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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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持续扰动下多耦合非线性系统分布式经济模型预测控制
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作者 王定超 何德峰 谢永芳 《自动化学报》 北大核心 2025年第3期692-704,共13页
针对持续扰动下的分布式状态耦合非线性系统,提出一种新的多耦合分布式经济模型预测控制(Economic model predictive control,EMPC)策略.由于耦合非线性系统的经济性能函数的非凸性和非正定性,首先引入关于经济最优平衡点的正定辅助函... 针对持续扰动下的分布式状态耦合非线性系统,提出一种新的多耦合分布式经济模型预测控制(Economic model predictive control,EMPC)策略.由于耦合非线性系统的经济性能函数的非凸性和非正定性,首先引入关于经济最优平衡点的正定辅助函数和相应的辅助优化问题.接着,利用辅助函数的最优值函数构造原始分布式EMPC的一类隐式收缩约束.然后,建立状态耦合分布式EMPC的递推可行性和闭环系统关于最优经济平衡点的输入到状态稳定性(Input-to-state stability,ISS).最后,以耦合的四个连续搅拌釜反应器(Continuous stirred tank reactors,CSTRs)为例,验证本文所提策略的有效性. 展开更多
关键词 模型预测控制 分布式控制 非线性系统 经济优化 耦合系统
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基于非线性模型预测控制的油下巡检机器人轨迹跟踪研究
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作者 蒋雪健 钟羽中 +4 位作者 郭斌 魏来 刘里宵 李中萍 佃松宜 《机床与液压》 北大核心 2025年第15期1-8,共8页
为保证油下环境中巡检机器人轨迹跟踪控制的准确性及鲁棒性,建立油下巡检机器人完整动力学模型,同时考虑机器人本体巡游时存在的输入约束、状态约束以及变压器油中存在的未知环境扰动,提出一种非线性模型预测控制的巡检轨迹跟踪控制算... 为保证油下环境中巡检机器人轨迹跟踪控制的准确性及鲁棒性,建立油下巡检机器人完整动力学模型,同时考虑机器人本体巡游时存在的输入约束、状态约束以及变压器油中存在的未知环境扰动,提出一种非线性模型预测控制的巡检轨迹跟踪控制算法。该算法考虑油下机器人在巡检中存在的未知环境干扰,通过构建扩张状态观测器,实现对变压器油中环境扰动的估计。在此基础上,提出非线性模型预测控制算法,并利用干扰估计信息进行在线补偿,以提高巡检机器人控制精度。最后,通过数值仿真对比验证所提出算法的轨迹跟踪能力及抗干扰能力。结果表明:该算法显著提高了控制系统的稳定性和跟踪性能,且具有良好的抗干扰能力。 展开更多
关键词 油下巡检机器人 轨迹跟踪 非线性模型预测控制 抗干扰能力 扩张状态观测器
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准最优稳定的约束非线性系统优先级多目标模型预测控制
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作者 田宇 何德峰 穆建彬 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第4期731-739,共9页
针对具有控制约束的非线性系统,提出一种准最优稳定的优先级多目标模型预测控制策略.采用多目标字典序方法,根据决策者偏好排序多目标函数,将冲突多目标控制问题转化为具有优先级顺序的单目标序列优化控制问题.再引入准稳态最优性准则,... 针对具有控制约束的非线性系统,提出一种准最优稳定的优先级多目标模型预测控制策略.采用多目标字典序方法,根据决策者偏好排序多目标函数,将冲突多目标控制问题转化为具有优先级顺序的单目标序列优化控制问题.再引入准稳态最优性准则,得到各个优化控制问题目标函数的终端性质,进而建立优先级多目标滚动时域优化控制问题的递推可行性和闭环性能的近似最优性.数值仿真结果验证了本文策略的优越性. 展开更多
关键词 模型预测控制 非线性系统 多目标控制 稳定性 经济优化
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风力发电控制系统的实时非线性经济模型预测控制
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作者 王文文 刘向杰 孔小兵 《系统仿真学报》 北大核心 2025年第3期679-690,共12页
为应对风电系统经济效益控制和实时性要求的新挑战,针对风力发电控制系统,提出了一种非线性经济模型预测控制策略。在最大化发电功率的同时减少了塔架和齿轮箱等关键结构的疲劳负荷,设计了一个滚动时域估计器为优化提供有意义的初始化... 为应对风电系统经济效益控制和实时性要求的新挑战,针对风力发电控制系统,提出了一种非线性经济模型预测控制策略。在最大化发电功率的同时减少了塔架和齿轮箱等关键结构的疲劳负荷,设计了一个滚动时域估计器为优化提供有意义的初始化。优化问题求解方面,利用相邻采样时刻间非线性规划程序的相似性,实现了算法的实时迭代求解。以5 MW风电机组作为研究对象,在ACADOS框架下实时迭代求解最优控制问题。仿真结果表明:所提控制策略能够有效提高系统运行经济效益并且能够实现实时控制。 展开更多
关键词 风力发电控制系统 非线性经济模型预测控制 滚动时域估计 疲劳负荷 实时迭代
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考虑相位延时的三矢量非线性模型预测控制
6
作者 李桂丹 凌雨璐 +2 位作者 李斌 高鹏 胡思哲 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第11期1145-1154,共10页
表贴式永磁同步电机(SPMSM)已广泛用于各类驱动系统,模型预测控制(MPC)作为一种新型的控制方法,以其快速响应和多目标优化等特点,逐渐被应用于电机控制系统.然而,传统MPC对系统延时较为敏感,高速运行时面临更高的控制要求.此外,单矢量... 表贴式永磁同步电机(SPMSM)已广泛用于各类驱动系统,模型预测控制(MPC)作为一种新型的控制方法,以其快速响应和多目标优化等特点,逐渐被应用于电机控制系统.然而,传统MPC对系统延时较为敏感,高速运行时面临更高的控制要求.此外,单矢量的作用方式在一个控制周期内只作用一个电压矢量,导致电机电流纹波较大.上述问题在低控制频率下尤为显著.为解决这些问题,对模型精度及矢量作用两个方面进行优化,提出了基于非线性离散αβ模型的三矢量模型预测控制(NL-αβ-TV-MPC)策略.首先考虑到静止坐标系具有零阶保持特性,通过采用静止坐标系下的数学模型抑制相位时延导致的性能恶化.同时从连续域到离散域的离散方式也会极大程度上影响预测精度,利用非线性离散方法提高低控制频率的控制性能.其次,通过对三矢量预测控制进行优化实现电流纹波抑制,同时为避免复杂的枚举过程所带来的计算负担,结合价值函数及实际性能分析选择最优电压矢量组合,并利用价值函数最优化的思想求解电压矢量作用时间.最后,仿真及实验结果表明,所提控制策略相对传统MPC控制方法考虑了系统延时和非线性因素的影响,在保证计算量较小的同时,提高了高速运行状态下的预测精度,降低了稳态运行时电流谐波的含量,从而有效减少了运行损耗并提高了控制性能. 展开更多
关键词 非线性离散模型 三矢量 表贴式永磁同步电机 模型预测控制
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基于逆变器非线性在线补偿的永磁同步电机模型预测电流控制
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作者 杨公德 陈宇翔 颜朝斌 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第7期3254-3265,共12页
驱动永磁同步电机的电压源型逆变器存在死区时间、导通/关断延迟以及开关管导通压降等非线性因素,导致电机定子电流发生畸变,影响电机运行性能。为此,根据模型预测电流控制特点,在电压源型逆变器模型参数未知且无需额外硬件电路的情况下... 驱动永磁同步电机的电压源型逆变器存在死区时间、导通/关断延迟以及开关管导通压降等非线性因素,导致电机定子电流发生畸变,影响电机运行性能。为此,根据模型预测电流控制特点,在电压源型逆变器模型参数未知且无需额外硬件电路的情况下,提出一种基于逆变器非线性在线补偿的永磁同步电机模型预测电流控制方法。首先,分析逆变器非线性因素与电机相电压之间的关系,构建直、交轴扰动电压补偿模型;其次,采用三相静止坐标系中参考电流准确判别定子电流极性,解决电流过零点附近极性不易判断的问题;然后,基于逆变器非线性因素引起的平均扰动电压理论,通过交轴电流误差直接提取逆变器非线性因素引起的扰动电压,并对电压矢量进行在线补偿,以减小逆变器非线性对模型预测电流控制性能的影响;同时,根据电流无差拍控制原则,采用三矢量调制策略,降低电流纹波;最后,搭建仿真模型和实验平台进行算法验证。结果表明,在不同负载工况下,所提方法有效抑制了永磁同步电机运行时相电流中的5次、7次电流谐波,改善了定子电流总谐波畸变率,提高了电流正弦度,且有效避免了谐波平面下的复杂计算过程,具有实现方式简单、成本低等优点,为永磁同步电机牵引驱动系统的研究提供一定借鉴。 展开更多
关键词 逆变器非线性 在线补偿 模型预测电流控制 扰动电压 交轴电流误差
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含平衡阀阀控缸的非线性模型预测轨迹跟踪
8
作者 魏齐 陶建峰 +2 位作者 孙浩 张宇磊 刘成良 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第8期1565-1573,共9页
为了解决含平衡阀阀控缸系统轨迹跟踪控制易失稳振荡的问题,提出非线性模型预测控制(NMPC)的轨迹跟踪方法.基于含平衡阀阀控缸系统的微分-代数方程模型,通过方程变换与合理简化,构建仿射非线性状态空间模型.通过部分反馈线性化分析该模... 为了解决含平衡阀阀控缸系统轨迹跟踪控制易失稳振荡的问题,提出非线性模型预测控制(NMPC)的轨迹跟踪方法.基于含平衡阀阀控缸系统的微分-代数方程模型,通过方程变换与合理简化,构建仿射非线性状态空间模型.通过部分反馈线性化分析该模型,分离出系统的零动态,揭示了含平衡阀系统难以全局镇定的根源,即零动态稳定性条件不易解析获取.为了解决该难题,构造局部控制Lyapunov函数(CLF),证明系统具有局部可镇定性.提出NMPC控制器,在优化代价函数中增加平衡阀阀芯镇定项,利用CLF水平集设计终端代价与终端不等约束,保证NMPC的局部渐近稳定性.与传统的模型前馈-反馈控制进行实验对比,在同等的轨迹跟踪误差水平下,提出方法在240 kg末端负载下的振动振幅平均下降88.19%,证明利用提出方法,可以在保证稳定性的基础上具有较高的轨迹跟踪精度. 展开更多
关键词 平衡阀 阀控液压缸 非线性模型预测控制 轨迹跟踪 振动抑制
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基于神经网络的轮式移动机器人非线性模型预测控制研究 被引量:3
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作者 赵卫东 张延义 《中国工程机械学报》 北大核心 2024年第4期432-436,共5页
针对轮式移动机器人受到障碍物干扰导致运动轨迹跟踪误差较大问题,提出了神经网络非线性模型预测(NN-NMP)控制方法,并对轮式移动机器人避障效果进行仿真验证。建立了轮式移动机器人运动模型,并且定义了机器人运动方程式。设计非线性模... 针对轮式移动机器人受到障碍物干扰导致运动轨迹跟踪误差较大问题,提出了神经网络非线性模型预测(NN-NMP)控制方法,并对轮式移动机器人避障效果进行仿真验证。建立了轮式移动机器人运动模型,并且定义了机器人运动方程式。设计非线性模型预测控制方法,引用神经网络算法,通过训练多层神经网络对非线性模型预测控制误差进行逼近,从而使轮式移动机器人控制系统具有更好的避障能力。设置3种不同环境,利用Matlab软件对轮式移动机器人避障结果进行仿真,对比和分析轮式移动机器人采用2种控制方法的输出结果。结果显示:在无障碍物环境中,采用传统比例-积分-微分(PID)控制方法和NN-NMP控制方法,轮式移动机器人均能较好地按照期望轨迹进行移动。在有障碍物环境中,采用传统PID控制方法,轮式移动机器人虽然能够躲避障碍物,但是跟踪误差较大。采用NN-NMP控制方法,轮式移动机器人不仅能够躲避障碍物,而且跟踪误差相对较小。采用NN-NMP控制方法,能够降低轮式移动机器人跟踪误差,具有较好的避障能力。 展开更多
关键词 轮式移动机器人 避障 神经网络非线性模型预测控制 误差 仿真
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城市固废焚烧过程炉温非线性模型预测控制 被引量:1
10
作者 胡开成 严爱军 王殿辉 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2023-2032,共10页
为实现城市固废焚烧(MSWI)过程炉温的稳定控制,本文提出一种炉温非线性模型预测控制(NMPC)方法.首先,采用炉排温度与一次风温作为炉温控制的中间变量,将串级控制策略融入到NMPC中,以获得一种新的MSWI炉温控制结构.其次,利用随机配置网络... 为实现城市固废焚烧(MSWI)过程炉温的稳定控制,本文提出一种炉温非线性模型预测控制(NMPC)方法.首先,采用炉排温度与一次风温作为炉温控制的中间变量,将串级控制策略融入到NMPC中,以获得一种新的MSWI炉温控制结构.其次,利用随机配置网络(SCN)离线建立炉温静态非线性预测模型,并通过递推最小二乘法在线更新SCN隐含层神经元的输出权值,从而建立炉温动态非线性预测模型.最后,将改进的海鸥优化算法同设定值评价与学习模型相融合,得到一种改进的滚动优化策略,以提升NMPC滚动优化的求解性能.实验结果表明,炉温动态非线性预测模型可以准确预测炉温,提出的控制方法具有良好的自适应性及鲁棒性,能够实现MSWI过程炉温的平稳控制. 展开更多
关键词 城市固废 炉温 非线性模型预测控制 随机配置网络 海鸥优化算法 设定值评价与学习
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基于参数辨识的电液伺服非线性模型预测控制 被引量:1
11
作者 周成宝 侯艳茹 +1 位作者 刘珂 于存贵 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第8期90-94,100,共6页
针对电液伺服系统存在的非线性、模型不确定性和约束问题,提出了一种基于参数辨识的非线性模型预测控制方法。利用递推最小二乘法辨识电液伺服系统模型参数,以克服模型不确定性;基于模型参数辨识结果,考虑负载流量非线性、控制量约束和... 针对电液伺服系统存在的非线性、模型不确定性和约束问题,提出了一种基于参数辨识的非线性模型预测控制方法。利用递推最小二乘法辨识电液伺服系统模型参数,以克服模型不确定性;基于模型参数辨识结果,考虑负载流量非线性、控制量约束和状态约束需求,构建性能指标函数,设计了非线性模型预测控制方法,并进行闭环稳定性分析。仿真结果表明,辨识方法可以较快估计出模型参数,最大估计误差为1.802%,相比于PID控制,控制算法的最大轨迹跟踪误差减小了88.66%。所提方法能有效处理系统约束与非线性,具有较好的控制效果。 展开更多
关键词 电液伺服系统 非线性模型预测控制 递推最小二乘法 不确定性
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基于切换的非线性多模型二阶段广义预测控制
12
作者 宋红超 王昕 王振雷 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2147-2156,共10页
针对一类参数跳变引起零动态不稳定的非线性离散时间系统,本文提出一种基于误差切换策略的非线性多模型二阶段广义预测控制器设计方法.首先,将未知参数的空间划分为多个子集,并在每个子集中建立多个非线性预测模型,并对未知参数进行辨识... 针对一类参数跳变引起零动态不稳定的非线性离散时间系统,本文提出一种基于误差切换策略的非线性多模型二阶段广义预测控制器设计方法.首先,将未知参数的空间划分为多个子集,并在每个子集中建立多个非线性预测模型,并对未知参数进行辨识;进而,利用带约束的二阶段自适应方法获得每个子集虚拟模型的参数估计值,并以此计算对应的广义预测控制作用,从而更好的处理零动态不稳定问题:为了有效改善参数跳变对系统的影响,利用模型输出误差性能指标选取每一时刻最优的广义预测控制器控制非线性系统,并进行稳定性分析.最后,通过对比现存方法的仿真结果表明本文所提出的广义预测控制器有良好的跟踪性能和抗干扰能力. 展开更多
关键词 非线性系统 模型 二阶段自适应 广义预测控制
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基于非线性扰动补偿的超局部无模型永磁同步电机电流预测控制 被引量:4
13
作者 陈桂明 许令亮 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1129-1140,共12页
在电机运转过程中,电机参数会发生变化,产生参数漂移,同时电机会受到内外部未知扰动,导致控制性能下降,抗干扰性和鲁棒性较差。为解决这些问题,提出非线性扰动补偿的超局部无模型电流预测控制方法。只利用电流环的输入和输出,建立超局... 在电机运转过程中,电机参数会发生变化,产生参数漂移,同时电机会受到内外部未知扰动,导致控制性能下降,抗干扰性和鲁棒性较差。为解决这些问题,提出非线性扰动补偿的超局部无模型电流预测控制方法。只利用电流环的输入和输出,建立超局部无模型电流预测控制模型,不涉及任何电机参数,解决了因参数变化导致的模型失配问题。针对系统总扰动,建立非线性扰动补偿模型,能够较为准确和稳定地估计系统总扰动,并进行前馈补偿,实时更新控制信息,仅需调节两个控制参数。为防止产生较大的电流,建立电流限幅控制,提高电机控制性能。仿真和实验结果表明,提出的控制方法对于参数变化和外部扰动,具有较强的鲁棒性、抗干扰能力,能够实现较快的动态响应,减小电流纹波,降低电流静差,获得较优的电流环动静态性能;抑制转速脉动和超调量,稳定跟踪额定转速,有利于电机的平稳运行。 展开更多
关键词 永磁同步电机 超局部 模型电流预测控制 电流限幅 非线性扰动补偿
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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
14
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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基于谐波观测器的无人直升机复合非线性模型预测控制
15
作者 王可新 赵振华 +1 位作者 赵天行 曹东 《指挥与控制学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期534-542,共9页
针对受到干扰影响的无人直升机轨迹跟踪问题,提出一种基于谐波观测器的复合非线性模型预测控制方案。将无人直升机的轨迹跟踪问题转换为对位置指令和姿态指令的跟踪问题;设计谐波干扰观测器以实现对周期性干扰的估计;结合干扰估计信息,... 针对受到干扰影响的无人直升机轨迹跟踪问题,提出一种基于谐波观测器的复合非线性模型预测控制方案。将无人直升机的轨迹跟踪问题转换为对位置指令和姿态指令的跟踪问题;设计谐波干扰观测器以实现对周期性干扰的估计;结合干扰估计信息,基于非线性模型预测控制算法设计复合非线性模型预测控制器;基于某小型无人机模型,在MATLAB仿真环境下测试了所提方案。仿真结果表明,方案实现了周期性干扰的有效抑制,保证了无人直升机轨迹的高精度跟踪。 展开更多
关键词 无人直升机 自抗扰控制 谐波观测器 非线性模型预测控制
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基于输出反馈观测器的主动悬架鲁棒模型预测抗扰控制
16
作者 朱冰 李海乔 +4 位作者 赵健 陈志成 侯杰 王仕伟 丁树伟 《汽车工程》 北大核心 2025年第10期1973-1984,1993,共13页
为克服主动悬架系统(active suspension system,ASS)执行器时滞与外界随机输入等非线性扰动问题,减少其对高成本传感器的依赖,提出一种基于输出反馈观测器的鲁棒模型预测抗扰控制(observer-based robust model predictive anti-disturba... 为克服主动悬架系统(active suspension system,ASS)执行器时滞与外界随机输入等非线性扰动问题,减少其对高成本传感器的依赖,提出一种基于输出反馈观测器的鲁棒模型预测抗扰控制(observer-based robust model predictive anti-disturbance control,OB-RMPAC)策略。首先,建立考虑执行器时滞扰动的半车主动悬架系统动力学模型;其次,通过二次有界性条件构建可在外界随机输入扰动下精确估计ASS状态的输出反馈观测器;再次,综合应用不变集理论、线性矩阵不等式与凸优化技术,设计满足ASS多约束的鲁棒模型预测抗扰控制策略;最后,分析并证明闭环控制系统的递推可行性与鲁棒稳定性。测试结果表明,OB-RMPAC可在精确估计系统状态的基础上显著改善装配ASS车辆的动态性能。 展开更多
关键词 主动悬架 鲁棒模型预测抗扰控制 输出反馈观测器 非线性扰动
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显式非线性车辆稳定性预测控制模型保真度分析
17
作者 向峻伯 姜雪茹 +1 位作者 杨冬 于志刚 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第10期187-197,共11页
为了同时兼顾车辆运动控制与控制分配,并且考虑模型可信度的影响,提出了一种显式非线性车辆稳定性预测控制模型保真度分析方法。利用多参数非线性规划问题的多参数二次规划逼近算法生成显式解,基于最优控制问题,结合运动控制和控制分配... 为了同时兼顾车辆运动控制与控制分配,并且考虑模型可信度的影响,提出了一种显式非线性车辆稳定性预测控制模型保真度分析方法。利用多参数非线性规划问题的多参数二次规划逼近算法生成显式解,基于最优控制问题,结合运动控制和控制分配方面,提出了一种显式非线性模型预测控制车辆稳定性控制方法。进一步通过驻留试验中的客观指标对不同预测模型的控制器进行评估。最后通过仿真实验可以得到模型保真度对显式非线性模型预测车辆稳定性控制器性能的影响。 展开更多
关键词 非线性规划 车辆稳定性 模型可信度 预测控制
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约束非线性系统理想点多目标安全预测控制 被引量:3
18
作者 何德峰 操佩颐 岑江晖 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期355-363,共9页
考虑具有状态和控制约束的仿射非线性系统多目标安全控制问题,本文提出一种保证安全和稳定的多目标安全模型预测控制(MOSMPC)策略.首先通过理想点逼近方法解决多个控制目标的冲突问题.其次,利用控制李雅普诺夫障碍函数(CLBF)参数化局部... 考虑具有状态和控制约束的仿射非线性系统多目标安全控制问题,本文提出一种保证安全和稳定的多目标安全模型预测控制(MOSMPC)策略.首先通过理想点逼近方法解决多个控制目标的冲突问题.其次,利用控制李雅普诺夫障碍函数(CLBF)参数化局部控制律,并确定系统不安全域.在此基础上,构造非线性系统的参数化双模控制器,减少在线求解模型预测控制(MPC)优化问题的计算量.进一步,应用双模控制原理和CLBF约束,建立MOSMPC策略的递推可行性和闭环系统的渐近稳定性,并保证闭环系统状态避开不安全域.最后,以加热系统的多目标控制为例,验证了本文策略的有效性. 展开更多
关键词 非线性系统 模型预测控制 多目标控制 安全控制 稳定性
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基于神经网络ODE和非线性MPC的DEA建模与控制 被引量:1
19
作者 黄鹏 王亚午 +2 位作者 吴俊东 苏春翌 福岛 E.文彦 《自动化学报》 北大核心 2025年第1期186-196,共11页
针对介电弹性体驱动器(Dielectric elastomer actuator,DEA)建模与控制的挑战性问题,提出基于神经网络常微分方程(Ordinary differential equation,ODE)和非线性模型预测控制(Model predictive control,MPC)的DEA动力学建模与跟踪控制方... 针对介电弹性体驱动器(Dielectric elastomer actuator,DEA)建模与控制的挑战性问题,提出基于神经网络常微分方程(Ordinary differential equation,ODE)和非线性模型预测控制(Model predictive control,MPC)的DEA动力学建模与跟踪控制方法.首先,基于神经网络ODE建立DEA的动力学模型以描述其复杂的动态行为.然后,基于所建立的DEA动力学模型,设计非线性模型预测控制器实现其跟踪控制目标.最后,在所搭建的实验平台上进行一系列跟踪控制实验.在所有实验结果中,DEA的运动均能很好地跟踪目标轨迹,且相对均方根误差均不超过3.30%,说明了所提动力学建模与跟踪控制方法的有效性. 展开更多
关键词 介电弹性体驱动器 神经网络常微分方程 动力学建模 非线性模型预测控制
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敏捷卫星姿态机动的非线性模型预测控制 被引量:11
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作者 范国伟 常琳 +2 位作者 戴路 徐开 杨秀彬 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期2318-2327,共10页
针对以金字塔构型控制力矩陀螺(CMG)为执行机构的敏捷小卫星开展了先进机动控制算法的研究。在考虑控制力矩陀螺力矩约束及增量约束情况下,设计了基于非线性模型预测控制(NMPC)方法的卫星姿态快速机动控制律及操纵律。通过多种仿真分析... 针对以金字塔构型控制力矩陀螺(CMG)为执行机构的敏捷小卫星开展了先进机动控制算法的研究。在考虑控制力矩陀螺力矩约束及增量约束情况下,设计了基于非线性模型预测控制(NMPC)方法的卫星姿态快速机动控制律及操纵律。通过多种仿真分析了控制器设计参数变化对卫星姿态机动的影响,并与终端滑模控制方法进行了比较。实验结果表明,增大跟踪性能加权矩阵或延长预测时域均可以提高卫星姿态机动速度,缩短卫星姿态机动时间。设计的控制方法能够使卫星姿态在18s内实现40°的大角度快速机动,姿态指向精度和稳定度分别为0.01°和0.04(°)/s,与终端滑模控制方法相比,机动速度及稳态性均得到提高。本文方法为敏捷小卫星的在轨应用方式提供了理论支撑。 展开更多
关键词 敏捷卫星 姿态机动 控制力矩陀螺(CMG) 非线性模型预测控制(nmpc)
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