基于线性时变模型预测控制的实时抗噪高速车辆运动控制

1

作者 任宏斌 孙纪禹 +2 位作者 陈志铿 赵玉壮 杨林 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期4311-4322,共12页

针对高速自动驾驶车辆实时高精度的运动控制问题,提出一种上层为基于路径点Cost的路径点筛选器与基于横纵向轮胎力分析的速度规划器、下层为基于线性时变动力学模型预测的路径跟踪控制器与速度控制器的两层架构,并引入最小均方(Least Me... 针对高速自动驾驶车辆实时高精度的运动控制问题,提出一种上层为基于路径点Cost的路径点筛选器与基于横纵向轮胎力分析的速度规划器、下层为基于线性时变动力学模型预测的路径跟踪控制器与速度控制器的两层架构,并引入最小均方(Least Mean Square,LMS)自适应状态估计器提升系统的抗噪性。路径点筛选器提升运算速度并减少筛选过程中的关键信息损失,速度规划器在安全行驶前提下生成最优速度曲线。路径跟踪控制器考虑跟踪偏差软约束,提升跟踪效果。LMS状态估计器基于在线矫正的动力学模型,对横摆角速度与横向速度在线估计。搭建dSPACE-TX2硬件在环仿真环境,在高速公路工况及双移线工况下对比所提出方案与传统运动跟踪控制。半实物仿真结果表明,所提出的运动控制架构提升了抗噪性能与21%的跟踪精度,且满足50 Hz高频控制的要求。 展开更多

关键词 线性时变模型 模型预测控制 实时运动控制 路径跟踪 二次规划

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基于线性时变模型的非线性动态系统最优控制DISOPE算法 被引量：3

2

作者 李俊民 邢科义 万百五 《应用数学》 CSCD 1999年第1期91-96,共6页

本文针对现有的ＤＩＳＯＰＥ算法迭代次数过多的缺陷［１］，对连续时间非线性动态系统提出了一种基于时变线性二次型问题的ＤＩＳＰＯＥ算法，分析了该算法的最优性和收敛性，仿真例子表明本文算法可以减少迭代次数，从而节省计算时间．

关键词 非线性动态系统 线性时变模型 迭代法 最优控制

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时变线性汇流模型在半湿润半干旱地区的应用 被引量：5

3

作者 岳丽丽 李致家 贾静 《水电能源科学》 北大核心 2016年第12期46-48,14,共4页

基于时变线性汇流模型的结构及原理,将时变线性汇流模型与新安江模型相结合,用于模拟我国半湿润地区的英那河流域和半干旱地区的观台流域的洪水过程,同时将模拟结果与新安江模型的模拟结果进行对比分析。结果表明,在半湿润半干旱地区,... 基于时变线性汇流模型的结构及原理,将时变线性汇流模型与新安江模型相结合,用于模拟我国半湿润地区的英那河流域和半干旱地区的观台流域的洪水过程,同时将模拟结果与新安江模型的模拟结果进行对比分析。结果表明,在半湿润半干旱地区,采用时变线性汇流的新安江模型的模拟效果略好于新安江模型。 展开更多

关键词 时变线性汇流模型 非线性汇流 新安江模型 英那河流域 观台流域

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时变系数线性模型的加权易适应最小二乘方法 被引量：4

4

作者 杨民助 席酉民 汪应洛 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第S1期69-75,共7页

针对时变系数线性模型的参数估计问题，提出了一种新的估计方法，称为加权易适应最小二乘方法（简记为ＷＦＬＳ方法），这种方法把局部加权最小二乘方法（ＬＯＷＥＳＳ）和易适应最小二乘方法（ｆｌｅｘｉｂｌｅｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅ... 针对时变系数线性模型的参数估计问题，提出了一种新的估计方法，称为加权易适应最小二乘方法（简记为ＷＦＬＳ方法），这种方法把局部加权最小二乘方法（ＬＯＷＥＳＳ）和易适应最小二乘方法（ｆｌｅｘｉｂｌｅｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｓ，简记为ＦＬＳ）的思路结合起来，从参数的光滑程度和对观察值的似合程度２个方面来衡量估计量．在不对残差的概率分布作任何具体假定的前提下。 展开更多

关键词 时变系数线性模型 参数估计 估计量

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改进的非线性时变增益模型在北方旱区中小河流洪水预报中的应用 被引量：4

5

作者 王福东 蔡涛 +1 位作者 孙玉华 张利平 《水电能源科学》 北大核心 2018年第2期59-63,共5页

为分析改进后的非线性时变增益模型在北方旱区中小河流洪水预报中的适用性,引入改进的非线性时变增益模型,以辽宁西部两个典型旱区中小河流为例,定量分析改进模型在北方旱区中小河流洪水预报的精度,并对比分析改进前后的非线性时变增益... 为分析改进后的非线性时变增益模型在北方旱区中小河流洪水预报中的适用性,引入改进的非线性时变增益模型,以辽宁西部两个典型旱区中小河流为例,定量分析改进模型在北方旱区中小河流洪水预报的精度,并对比分析改进前后的非线性时变增益模型在北方旱区洪水预报的精度。结果表明,改进模型可重点考虑雨强和前期土壤湿度因素的影响,能够更加准确地反映降雨产流的非线性关系,在北方旱区中小河流洪水模拟精度上较改进前有较明显的改善,预报精度总体达到乙级标准。研究成果对于北方旱区中小河流洪水预报具有借鉴和参考价值。 展开更多

关键词 改进的非线性时变增益模型 洪水模拟 预报精度 北方旱区 中小河流

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基于正交参数化的注塑保压段线性时变建模方法 被引量：4

6

作者 周建川 徐祖华 +1 位作者 赵均 邵之江 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1670-1674,1679,共6页

利用注塑过程的重复性,提出了一种基于正交参数化的注塑机保压段线性时变建模方法,能够很好地描述注塑过程保压段特性,且方法简单、可靠性强,实验结果表明了算法的有效性.

关键词 注塑过程 保压段 线性时变模型 正交参数化

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改进时变线性汇流模型在洪水预报中的应用 被引量：1

7

作者 白留星 时焱红 +2 位作者 王建华 王甫志 陶春华 《水电能源科学》 北大核心 2023年第12期73-77,共5页

从时变线性汇流模型的目标、变量及关系可看出模型存在参数静态、无法考虑区间径流影响等制约问题,在洪水预报应用中存在显著缺陷。为此,提出从结合混沌映射丰富模型求解多样性和加入影响算子代替区间径流两个方向对时变线性汇流模型进... 从时变线性汇流模型的目标、变量及关系可看出模型存在参数静态、无法考虑区间径流影响等制约问题,在洪水预报应用中存在显著缺陷。为此,提出从结合混沌映射丰富模型求解多样性和加入影响算子代替区间径流两个方向对时变线性汇流模型进行改进。选用黑水河流域毛尔盖水电站多年实测径流数据,以预报过程、洪量、洪峰及峰现时间等作为评判指标,进行改进时变线性汇流模型的应用分析。结果表明,改进模型整体预报合格率提升了9.13%、确定性系数提升了0.25,拓展了时变线性汇流模型应用的可靠性和实用性。 展开更多

关键词 区间径流影响 静态参数 时变线性汇流模型 tent混沌映射 改进 洪水预报

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非线性时变增益模型在辽宁地区山洪预警动态指标确定中的应用研究 被引量：4

8

作者 方旭 《水利技术监督》 2021年第2期81-85,共5页

文章结合非线性时变增益模型分析辽宁东部不同条件下的山洪预警临界雨量,从而对不同时段(1h、3h)山洪预警指标进行确定。结果表明,该方法可综合考虑前期影响雨量、雨强、降雨分布特点以及降雨累积量对山洪影响,通过建立不同暴雨时段的... 文章结合非线性时变增益模型分析辽宁东部不同条件下的山洪预警临界雨量,从而对不同时段(1h、3h)山洪预警指标进行确定。结果表明,该方法可综合考虑前期影响雨量、雨强、降雨分布特点以及降雨累积量对山洪影响,通过建立不同暴雨时段的临界雨量和各影响因素之间的关系,实现区域山洪临界雨量的动态计算,解决传统山洪预警指标确定不能考虑因素单一的局限。 展开更多

关键词 非线性时变增益模型 山洪预警指标 动态临界雨量 辽宁地区

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改进的非线性时变增益模型在本溪中小河流洪水模拟中的应用 被引量：3

9

作者 王舒凌 《黑龙江水利科技》 2022年第2期148-150,共3页

文章以华尖子、二户来站水文站为实例,探讨改进的非线性时变增益模型在本溪地区中小河流洪水模拟的适用性。结果表明:改进的非线性时变增益模型解决传统模型未能考虑雨强对洪峰影响,相比于改进前,改进后的模型洪水模拟精度得到明显提升... 文章以华尖子、二户来站水文站为实例,探讨改进的非线性时变增益模型在本溪地区中小河流洪水模拟的适用性。结果表明:改进的非线性时变增益模型解决传统模型未能考虑雨强对洪峰影响,相比于改进前,改进后的模型洪水模拟精度得到明显提升,研究成果对于本溪地区中小河流超标准洪水预报方案构建具有重要的参考价值。 展开更多

关键词 改进的非线性时变增益模型 超标准洪水 模型适用性分析 中小河流 本溪地区

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非线性时变增益模型在辽宁西部旱区洪水预测的应用研究 被引量：1

10

作者 蔡涛 于岚岚 《人民珠江》 2018年第3期34-37,48,共5页

以辽宁西部旱区绕阳河流域为研究实例,结合区域内东白城子水文站1959—2016年实测水文数据,分析非线性时变增益模型在辽宁西部旱区洪水预测的适用性,并对比该模型和辽宁非饱和模型在辽西旱区洪水预测的精度。研究结果表明:非线性时变增... 以辽宁西部旱区绕阳河流域为研究实例,结合区域内东白城子水文站1959—2016年实测水文数据,分析非线性时变增益模型在辽宁西部旱区洪水预测的适用性,并对比该模型和辽宁非饱和模型在辽西旱区洪水预测的精度。研究结果表明:非线性时变增益模型可综合考虑降雨径流的非线性系统关系,洪水预测精度较辽宁非饱和模型有较为明显的改善,其中确定性系数提高0.20,洪峰和洪量误差合格率均提高37.5%,非线性时变增益模型更适用于辽西旱区的洪水预测。研究成果对于北方旱区防洪规划具有参考价值。 展开更多

关键词 非线性时变增益模型 辽宁非饱和模型 洪水模拟 预报精度对比 绕阳河流域 辽宁西部旱区

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非线性时变增益模型在辽西地区水文模拟的应用分析

11

作者 刘阳 《黑龙江水利科技》 2023年第4期114-117,共4页

辽西地区由于近些年来水土保持治理措施,流域下垫面条件尤其是土壤蓄水能力得到改善,传统单一线性产流模型已不太适应于辽西地区的水文模拟。为此引入非线性时变增益模型,结合辽西地区叶柏寿和东白城子两个水文站实测场次洪水数据,对其... 辽西地区由于近些年来水土保持治理措施,流域下垫面条件尤其是土壤蓄水能力得到改善,传统单一线性产流模型已不太适应于辽西地区的水文模拟。为此引入非线性时变增益模型,结合辽西地区叶柏寿和东白城子两个水文站实测场次洪水数据,对其模型精度进行验证。结果表明:相比于传统单一线性模型,非线性时变增益模型下两个水文站实测场次洪水预测合格率分别提高20%和30%。研究成果对于辽西地区洪水预报方案制定具有重要参考价值。 展开更多

关键词 非线性时变增益模型 水文模拟 适用性分析 辽西地区

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考虑非线性时变相关特性的支座纵向位移精细模拟方法 被引量：6

12

作者 梅大鹏 周鑫 王高新 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期74-80,共7页

为准确模拟支座纵向位移、实现支座纵向伸缩性能的精准评估,以铜陵长江大桥为背景进行研究。基于该桥主梁温度和支座纵向位移的健康监测数据,分析主梁温度对支座纵向位移的非线性时变影响规律,提出基于非线性时变系数回归模型的支座纵... 为准确模拟支座纵向位移、实现支座纵向伸缩性能的精准评估,以铜陵长江大桥为背景进行研究。基于该桥主梁温度和支座纵向位移的健康监测数据,分析主梁温度对支座纵向位移的非线性时变影响规律,提出基于非线性时变系数回归模型的支座纵向位移精细模拟方法;利用该方法计算支座纵向位移,并与实测数据及多元线性回归模型的模拟值进行对比。结果表明:在1 d内支座纵向位移与主梁温度之间具有较明显的非线性时变相关特性,相关特性曲线呈现出扁圆形的时滞特征;非线性时变系数回归模型的模拟结果与实测结果的变化趋势更为接近,其模拟结果与实测结果之间的绝对误差为10.5%,多元线性回归模型的模拟结果与实测结果之间的绝对误差为30.79%,非线性时变系数回归模型比多元线性回归模型具有更高的拟合精度。 展开更多

关键词 桥梁支座 支座纵向位移 主梁温度 非线性时变系数回归模型 多元线性回归模型 精细模拟

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基于驾驶员需求转矩预测的模型预测控制能量管理 被引量：5

13

作者 江冬冬 李道飞 俞小莉 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1325-1334,1361,共11页

以并联式混合动力车辆为研究对象,基于驾驶员需求转矩预测,采用线性时变模型预测控制算法对对象车辆进行能量管理控制.根据驾驶员前一段时间内的需求转矩,可以预测下一时段内驾驶员的需求转矩.与指数函数预测方法相比,自回归模型在预测... 以并联式混合动力车辆为研究对象,基于驾驶员需求转矩预测,采用线性时变模型预测控制算法对对象车辆进行能量管理控制.根据驾驶员前一段时间内的需求转矩,可以预测下一时段内驾驶员的需求转矩.与指数函数预测方法相比,自回归模型在预测步长200步之内的预测准确度比指数函数高.根据纵向动力学公式,可以由预测获得的需求转矩序列计算获得预测的车速序列;采用线性化处理的方法,将具有非线性特性的车辆模型转化成线性时变模型,采用线性时变模型预测控制算法进行求解;将基于驾驶员需求转矩预测的模型预测控制算法和基于规则的控制算法、工况已知的模型预测控制算法进行对比.对比结果表明:基于驾驶员需求转矩预测的模型预测控制算法与基于规则的控制算法相比,在NEDC、UDDS和WLTC这3个标准工况下的燃油经济性均有所提高,但是与工况已知时的计算结果相比有提升的空间. 展开更多

关键词 并联式混合动力车辆 驾驶员需求转矩预测 能量管理控制 线性时变模型预测控制

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快速模型预测控制用于微型直升机航迹跟踪 被引量：4

14

作者 柯吉 王伟 +1 位作者 李爱军 王长青 《航空工程进展》 CSCD 2015年第3期366-371,共6页

为实现微型共轴无人直升机(MCUH)的航迹跟踪,考虑系统的状态和输入约束,利用非线性模型预测控制(NMPC)技术设计一种快速在线的控制器。首先,简化MCUH的非线性模型,利用系统的微分平坦特性生成满足直升机动力学的可行航迹,沿着该航迹对... 为实现微型共轴无人直升机(MCUH)的航迹跟踪,考虑系统的状态和输入约束,利用非线性模型预测控制(NMPC)技术设计一种快速在线的控制器。首先,简化MCUH的非线性模型,利用系统的微分平坦特性生成满足直升机动力学的可行航迹,沿着该航迹对系统进行线性化,得到近似直升机非线性动力学的线性时变(LTV)模型。然后,将传统输出航迹跟踪NMPC问题转化为LTV-MPC优化问题,降低问题的复杂度,为确保航迹跟踪误差系统的指数渐近稳定,分别设计终端域和终端罚值。最后,通过数值仿真,验证快速在线NMPC策略的可行性。结果表明:设计的预测控制器误差控制精度高、求解速度快,可实现对有约束的时变航迹的跟踪。 展开更多

关键词 非线性模型预测控制 微型直升机 航迹跟踪 线性时变模型 凸优化 终端代价

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石英晶振老化的建模与模型求解 被引量：12

15

作者 柳丽 陈之纯 曾元峰 《上海航天》 2004年第3期1-6,共6页

为预测石英晶振的频率老化,提出了一种非线性时变模型。在一阶马尔可夫假设下,利用多层前向神经网络进行迭代逼近求解。对四种晶体的全部或部分实验数据进行了学习和预测试验。结果表明该模型不仅能拟合函数,而且可在存在野值时,根据以... 为预测石英晶振的频率老化,提出了一种非线性时变模型。在一阶马尔可夫假设下,利用多层前向神经网络进行迭代逼近求解。对四种晶体的全部或部分实验数据进行了学习和预测试验。结果表明该模型不仅能拟合函数,而且可在存在野值时,根据以往的数据预测目前的频率。与其他线性模型相比,该模型的预测能力更佳,适用于多种类型的晶振老化模式,预测误差小,有很好的抗噪声能力。 展开更多

关键词 石英晶振 频率老化 频率预测 非线性时变模型 人工神经网络 反向传播算法

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基于机器学习的来水预报多模型对比应用 被引量：3

16

作者 陶春华 时焱红 王甫志 《水力发电》 CAS 2021年第11期15-19,共5页

选用俄日河流域玉科、二楷水文站构建断面区间,对区间实测径流过程分析,确定出影响二楷水文站断面流量过程的影响因子,采用基于机器学习线性回归、BP神经网络、K邻近等经典算法,分别构建二楷水文站断面的来水预报模型,并与已建的时变线... 选用俄日河流域玉科、二楷水文站构建断面区间,对区间实测径流过程分析,确定出影响二楷水文站断面流量过程的影响因子,采用基于机器学习线性回归、BP神经网络、K邻近等经典算法,分别构建二楷水文站断面的来水预报模型,并与已建的时变线性汇流模型预报结果及断面实测过程进行对比。对比结果表明,基于机器学习的线性回归和K邻近算法模型预报效果均优于时变线性汇流模型,其中基于机器学习的线性模型整体预测精度最高。 展开更多

关键词 来水预报 机器学习 时变线性汇流模型 线性回归 BP神经网络 K邻近 俄日河流域

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我国金融发展收敛性测度与收敛机制检验

17

作者 付一婷 薛蔚雯 周欣 《运筹与管理》 CSSCI CSCD 北大核心 2024年第7期215-221,共7页

本文基于非线性时变因子模型对我国30个省级地区2005—2018年的综合金融发展水平指数进行检验,通过收敛内生识别算法对我国现存的金融收敛集团进行识别,并进一步对收敛集团的分布以及收敛路径变化进行分析。研究结果发现,我国金融发展... 本文基于非线性时变因子模型对我国30个省级地区2005—2018年的综合金融发展水平指数进行检验,通过收敛内生识别算法对我国现存的金融收敛集团进行识别,并进一步对收敛集团的分布以及收敛路径变化进行分析。研究结果发现,我国金融发展整体不存在收敛的趋势,东、中、西、东北四大经济区域也均表现出发散特征。本文进一步内生识别出4个金融收敛集团,其分布呈现“高水平集团成员少,低水平集团成员多”的金字塔式形态,且低水平收敛集团与高水平收敛集团间差距明显,存在“东部发达,中、西以及东北欠发达”的金融极化现象。基于此,本文认为收敛集团间应“因地制宜”地采取差异化发展策略,集团内应构建竞争与合作并存的发展机制,从而加快金融收敛速度,促进各地金融水平协同发展。 展开更多

关键词 金融发展 收敛性 集团收敛 区域金融 非线性时变因子模型

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状态相关Riccati法和低通滤波器的励磁控制器设计 被引量：1

18

作者 于紫南 薛文博 +1 位作者 费玉琢 文静 《水电能源科学》 北大核心 2012年第6期191-193,186,共4页

针对原有控制器无法实时反映系统状态变化的情况,根据单机无穷大系统模型推导了以机端电压、转速和电磁功率偏差为状态变量的线性时变模型,建立了含有状态量的线性相关Riccati方程,通过判定、求解得到对应的时变最优解,为保证全局的稳定... 针对原有控制器无法实时反映系统状态变化的情况,根据单机无穷大系统模型推导了以机端电压、转速和电磁功率偏差为状态变量的线性时变模型,建立了含有状态量的线性相关Riccati方程,通过判定、求解得到对应的时变最优解,为保证全局的稳定性,加入低通滤波器滤除部分奇异解,在Matlab\Simulink中搭建了单机无穷大系统,仿真结果验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 线性时变模型 状态相关Riccati方程 低通滤波器 单机无穷大系统

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混动履带式无人平台轨迹跟踪控制研究 被引量：1

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作者 张彬 邹渊 +3 位作者 张旭东 孙逢春 吴喆 孟逸豪 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期579-587,共9页

为了提高履带式无人平台的轨迹跟踪性能,提出了一种考虑纵向速度规划的分层轨迹跟踪算法并进行了联合仿真验证和实车验证。在建立了包含履带的滑移滑转率和质心侧偏角的车辆运动微分方程的基础上,完成分层轨迹跟踪算法框架的构建。上层... 为了提高履带式无人平台的轨迹跟踪性能,提出了一种考虑纵向速度规划的分层轨迹跟踪算法并进行了联合仿真验证和实车验证。在建立了包含履带的滑移滑转率和质心侧偏角的车辆运动微分方程的基础上,完成分层轨迹跟踪算法框架的构建。上层基于伪谱法的速度规划算法根据路面信息进行纵向速度规划,并将规划的速度作为目标车速下发给下层基于线性时变模型预测控制(LTV-MPC)的轨迹跟踪算法。基于LTV-MPC的算法通过建立预测模型和约束条件,二次规划求解出两侧电机的目标转速。通过Matlab/Simulink和RecurDyn的联合仿真以及实车验证了所提出的算法在不同地面条件下具有良好的轨迹效果。 展开更多

关键词 履带式无人平台 分层轨迹跟踪算法 纵向速度规划 滑移滑转率 线性时变模型预测控制

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基于RRT与MPC的智能车辆路径规划与跟踪控制研究 被引量：30

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作者 周维 过学迅 +2 位作者 裴晓飞 张震 余嘉星 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第9期1151-1158,共8页

为分析智能车辆实时规划和跟踪控制的相互影响关系,基于改进的快速随机搜索树规划算法(improved-RRT)与线性时变的模型预测控制算法,提出了一种智能车路径规划与跟踪控制系统的构架。首先,采用目标导向、节点修剪、曲线拟合和最优路径... 为分析智能车辆实时规划和跟踪控制的相互影响关系,基于改进的快速随机搜索树规划算法(improved-RRT)与线性时变的模型预测控制算法,提出了一种智能车路径规划与跟踪控制系统的构架。首先,采用目标导向、节点修剪、曲线拟合和最优路径选择等方法对基础RRT规划算法进行改进,保证规划路径满足车辆运动学约束并趋近最优解。然后,基于线性时变模型预测控制算法,实现智能车对期望路径的稳定控制。硬件在环仿真结果表明,车速为36 km/h,规划步长为2 m,规划周期为0.1 s时,侧向加速度小于0.2g,满足安全性和实时性要求。最后,分析了车速、规划步长和规划周期等因素对实时规划和稳定跟踪的影响。 展开更多

关键词 智能车 改进的快速随机搜索树 线性时变的模型预测控制 硬件在环仿真

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