行了灵活变换,利用线性二次型调节... 为改善三相电压型逆变器动态和稳态性能,基于内模原理设计了积分控制状态反馈的控制器,并运用了线性二次型调节器理论来解决控制参数的问题。为使线性二次型调节器理论能够应用于跟踪问题,对控制结构进行了灵活变换,利用线性二次型调节器理论的方法对控制器的参数进行了最优化整定。仿真及430 kW实验样机验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 积分控制 线性调节器 内模原理
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利用遗传算法优化线性二次型调节器(LQR) 被引量:5
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作者 强明辉 周鹏 +1 位作者 李娟 邵常英 《甘肃工业大学学报》 1998年第4期51-55,共5页
利用遗传算法对线性二次型调节器(LQR)进行优化设计,以寻找最优控制指标中状态变量与输入变量加权矩阵的最优解.仿真结果表明,利用此方法不仅可以得到满足要求的全局最优解,而且该方法的简便易行也是传统设计中依靠人工调节所... 利用遗传算法对线性二次型调节器(LQR)进行优化设计,以寻找最优控制指标中状态变量与输入变量加权矩阵的最优解.仿真结果表明,利用此方法不仅可以得到满足要求的全局最优解,而且该方法的简便易行也是传统设计中依靠人工调节所无法比拟的. 展开更多
关键词 遗传算法 线性 lqr 线性系统 调节器
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遗传算法优化的线性二次型调节器控制下3-UPS并联机器人稳定性分析 被引量:4
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作者 王林军 史宝周 +3 位作者 张东 徐博 朱宗孝 周兰 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期112-123,共12页
通过对3-UPS并联机器人进行动力学建模与状态空间分析,基于遗传算法(GA)优化的线性二次型调节器(LQR)控制方法对其进行控制仿真,结合多体系统振动理论,并运用MATLAB软件和ADAMS软件联合仿真,分别对该并联机器人在动平台施加外部载荷、... 通过对3-UPS并联机器人进行动力学建模与状态空间分析,基于遗传算法(GA)优化的线性二次型调节器(LQR)控制方法对其进行控制仿真,结合多体系统振动理论,并运用MATLAB软件和ADAMS软件联合仿真,分别对该并联机器人在动平台施加外部载荷、定平台施加随机振动,以及动、定平台施加复合干扰3种情况下机器人的末端稳定性进行分析。结果表明:GA优化的LQR控制下,机器人动平台质心振动的衰减时间和振动幅度都明显减小,且共振峰也明显降低,但是高频振动处的减振效果不明显;机器人动平台质心x和y方向的共振频率均保持在5 Hz左右,而z方向的共振频率却有明显的后移现象,逐渐向高频(10 Hz)靠近。该研究为分析并联机器人稳定性与工作精度提供了一定的理论基础。 展开更多
关键词 并联机器人 遗传算法优化 线性调节器控制 稳定性分析
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基于模型预测控制与离散线性二次型调节器的智能车横纵解耦跟踪控制 被引量:8
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作者 段敏 孙小松 张博涵 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2022年第8期38-46,共9页
为确保智能车在复杂曲率变化道路条件下的跟踪精度与横向稳定性,提出一种基于Frenet坐标系的横纵解耦跟踪控制方法,并通过模糊速度规划提升跟踪的可靠性。横向控制采用基于前馈补偿的离散线性二次型调节器(DLQR)使跟踪误差收敛,纵向控... 为确保智能车在复杂曲率变化道路条件下的跟踪精度与横向稳定性,提出一种基于Frenet坐标系的横纵解耦跟踪控制方法,并通过模糊速度规划提升跟踪的可靠性。横向控制采用基于前馈补偿的离散线性二次型调节器(DLQR)使跟踪误差收敛,纵向控制采用模型预测控制(MPC)输出期望加速度并结合油门制动标定表实现速度跟踪。速度规划方面以横向跟踪误差与道路曲率作为输入信号进行模糊速度规划。基于CarSim/Simulink构建仿真模型进行仿真验证,结果表明:该控制方式可有效降低路径跟踪误差,提高车辆横向稳定性以满足不同道路曲率的行车工况。 展开更多
关键词 智能车 离散线性调节器 预测控制 跟踪控制 速度规划
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基于二次线性调节器的统一电能质量控制器
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作者 秦英林 田立军 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 2003年第6期29-33,共5页
在分析统一电能质量控制器系统结构和工作原理的基础上 ,根据 UPQC的补偿目标 ,通过建立其状态空间模型 ,提出了基于二次线性最优控制的开关控制策略来跟踪电压和电流的指定值。电压和电流的基波分量采用全波移动均值提取傅里叶级数基... 在分析统一电能质量控制器系统结构和工作原理的基础上 ,根据 UPQC的补偿目标 ,通过建立其状态空间模型 ,提出了基于二次线性最优控制的开关控制策略来跟踪电压和电流的指定值。电压和电流的基波分量采用全波移动均值提取傅里叶级数基波序分量的方法得到。利用所提方法对负载电流及电网电压畸变进行了计算机仿真 ,结果证明了所提方法的正确性。 展开更多
关键词 电力系统 无功补偿 统一电能质量控制器 线性调节器 计算机仿真
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锂电池组线性二次型调节器对散热性能的优化控制
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作者 安治国 黎代林 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 北大核心 2023年第5期44-53,共10页
为了使锂离子电池组的工作温度保持在合理、安全的工作范围内,提出了一种线性二次调节控制器来控制液冷电池热管理系统的电池最高温度、温差和能耗。通过将NEDC和US06运行工况下的电流输入电池,利用Matlab-Simulink和Amesim软件建立产... 为了使锂离子电池组的工作温度保持在合理、安全的工作范围内,提出了一种线性二次调节控制器来控制液冷电池热管理系统的电池最高温度、温差和能耗。通过将NEDC和US06运行工况下的电流输入电池,利用Matlab-Simulink和Amesim软件建立产热模型,得到电池温度和温差曲线,验证了模型的可靠性。在3C充电-NEDC放电条件下,比较分析了LQR、PID和恒流量控制下的热管理性能。结果表明,基于LQR控制的电池热管理系统具有良好的响应速度和稳定性。通过比较3种控制器对BTMS最大温差的影响,发现当电池组液冷通道反向排列时,LQR控制器表现出最佳的控制能力。与PID和恒流控制器相比,LQR控制器可以降低冷却能耗。 展开更多
关键词 锂电池 热管理 线性调节器 散热
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基于改进线性二次型调节器方法的汽车横摆稳定性控制研究 被引量:3
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作者 任政焰 赵伟强 +3 位作者 宗长富 万滢 封冉 凌锦鹏 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第21期97-102,共6页
为提高极限工况下汽车行驶的横摆稳定性,提出了一种改进的线性二次型调节器(LQR)横摆稳定性控制方法,考虑了路面附着极限的影响。在轮胎特性处于线性区域时,以二自由度线性模型作为参考模型,其稳态横摆角速度及质心侧偏角作为理想状态,... 为提高极限工况下汽车行驶的横摆稳定性,提出了一种改进的线性二次型调节器(LQR)横摆稳定性控制方法,考虑了路面附着极限的影响。在轮胎特性处于线性区域时,以二自由度线性模型作为参考模型,其稳态横摆角速度及质心侧偏角作为理想状态,当轮胎特性处于非线性区域时,以由路面附着系数决定的横摆角速度作为理想状态。根据LQR理论计算出维持汽车稳定所需要施加的附加横摆力矩。最后利用所建立的七自由度非线性模型,在正弦转向输入以及单移线工况下对控制方法进行了仿真验证,结果表明所设计的算法能够合理地控制横摆角速度及质心侧偏角,提高行驶的横摆稳定性。 展开更多
关键词 横摆稳定性 线性调节器 附加横摆力矩
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满足线性二次型调节器性能指标的群系统编队跟踪问题优化控制方法 被引量:1
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作者 王琳 张庆杰 陈宏伟 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期60-68,共9页
针对群系统编队跟踪问题,提出一种满足线性二次型调节器性能指标的优化控制方法。建立编队跟踪问题的数学描述和设计编队跟踪控制协议。给出群系统实现编队跟踪的充要条件,借助李雅普诺夫第二方法分析系统的稳定性。得到了控制协议能够... 针对群系统编队跟踪问题,提出一种满足线性二次型调节器性能指标的优化控制方法。建立编队跟踪问题的数学描述和设计编队跟踪控制协议。给出群系统实现编队跟踪的充要条件,借助李雅普诺夫第二方法分析系统的稳定性。得到了控制协议能够最小化线性二次型调节器性能指标的拓扑条件,设计了编队跟踪算法。仿真实验验证了控制方法的有效性。 展开更多
关键词 群系统 编队跟踪 线性调节器
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基于自适应观测器和线性二次型调节器的高性能伺服系统谐振抑制 被引量:9
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作者 赵寿华 毛永乐 +1 位作者 许翠翠 陈阳生 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期108-117,共10页
由于机械传动装置的限制,高性能伺服系统在高速正反转和快速定位等动态控制过程中容易发生机械谐振。采用考虑传动装置弹性的电机-负载双惯量机械模型,研究伺服系统的机械谐振抑制技术。以电机转速作为系统广义输出,建立基于双惯量机械... 由于机械传动装置的限制,高性能伺服系统在高速正反转和快速定位等动态控制过程中容易发生机械谐振。采用考虑传动装置弹性的电机-负载双惯量机械模型,研究伺服系统的机械谐振抑制技术。以电机转速作为系统广义输出,建立基于双惯量机械模型的参考自适应观测器,实现负载惯量、负载转速和扭力矩的估计。基于观测器的估计状态和参数,设计速度环线性二次型调节器(LQR)来抑制双惯量系统中的机械谐振。为了验证观测器和LQR的有效性,利用Matlab/Simulink进行仿真研究,并在基于TMS320F28335DSP的平台上进行相关实验验证。仿真和实验表明自适应观测器能够较为精确地估计系统的参数和状态,同时也表明基于LQR的状态反馈控制能够有效地抑制传动系统中的机械谐振。 展开更多
关键词 高性能伺服 机械谐振抑制 双惯量系统 自适应观测器 在线线性调节器
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基于输入整形的线性二次型调节器及其应用 被引量:6
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作者 王晓军 邵惠鹤 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期848-851,855,共5页
针对桥式起重机这一类不完全控制系统,提出了一种新的混合控制方案,有机地结合了鲁棒输入整形技术以及线形二次型调节器(LQR).该方案中,结合起重机模型的特点,采用LQR控制器来同时实现小车的定位以及消除负载的残留振荡.输入整形技术采... 针对桥式起重机这一类不完全控制系统,提出了一种新的混合控制方案,有机地结合了鲁棒输入整形技术以及线形二次型调节器(LQR).该方案中,结合起重机模型的特点,采用LQR控制器来同时实现小车的定位以及消除负载的残留振荡.输入整形技术采用频域的零点配置方法设计多峰鲁棒输入整形器用来进一步减小负载的瞬时振荡,保障安全作业;所设计的混合方案在结构上简单实用,适合实际应用.仿真结果证明了该方案的良好性能.和基本的LQR控制进行比较,该方案可同时实现小车的定位以及消除负载的残留振荡,并可有效地减小负载的瞬时振荡,体现了良好的综合性能. 展开更多
关键词 输入整形 线性调节器 桥式起重机 振荡
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基于线性二次型策略的交直流磁轴承控制器 被引量:1
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作者 朱熀秋 王泉 陈艳 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期239-246,共8页
介绍一种新型交直流三自由度混合磁轴承结构和工作原理,给出交直流磁轴承系统的状态方程;阐述了采用最优控制理论中线性二次型方法设计交直流磁轴承集中和分散控制器的方法和步骤;用MATLAB语言编制适用离散系统最优控制器的仿真计算程序... 介绍一种新型交直流三自由度混合磁轴承结构和工作原理,给出交直流磁轴承系统的状态方程;阐述了采用最优控制理论中线性二次型方法设计交直流磁轴承集中和分散控制器的方法和步骤;用MATLAB语言编制适用离散系统最优控制器的仿真计算程序;利用所编程序对交直流磁轴承集中和分散控制器进行仿真实验比较。仿真及实验结果表明:交直流磁轴承转子在50000r/min以下运转,采用线性二次型方法设计的最优状态反馈控制器,忽略反馈阵中的耦合系数,而设计出的分散控制器,能满足交直流磁轴承系统性能要求。 展开更多
关键词 混合磁轴承 交流电流 状态方程 线性 控制器
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基于二阶矩阵微分方程的机械振动系统线性二次型调节器设计 被引量:1
13
作者 张家凡 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2002年第1期73-74,82,共3页
本文讨论机械振动系统线性二次型状态调节器 (LQR)问题 ,直接针对系统二阶运动微分方程 ,性能指标为一个依赖于二阶导数的泛函。由欧拉 -拉格朗日方程得出一个系统矩阵增广的二阶线性微分方程 ,指出该方程稳定的特征对就是最优控制振动... 本文讨论机械振动系统线性二次型状态调节器 (LQR)问题 ,直接针对系统二阶运动微分方程 ,性能指标为一个依赖于二阶导数的泛函。由欧拉 -拉格朗日方程得出一个系统矩阵增广的二阶线性微分方程 ,指出该方程稳定的特征对就是最优控制振动系统闭环特征对 ,并给出求解最优控制状态反馈矩阵的方法。另外 ,由本文方法还可得出基于速度和加速度反馈的最优控制反馈矩阵。 展开更多
关键词 振动 主动控制 最优控制 线性调节器 机械传动系统 设计
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线性二次型调节器算法对黏弹性阻尼器参数的优化设计
14
作者 邹旭岩 宋荣方 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第9期236-239,共4页
鉴于黏弹性阻尼器(VED)对结构减震控制的局限性,采用等效刚度和等效阻尼的力学模型,对VED的参数优化问题进行了研究。基于LQR的最优控制算法,提出一种以VED控制下结构的振动响应去逼近最优控制下结构振动响应的VED参数优化的新方法。通... 鉴于黏弹性阻尼器(VED)对结构减震控制的局限性,采用等效刚度和等效阻尼的力学模型,对VED的参数优化问题进行了研究。基于LQR的最优控制算法,提出一种以VED控制下结构的振动响应去逼近最优控制下结构振动响应的VED参数优化的新方法。通过对一个加入VED的3层混凝土框架结构进行动力响应数值分析,得出结论。方法相对简单,所提出的VED参数优化方法能够使结构动力响应得到有效的控制,控制效果与采用最优控制算法的计算结果较为接近,验证了该方法的有效性。利用上述方法优化VED参数,对结构进行振动控制,虽然无法达到全状态最优增益反馈控制力的主动控制效果,但经过优化后的动力反应逼近最优控制算法的结果。该方法为VED在结构减震控制方面取得更好的减震效果提供了理论参考。 展开更多
关键词 黏弹性阻尼器 参数优化 线性调节器(1inear QUADRATIC REGULATOR lqr)算法 振动控制
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基于线性二次调节器算法的两轮自平衡机器人最优控制方法 被引量:5
15
作者 徐鑫 刘彬 刘东洋 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第21期8957-8964,共8页
两轮自平衡机器人作为一种多输入多输出系统,虽然已在许多日常使用中得到应用,但大多数研究只关注通过试验实验或使用简易的数学模型来达到平衡。为了研究两轮自平衡机器人完整数学模型建模和运动平衡控制器设计,首先,根据机器人的电机... 两轮自平衡机器人作为一种多输入多输出系统,虽然已在许多日常使用中得到应用,但大多数研究只关注通过试验实验或使用简易的数学模型来达到平衡。为了研究两轮自平衡机器人完整数学模型建模和运动平衡控制器设计,首先,根据机器人的电机模型、车轮模型和摆体模型,推导机器人运动的状态空间模型;其次,分析系统的可控性和可观性,并结合状态估计和反馈控制设计具有状态估计的反馈控制器,同时引入线性二次调节器(linear quadratic regulator,LQR)控制方法以完善控制器在机器人运动中的控制效果。仿真实验结果表明:具有状态估计的反馈控制器和LQR控制方法对于这类自平衡机器人运动平衡控制具有良好的稳定性和鲁棒性。 展开更多
关键词 两轮自平衡机器人 线性调节器(lqr) 倒立摆 反馈控制 状态估计 状态空间模
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非线性反馈和二次型调节器在两栖机器人中的应用 被引量:3
16
作者 郑亮 朴燕 马宇科 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期2199-2206,共8页
球形两栖机器人具有对称的结构和多自由度的运动状态特性,在环境适应性和运动稳定性上具有优势。本文介绍一种可以用于深海水下探测与救援的新型水陆两栖机器人控制系统的结构和建模方法,根据机器人的运动控制模式,推导出具有6个自由度... 球形两栖机器人具有对称的结构和多自由度的运动状态特性,在环境适应性和运动稳定性上具有优势。本文介绍一种可以用于深海水下探测与救援的新型水陆两栖机器人控制系统的结构和建模方法,根据机器人的运动控制模式,推导出具有6个自由度的动态数学模型,并在动态模型的基础上,建立并评估了两种控制模型。第一种是基于二次型调节器(LQR)的控制器模型,第二种是基于非线性状态反馈(FL)的控制器模型。最后对两种控制模型进行水下实验验证及评估,从而证明两种控制器的有效性和优劣性。实验表明非线性状态反馈系统在响应时间(LQR=67.5 s,FL=46.5 s)方面都优于有限时域LQR控制器,而LQR控制器在上升时间(LQR=24.5 s,FL=39.8 s)方面更加具有优势。 展开更多
关键词 球形机器人 两栖 水下探测 线性反馈 调节器
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交流主动磁轴承电主轴线性二次型最优控制 被引量:10
17
作者 朱熀秋 黄振跃 +2 位作者 阮颖 张维煜 杨益飞 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第10期71-78,94,共9页
针对交流主动磁轴承电主轴,提出采用线性二次型最优控制理论设计磁轴承控制器。阐述了一种交流主动磁轴承支承的电主轴结构和工作原理,建立了电主轴系统的状态方程。在介绍线性二次型最优控制理论的基础上,采用线性二次型最优控制理论... 针对交流主动磁轴承电主轴,提出采用线性二次型最优控制理论设计磁轴承控制器。阐述了一种交流主动磁轴承支承的电主轴结构和工作原理,建立了电主轴系统的状态方程。在介绍线性二次型最优控制理论的基础上,采用线性二次型最优控制理论设计了5自由度交流磁轴承电主轴分散和集中参数控制器,并用Matlab软件对集中和分散控制器进行仿真和性能比较。仿真实验结果表明,交流主动磁轴承电主轴转子在20 000 r/min以下运行,采用线性二次型最优控制理论设计的分散控制器,能够实现转子稳定悬浮,交流主动磁轴承电主轴能够按理想的指标运行,并且具有良好的动、静态性能。 展开更多
关键词 磁轴承 电主轴 状态方程 线性 控制器
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气动力/直接力复合控制导弹的线性二次型最优控制设计 被引量:5
18
作者 赵艳辉 刘忠 李海峰 《航空兵器》 2011年第6期41-46,共6页
对应用直接力和气动力复合控制的弹体,进行线性二次型最优控制设计。通过求解线性二次型调节器获得最优状态反馈律,将最优状态反馈转换为等价的输出反馈,角速度和加速度的测量值就可用于输出反馈律的形成,避免了含有不可测量状态攻角的... 对应用直接力和气动力复合控制的弹体,进行线性二次型最优控制设计。通过求解线性二次型调节器获得最优状态反馈律,将最优状态反馈转换为等价的输出反馈,角速度和加速度的测量值就可用于输出反馈律的形成,避免了含有不可测量状态攻角的状态反馈律在实现上的困难。复合控制和气动力(或直接力)单独作用时的仿真对比结果说明,所设计的复合控制系统具有快速响应的优越性。 展开更多
关键词 复合控制 直接力 自动驾驶仪 线性调节器 最优控制
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二自由度扭转系统的线性二次型最优控制 被引量:2
19
作者 闫淑英 李义 袁浩 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2009年第5期41-43,共3页
以加拿大Quanser公司提供的二自由度扭转系统为控制对象,首先基于拉格朗日方程对整个系统进行数学建模,然后应用线性二次型最优控制策略(LQR)设计了系统的控制器,并在Matlab/Siumlink/WinCon环境下进行了系统仿真和实际控制。实... 以加拿大Quanser公司提供的二自由度扭转系统为控制对象,首先基于拉格朗日方程对整个系统进行数学建模,然后应用线性二次型最优控制策略(LQR)设计了系统的控制器,并在Matlab/Siumlink/WinCon环境下进行了系统仿真和实际控制。实验表明,LQR控制策略能够良好地应用于二自由度扭转系统,并有较好的控制效果。 展开更多
关键词 自由度扭转系统 线性最优控制器 拉格朗日方程
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基于线性二次型最优控制的机器人示教数据处理系统设计 被引量:2
20
作者 周紫菱 汤卿 姚进 《控制工程》 CSCD 北大核心 2023年第10期1846-1851,共6页
针对机器人拖动示教过程中传感器采集的数据含有噪声的问题,提出了一种基于线性二次型最优控制的运动轨迹控制器。首先,针对机器人关节运动特性建立状态空间模型,并设计相应的性能指标;然后,采用线性二次型最优控制设计最优控制律和相... 针对机器人拖动示教过程中传感器采集的数据含有噪声的问题,提出了一种基于线性二次型最优控制的运动轨迹控制器。首先,针对机器人关节运动特性建立状态空间模型,并设计相应的性能指标;然后,采用线性二次型最优控制设计最优控制律和相应的控制系统;最后,以Franka Emika机器人为示教对象进行实验,将机器人自身传感器采集的数据作为最优控制系统的输入,将系统输出用于机器人的运动控制,完成机器人拖动示教。实验结果表明,线性二次型最优控制方法能有效抑制传感器采集数据的噪声,较好地将关节速度、加速度和急动度的幅值控制在合理范围内,使处理后的数据能更好地应用于机器人的拖动示教。 展开更多
关键词 机器人示教 线性最优控制器 滤波
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