基于动态事件触发的无人机鲁棒预测控制

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作者 刘勇 薛斌强 《火力与指挥控制》 北大核心 2025年第3期19-25,共7页

针对具有控制输入量化和参数不确定的无人机系统,提出了一种基于动态事件触发的鲁棒预测控制方法。在被控对象和控制器之间设计了一个动态事件触发器,通过减少数据传输来减轻宽带受限的压力。以线性矩阵不等式的方法设计了一个基于动态... 针对具有控制输入量化和参数不确定的无人机系统,提出了一种基于动态事件触发的鲁棒预测控制方法。在被控对象和控制器之间设计了一个动态事件触发器,通过减少数据传输来减轻宽带受限的压力。以线性矩阵不等式的方法设计了一个基于动态事件触发的鲁棒预测控制器,并结合Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性。以一个VTOL无人机控制系统为例,通过仿真验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 无人机 量化 参数不确定 动态事件触发 鲁棒预测控制

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城轨列车全自动运行系统噪声子空间鲁棒预测控制方法

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作者 颜争 兰清群 《山东交通学院学报》 CAS 2024年第1期15-22,共8页

为建立与实际运行状态更吻合、预测精确度更高的城轨列车全自动运行(fully automatic operation, FAO)系统预测控制模型,根据城轨列车运行的历史数据,综合考虑城轨列车运行过程中的噪声干扰,采用子空间辨识方法得到含噪声的预测控制模型... 为建立与实际运行状态更吻合、预测精确度更高的城轨列车全自动运行(fully automatic operation, FAO)系统预测控制模型,根据城轨列车运行的历史数据,综合考虑城轨列车运行过程中的噪声干扰,采用子空间辨识方法得到含噪声的预测控制模型,控制过程不断加入实时采集的数据,迭代模型辨识的历史数据,在线更新模型参数,得到抗干扰能力较强的城轨列车FAO系统噪声子空间鲁棒预测控制器。分别采用幅值为0、2、5、10 km/h的随机干扰噪声,在软件MATLAB中进行仿真试验,对比分析城轨列车FAO系统噪声子空间鲁棒预测器与传统子空间预测控制器的预测精度。结果表明:在随机噪声干扰下,城轨列车FAO系统噪声子空间鲁棒预测控制器的预测精度较高,噪声幅值为10 km/h时预测精度比传统子空间预测控制器提高14.21%。城轨列车FAO系统噪声子空间鲁棒预测控制器可在强干扰运行状态下高精度跟踪给定运行曲线。 展开更多

关键词 城轨列车 FAO系统 噪声子空间 鲁棒 预测控制

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基于神经动态优化与模型预测控制的欠驱动船舶精确路径跟踪

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作者 史峻侨 刘程 +3 位作者 郭玮丽 孙婷 王雪刚 徐锋 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期203-212,共10页

[目的]旨在解决传统模型预测控制方法采用在线滚动方式进行优化求解,造成欠驱动船舶路径跟踪预测控制器计算量大的问题。[方法]将神经动态优化系统引入模型预测控制方法,提出一种具有实时性的欠驱动船舶路径跟踪预测控制器。首先,针对... [目的]旨在解决传统模型预测控制方法采用在线滚动方式进行优化求解,造成欠驱动船舶路径跟踪预测控制器计算量大的问题。[方法]将神经动态优化系统引入模型预测控制方法,提出一种具有实时性的欠驱动船舶路径跟踪预测控制器。首先,针对船舶欠驱动特性,采用并改进视线制导策略:针对传统视线制导策略的运动学模型不确定性问题,基于滑模思想,提出鲁棒视线制导方法;更进一步,针对外界干扰影响下船舶易产生侧滑角问题,对侧滑角进行补偿,提出鲁棒自适应视线制导方法,提高系统对模型不确定性与外界干扰的鲁棒性。其次,针对欠驱动船舶输入饱和问题,通过模型预测控制方法将船舶路径跟踪问题转化为含有输入约束限制的二次优化问题。最后,针对模型预测控制方法采用在线滚动优化策略导致计算负担增加问题,基于投影递归神经网络,建立神经动态优化求解器,通过并行求解含有输入约束限制的二次优化问题,提高计算效率。[结果]经过直线和曲线路径跟踪仿真,验证了本文所提出的具有实时性的欠驱动船舶路径跟踪预测控制器能够达到任意路径跟踪的目标。对比仿真实验结果也表明所提方法相较于Fmin-con优化求解器(MATLAB内置求解器)计算效率提升约90倍,具有显著优势。[结论]研究结果对于提升欠驱动船舶路径跟踪预测控制的实时性能具有一定的工程实用参考价值。 展开更多

关键词 无人船 运动控制 模型预测控制 路径跟踪 神经动态优化 鲁棒自适应视线制导 操纵性

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过热汽温系统无记忆状态反馈H_∞鲁棒预测控制 被引量：3

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作者 韩璞 刘淼 +1 位作者 王东风 贾昊 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期36-42,49,共8页

针对火电厂过热汽温大延迟、大惯性和模型不确定等特性,提出了一种多包不确定离散系统的无记忆状态反馈H_∞鲁棒预测控制(HRPC)方法.该方法将鲁棒预测控制、预测控制滚动优化的优点和无记忆反馈控制结合在一起,采用多步控制策略,推导出... 针对火电厂过热汽温大延迟、大惯性和模型不确定等特性,提出了一种多包不确定离散系统的无记忆状态反馈H_∞鲁棒预测控制(HRPC)方法.该方法将鲁棒预测控制、预测控制滚动优化的优点和无记忆反馈控制结合在一起,采用多步控制策略,推导出无记忆状态反馈HRPC的控制律,在不同负荷下对某600 MW机组进行了过热汽温串级控制的仿真实验,并对串级HRPC控制(HRPC-P)与串级PID控制(PID-P)、动态矩阵串级控制(DMC-P)进行比较.结果表明:HRPC-P控制器具有良好的跟踪性能,比PID-P控制器和DMC-P控制器具有更强的鲁棒性,而且减少了控制器优化参数的数量,对工程应用具有一定的参考价值. 展开更多

关键词 过热汽温 鲁棒预测控制 H∞ 跟踪控制

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一类基于模糊系统的非线性鲁棒自适应预测控制 被引量：5

5

作者 方炜 姜长生 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期669-673,共5页

基于模糊系统研究了一种新的非线性鲁棒自适应预测控制算法,并应用于空天飞行器(ASV)再入飞行的姿态控制律设计.利用模糊系统的一致逼近能力,逼近被控对象中的未知干扰和不确定性因素,并基于Lyapunov方法设计了鲁棒自适应控制律.模糊系... 基于模糊系统研究了一种新的非线性鲁棒自适应预测控制算法,并应用于空天飞行器(ASV)再入飞行的姿态控制律设计.利用模糊系统的一致逼近能力,逼近被控对象中的未知干扰和不确定性因素,并基于Lyapunov方法设计了鲁棒自适应控制律.模糊系统的权值无需调整,仅需根据系统的跟踪误差调节鲁棒自适应控制器中的参数,在线调整的参数仅为2个,从而大大简化了控制器的设计.理论分析证明了闭环系统的所有信号一致最终有界.利用所提控制算法设计了ASV高超声速飞行姿态的控制系统,仿真的系统响应时间为1.5 s,且无超调,这表明该算法对参数不确定性和外界干扰具有较强的鲁棒性. 展开更多

关键词 预测控制 模糊系统 鲁棒自适应预测 空天飞行器

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离散不确定时滞系统的鲁棒模型预测控制 被引量：2

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作者 张军 裴润 +1 位作者 刘福才 裴辛哲 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期450-453,共4页

对于输入受约束的不确定时滞系统 ,提出了离散不确定时滞系统的鲁棒模型预测控制 ,用LMI解决时滞系统的输入受约束控制 ,给出了新的鲁棒性能指标上界和系统稳定的充分条件 ,通过求解LMI凸优化获得状态反馈控制律 ,仿真验证了该方法的有... 对于输入受约束的不确定时滞系统 ,提出了离散不确定时滞系统的鲁棒模型预测控制 ,用LMI解决时滞系统的输入受约束控制 ,给出了新的鲁棒性能指标上界和系统稳定的充分条件 ,通过求解LMI凸优化获得状态反馈控制律 ,仿真验证了该方法的有效性 .结果表明 ,基于LMI约束不确定时滞系统的鲁棒模型预测控制易于求解 ,适于实际应用 . 展开更多

关键词 离散不确定时滞系统 鲁棒模型预测控制 稳定性 LMI

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LPV时滞系统的准Min-Max鲁棒模型预测控制 被引量：2

7

作者 邵晓巍 张军 +1 位作者 王彪 张新 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2006年第3期373-376,共4页

对于输入有约束的LPV时滞系统,提出了准M in-M ax鲁棒模型预测控制.将无限时域“最坏情况”的目标函数分解为当前性能指标和终端代价项,给出了新的鲁棒性能指标上界和系统稳定的充分条件,通过求解LM I的凸优化获得状态反馈控制律,而LM ... 对于输入有约束的LPV时滞系统,提出了准M in-M ax鲁棒模型预测控制.将无限时域“最坏情况”的目标函数分解为当前性能指标和终端代价项,给出了新的鲁棒性能指标上界和系统稳定的充分条件,通过求解LM I的凸优化获得状态反馈控制律,而LM I的可行性保证了闭环系统的稳定性.最后通过truck-tra iler系统仿真验证了所提方法的有效性. 展开更多

关键词 LPV时滞系统 准Min—Max预测控制 LMI 鲁棒 稳定性

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具有量化的网络不确定系统鲁棒预测控制研究 被引量：2

8

作者 欧洋 薛斌强 +1 位作者 董心壮 高祯 《青岛大学学报（工程技术版）》 CAS 2017年第3期31-38,共8页

针对带宽受限的通信网络导致数据传输过程中发生的量化问题,本文主要研究具有控制输入量化的网络化不确定系统的稳定性分析及鲁棒预测控制器设计。采用对数量化器和扇形有界方法,将网络量化问题转化为网络化系统鲁棒问题;同时,基于所建... 针对带宽受限的通信网络导致数据传输过程中发生的量化问题,本文主要研究具有控制输入量化的网络化不确定系统的稳定性分析及鲁棒预测控制器设计。采用对数量化器和扇形有界方法,将网络量化问题转化为网络化系统鲁棒问题;同时,基于所建模型及稳定性分析,以线性矩阵不等式形式给出该网络化不确定控制系统鲁棒预测控制器的设计方法,并保证了系统稳定性及性能;最后,通过数值仿真对理论结果进行了验证。仿真结果验证了该算法的有效性。本文所提出的方法解决了网络量化不确定系统的稳定性问题,保证了系统性能,具有一定的实用价值。 展开更多

关键词 线性不确定系统 鲁棒预测控制 量化 扇形有界方法

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城市路网的鲁棒预测控制 被引量：1

9

作者 刘安东 李佳 俞立 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期202-207,共6页

针对模型不确定的城市路网系统,设计了使闭环系统渐近稳定的鲁棒预测状态反馈控制器.首先,将"存储与向前"路段线性模型扩展为城市路网拓扑模型.同时考虑实际情况中路况变化、测量误差等因素引起的饱和流量、车辆数的不确定性... 针对模型不确定的城市路网系统,设计了使闭环系统渐近稳定的鲁棒预测状态反馈控制器.首先,将"存储与向前"路段线性模型扩展为城市路网拓扑模型.同时考虑实际情况中路况变化、测量误差等因素引起的饱和流量、车辆数的不确定性的影响,提出了具有不确定参数的城市路网系统模型.然后,采用线性矩阵不等式处理方法求解一个具有约束的凸优化问题,给出了状态反馈控制器设计方法.最后通过Matlab仿真验证了所提方法能有效缓解城市交通拥堵和优化信号灯. 展开更多

关键词 鲁棒预测控制 城市路网系统 参数不确定 线性矩阵不等式

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基于ESO的水下机器人机械臂系统鲁棒模型预测控制 被引量：2

10

作者 王红都 高枫 +1 位作者 黎明 付东飞 《水下无人系统学报》 2023年第6期827-838,共12页

考虑到海洋环境的复杂性、不确定性及水下机器人机械臂系统(UVMS)的强非线性、强耦合性等特点,提出一种基于扩张状态观测器(ESO)的鲁棒模型预测控制(RMPC)方法。首先基于UVMS的动力学特性,建立其动力学模型,并忽略不确定项和干扰给出其... 考虑到海洋环境的复杂性、不确定性及水下机器人机械臂系统(UVMS)的强非线性、强耦合性等特点,提出一种基于扩张状态观测器(ESO)的鲁棒模型预测控制(RMPC)方法。首先基于UVMS的动力学特性,建立其动力学模型,并忽略不确定项和干扰给出其名义模型系统。然后,基于名义系统设计了RMPC算法。将原系统的不确定项、干扰以及建模误差等影响因素集总为扩张状态,设计了ESO对其进行估计,并在名义模型的RMPC基础上进行了补偿,以得到应用于UVMS系统的RMPC方法。最后通过仿真实验证明,基于ESO的RMPC具有很好的轨迹跟踪性能和抗扰动能力。 展开更多

关键词 水下机器人机械臂系统 鲁棒模型预测控制 扩张状态观测器 轨迹跟踪

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基于鲁棒H_∞多步预测的染色控制

11

作者 周晓慧 薛安克 +1 位作者 王俊宏 鲁仁全 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期63-65,69,共4页

提出一种基于模型算法多步预测的鲁棒H∞控制方法,并用该法控制染色机的压力、温度和转速,改变前处理后坯布性能参数不稳定导致染色机生产的压力、温度和转速完全依靠工程师凭借经验确定的状况。建立预测模型和基于模型算法多步预测的鲁... 提出一种基于模型算法多步预测的鲁棒H∞控制方法,并用该法控制染色机的压力、温度和转速,改变前处理后坯布性能参数不稳定导致染色机生产的压力、温度和转速完全依靠工程师凭借经验确定的状况。建立预测模型和基于模型算法多步预测的鲁棒H∞控制,根据在线采集的压力、温度、转速和半成品的色度值,调整压力、温度和转速,并通过数值仿真例子验证了该方法。 展开更多

关键词 染色 不确定颜色模型 鲁棒 预测 控制

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离线方法与在线优化相结合的混合型鲁棒预测控制

12

作者 李孝录 曾强 丁宝苍 《河北科技大学学报》 CAS 北大核心 2009年第3期208-211,共4页

通过加入自由摄动量和采用在线优化来扩大离线鲁棒预测控制的吸引域。当状态位于离线预测控制的吸引域之外时,在线求解简单的优化问题,得到一个较大的椭圆型吸引域;当状态位于这个较大椭圆型区域的外面时,在线求解1个标准的鲁棒预测控... 通过加入自由摄动量和采用在线优化来扩大离线鲁棒预测控制的吸引域。当状态位于离线预测控制的吸引域之外时,在线求解简单的优化问题,得到一个较大的椭圆型吸引域;当状态位于这个较大椭圆型区域的外面时,在线求解1个标准的鲁棒预测控制问题,使得整个吸引域变为一个大得多的非椭圆型区域。提出的方法具有离线预测控制的所有优点,并且大范围地扩大了吸引域,给出仿真例子显示其效果。 展开更多

关键词 鲁棒预测控制 离线预测控制 吸引域 摄动量

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结构反馈不确定广义系统输出反馈鲁棒预测控制

13

作者 刘晓华 高荣 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期138-141,共4页

针对一类采用线性分式模型描述的结构反馈不确定广义系统,当系统状态不可测时,讨论其基于输出反馈的鲁棒模型预测控制问题,采用变量替换方法以及线性矩阵不等式技术对含有输出反馈控制器增益矩阵的非线性不等式进行解藕,将无穷时域"... 针对一类采用线性分式模型描述的结构反馈不确定广义系统,当系统状态不可测时,讨论其基于输出反馈的鲁棒模型预测控制问题,采用变量替换方法以及线性矩阵不等式技术对含有输出反馈控制器增益矩阵的非线性不等式进行解藕,将无穷时域"最小?最大"优化问题转化为凸优化问题,给出输出反馈控制律存在的充分条件,证明优化问题在初始时刻的可行解能够保证广义闭环系统渐近稳定且正则无脉冲。仿真实例验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 鲁棒预测控制 结构反馈 广义系统 输出反馈

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时滞网络预测PI控制算法鲁棒稳定性分析

14

作者 钱艳平 李奇 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期159-163,共5页

针对网络中存在的时滞给主动队列管理算法性能带来的不利影响,将Sm ith预估补偿器与达林算法相结合,提出了一种预测PI控制算法,既利用Sm ith预估器克服了大时滞给系统性能带来的影响,也减少了控制器参数整定数量.利用控制理论分析了该... 针对网络中存在的时滞给主动队列管理算法性能带来的不利影响,将Sm ith预估补偿器与达林算法相结合,提出了一种预测PI控制算法,既利用Sm ith预估器克服了大时滞给系统性能带来的影响,也减少了控制器参数整定数量.利用控制理论分析了该算法中Sm ith预估模型与实际对象模型分别存在增益、时间常数和时延失配情况下系统的鲁棒稳定性,并分别给出了保持系统稳定的失配参数条件.理论分析表明,通过适当选择期望闭环传递函数时间常数和预估模型参数,可以使系统获得较强鲁棒性和较快响应速度.仿真试验验证了理论分析的正确性. 展开更多

关键词 拥塞控制 主动队列管理 时滞网络 预测PI 鲁棒稳定性

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具有指定跟踪性能的间接鲁棒自适应广义预测控制

15

作者 周德云 宋巍 李呜 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第2期270-275,共6页

针对对象的不确定性干扰（未建模动态、有界干扰等），提出一种新的不需要持续激励条件的间接自适应广义预测控制算法，不仅考虑了自适应控制系统的闭环鲁棒稳定性，而且使所设计的自适应控制闭环系统具有指定的跟踪性能。

关键词 自适应预测控制 跟踪性 鲁棒稳定性

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扩大约束分段仿射系统鲁棒预测控制的吸引域

16

作者 陈孚 赵光宙 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期2012-2016,共5页

针对一类具有附加有界扰动的约束离散时间分段仿射(PWA)系统,提出一种扩大其鲁棒模型预测控制吸引域的新方法.计算系统的最大鲁棒正不变集以及相关的局部稳定控制律.基于最大鲁棒正不变集,通过多参数规划,采用一步预测时域来离线计算一... 针对一类具有附加有界扰动的约束离散时间分段仿射(PWA)系统,提出一种扩大其鲁棒模型预测控制吸引域的新方法.计算系统的最大鲁棒正不变集以及相关的局部稳定控制律.基于最大鲁棒正不变集,通过多参数规划,采用一步预测时域来离线计算一序列具有收缩性质的鲁棒可稳定集,构成收缩序列集,并将它们作为优化问题的预测状态终端约束集.得到的预测控制器可以鲁棒调节收缩序列集内的状态到鲁棒正不变集,从而确保系统的鲁棒稳定,并扩大了鲁棒预测控制的吸引域.通过数值实例验证了方法的有效性. 展开更多

关键词 分段仿射系统 模型预测控制 多参数规划 鲁棒不变集 吸引域

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一类约束分段仿射系统的鲁棒双模预测控制

17

作者 陈孚 赵光宙 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期455-458,510,共5页

研究了具有附加扰动约束的分段仿射(PWA)系统的预测控制问题,提出了PWA系统鲁棒双模预测控制方法.该方法基于不确定演变集,即在任意可能的扰动下,系统的预测状态演变集.把它作为预测控制开环优化问题的状态约束,并选择一个鲁棒正不变集... 研究了具有附加扰动约束的分段仿射(PWA)系统的预测控制问题,提出了PWA系统鲁棒双模预测控制方法.该方法基于不确定演变集,即在任意可能的扰动下,系统的预测状态演变集.把它作为预测控制开环优化问题的状态约束,并选择一个鲁棒正不变集作为终端约束,使得优化问题的可行性保证了系统的鲁棒稳定性,并可利用优化问题的次优解来确保系统的鲁棒稳定性,降低了优化计算的复杂性.数值实例表明,获得的双模控制器在预测时域内可渐近稳定系统状态到鲁棒正不变集,并在局部控制器的作用下保持状态在正不变集内,保证了系统的渐近终端有界. 展开更多

关键词 分段仿射系统 不确定演变集 鲁棒正不变集 双模预测控制

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一类输入时滞系统的鲁棒预测控制器的设计

18

作者 刘桂波 《大连交通大学学报》 CAS 2010年第3期88-91,共4页

针对一类不确定离散输入时滞系统,研究了使得闭环系统稳定,在预测时域内性能指标在线最小化的鲁棒预测控制器的设计问题.将预测时域后的性能指标函数用终端惩罚项近似,将无限时域性能指标函数转换成有限时域性能指标函数;基于滚动优化原... 针对一类不确定离散输入时滞系统,研究了使得闭环系统稳定,在预测时域内性能指标在线最小化的鲁棒预测控制器的设计问题.将预测时域后的性能指标函数用终端惩罚项近似,将无限时域性能指标函数转换成有限时域性能指标函数;基于滚动优化原理,将预测时域内的控制项用自由项代替,直接求取当前时刻的控制量,扩大可行解的范围,提高控制性能.通过求解线性矩阵不等式方法求解控制器.最后的仿真实例证明了该算法的有效性. 展开更多

关键词 时滞系统 鲁棒预测控制 LMI

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基于啤酒发酵温度多胞模型的鲁棒预测控制器设计

19

作者 尚继良 王耀锋 尚余雷 《酿酒科技》 2015年第7期79-81,共3页

针对具有时滞性和输入输出约束的啤酒发酵系统,建立其多胞模型,并设计了鲁棒预测控制器。在啤酒发酵过程中,用一阶惯性纯滞后模型近似描述控制系统,并离散化。分析模型参数和采样周期的关系,得到发酵系统的多胞不确定时滞模型和约束关... 针对具有时滞性和输入输出约束的啤酒发酵系统,建立其多胞模型,并设计了鲁棒预测控制器。在啤酒发酵过程中,用一阶惯性纯滞后模型近似描述控制系统,并离散化。分析模型参数和采样周期的关系,得到发酵系统的多胞不确定时滞模型和约束关系。利用参数估计设计了鲁棒预测控制器。系统仿真表明,啤酒发酵温度能较准确地跟踪工艺曲线,满足工艺需求。 展开更多

关键词 啤酒发酵温度 多胞模型 参数估计 鲁棒预测控制 啤酒

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时变不确定系统的输出反馈鲁棒预测控制方法

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作者 王超 张胜修 +1 位作者 张超 秦伟伟 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2014年第4期71-77,共7页

针对存在有界干扰的多胞线性时变系统,提出了在系统状态不可测时的输出反馈Tube不变集鲁棒模型预测控制方法。该方法基于状态反馈Tube不变集鲁棒模型预测控制策略,在性能指标与控制器设计中直接利用观测状态,通过对真实状态和观测状态... 针对存在有界干扰的多胞线性时变系统,提出了在系统状态不可测时的输出反馈Tube不变集鲁棒模型预测控制方法。该方法基于状态反馈Tube不变集鲁棒模型预测控制策略,在性能指标与控制器设计中直接利用观测状态,通过对真实状态和观测状态定义多面体不变集序列,确保给出的基于估计状态的反馈控制律使包含状态观测器在内的整个闭环系统状态鲁棒渐近稳定,并收敛于终端干扰不变集。仿真结果验证了该控制方法的有效性。 展开更多

关键词 有界干扰 多胞不确定系统 鲁棒模型预测控制 状态估计 输出反馈 多面体不变集

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