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基于MPC−FAPID的复杂工业场景轮式巡检机器人轨迹跟踪控制
1
作者
杨磊
郝萌
+4 位作者
鲍久圣
王凯
阴妍
戴守晨
张可琨
《工矿自动化》
北大核心
2025年第10期57-68,共12页
目前针对巡检机器人轨迹跟踪控制的研究主要存在以下问题:①在应对非对称负载扰动时,双电动机同步控制精度不足。②单一控制结构难以兼顾预测优化与动态抗扰能力。③在复杂多变路况(道路坡度、路面状态发生较大变化等)下,控制算法的自...
目前针对巡检机器人轨迹跟踪控制的研究主要存在以下问题:①在应对非对称负载扰动时,双电动机同步控制精度不足。②单一控制结构难以兼顾预测优化与动态抗扰能力。③在复杂多变路况(道路坡度、路面状态发生较大变化等)下,控制算法的自适应性与鲁棒性仍有待提升。针对上述问题,提出了一种基于模型预测控制(MPC)与模糊自适应PID(FAPID)算法(即MPC−FAPID)的分层双闭环轨迹跟踪控制方法。基于四轮差速巡检机器人运动学模型,在控制量及控制增量中加入相应的约束,完成了基于MPC的轨迹跟踪控制器设计。针对四轮差速巡检机器人轮速易受干扰导致控制不协调的问题,通过引入FAPID算法,减少四轮差速巡检机器人运动过程中的电动机转速误差,仿真结果表明:FAPID算法能有效降低同步偏差,其精度及鲁棒性均优于PID控制与鲸鱼PID控制算法。针对单层控制结构难以兼顾预测能力和抗干扰性的问题,设计了基于MPC−FAPID的分层双闭环控制器:主环MPC实现轨迹跟踪误差补偿和多约束处理,从环FAPID抑制负载扰动影响。仿真结果表明:在直行上缓坡仿真工况下,MPC−FAPID的调整时间为0.87 s,相比MPC−PID,MPC−鲸鱼PID,能更迅速地调整机器人位姿靠近原始轨迹;在连续转弯仿真工况下,相较于MPC−PID与MPC−鲸鱼PID,MPC−FAPID能更好地捕捉原始轨迹的变化趋势,横向、纵向与航向角的最大误差分别为−0.051 m,0.00047 m,0.0408 rad。实机试验结果表明:相比MPC−PID,MPC−FAPID在多目标点轨迹跟踪实机试验中横向最大误差降低了88.24%,纵向最大误差降低了87.76%。
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关键词
轮式巡检机器人
轨迹跟踪控制
模型预测控制
模糊自适应
pid
算法
分层双闭环轨迹跟踪控制
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职称材料
混合动力汽车发动机在怠速状态下的控制
被引量：
7
2
作者
吴毅
帕孜来·马合木提
纪承乾
《机床与液压》
北大核心
2021年第20期145-149,共5页
针对发动机进入怠速状态下时,存在超调过大和响应速度慢的问题,提出一种Runge-Kutta预测自适应PID算法来对油电混合动力汽车的发动机进行怠速跟踪控制。首先通过Runge-Kutta对系统状态进行预测计算,得出下一步的系统预测输出,再由设定...
针对发动机进入怠速状态下时,存在超调过大和响应速度慢的问题,提出一种Runge-Kutta预测自适应PID算法来对油电混合动力汽车的发动机进行怠速跟踪控制。首先通过Runge-Kutta对系统状态进行预测计算,得出下一步的系统预测输出,再由设定值与预测输出值得出两者偏差信号,结合最优梯度下降法在线修正PID参数,使得系统实现事先调整进而快速进入发动机怠速状态的目的,这样也有利于降低整车燃油消耗。从最终的仿真结果来看,超调和响应时间都有了很大的改善,从而验证了该方法的有效性和可行性。
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关键词
runge-kutta
预测自适应
pid
算法
怠速跟踪控制
最优梯度下降法
在线修正
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职称材料
基于GSA-GPC水电机组预测控制
被引量：
1
3
作者
王莺子
谌慧铭
+3 位作者
陈金保
曾荃
陈上
肖志怀
《中国农村水利水电》
北大核心
2023年第8期234-240,共7页
随着风、光等可再生能源大量馈入,电网结构日趋复杂。在此背景下,水电机组将根据需要经常处于变工况运行,运行环境变得恶劣,其传统的PID控制策略显然难以实现各种复杂工况下的最优控制。为此,将广义预测控制(GPC)应用于水电机组,并基于...
随着风、光等可再生能源大量馈入,电网结构日趋复杂。在此背景下,水电机组将根据需要经常处于变工况运行,运行环境变得恶劣,其传统的PID控制策略显然难以实现各种复杂工况下的最优控制。为此,将广义预测控制(GPC)应用于水电机组,并基于引力搜索算法(GSA)对其参数进行优化,实现了水电机组基于GSA-GPC的自适应预测控制。仿真结果表明,相比传统的PID控制器,设计的基于GSA-GPC的自适应预测控制器在不同工况下均有优异的调节性能,实现了水电机组多工况下最优控制。
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关键词
水电机组
pid
控制
广义预测控制
引力搜索算法
自适应控制
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职称材料
题名
基于MPC−FAPID的复杂工业场景轮式巡检机器人轨迹跟踪控制
1
作者
杨磊
郝萌
鲍久圣
王凯
阴妍
戴守晨
张可琨
机构
中国矿业大学徐海学院计算机系
中国矿业大学机电工程学院
出处
《工矿自动化》
北大核心
2025年第10期57-68,共12页
基金
徐州市在徐高校服务“343”产业发展项目(gx2024002)
江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)。
文摘
目前针对巡检机器人轨迹跟踪控制的研究主要存在以下问题:①在应对非对称负载扰动时,双电动机同步控制精度不足。②单一控制结构难以兼顾预测优化与动态抗扰能力。③在复杂多变路况(道路坡度、路面状态发生较大变化等)下,控制算法的自适应性与鲁棒性仍有待提升。针对上述问题,提出了一种基于模型预测控制(MPC)与模糊自适应PID(FAPID)算法(即MPC−FAPID)的分层双闭环轨迹跟踪控制方法。基于四轮差速巡检机器人运动学模型,在控制量及控制增量中加入相应的约束,完成了基于MPC的轨迹跟踪控制器设计。针对四轮差速巡检机器人轮速易受干扰导致控制不协调的问题,通过引入FAPID算法,减少四轮差速巡检机器人运动过程中的电动机转速误差,仿真结果表明:FAPID算法能有效降低同步偏差,其精度及鲁棒性均优于PID控制与鲸鱼PID控制算法。针对单层控制结构难以兼顾预测能力和抗干扰性的问题,设计了基于MPC−FAPID的分层双闭环控制器:主环MPC实现轨迹跟踪误差补偿和多约束处理,从环FAPID抑制负载扰动影响。仿真结果表明:在直行上缓坡仿真工况下,MPC−FAPID的调整时间为0.87 s,相比MPC−PID,MPC−鲸鱼PID,能更迅速地调整机器人位姿靠近原始轨迹;在连续转弯仿真工况下,相较于MPC−PID与MPC−鲸鱼PID,MPC−FAPID能更好地捕捉原始轨迹的变化趋势,横向、纵向与航向角的最大误差分别为−0.051 m,0.00047 m,0.0408 rad。实机试验结果表明:相比MPC−PID,MPC−FAPID在多目标点轨迹跟踪实机试验中横向最大误差降低了88.24%,纵向最大误差降低了87.76%。
关键词
轮式巡检机器人
轨迹跟踪控制
模型预测控制
模糊自适应
pid
算法
分层双闭环轨迹跟踪控制
Keywords
wheeled inspection robot
trajectory tracking control
model
predictive
control
fuzzy
adaptive
pid
algorithm
hierarchical double-closed-loop trajectory tracking control
分类号
TD67 [矿业工程—矿山机电]
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职称材料
题名
混合动力汽车发动机在怠速状态下的控制
被引量：
7
2
作者
吴毅
帕孜来·马合木提
纪承乾
机构
新疆大学电气工程学院
出处
《机床与液压》
北大核心
2021年第20期145-149,共5页
文摘
针对发动机进入怠速状态下时,存在超调过大和响应速度慢的问题,提出一种Runge-Kutta预测自适应PID算法来对油电混合动力汽车的发动机进行怠速跟踪控制。首先通过Runge-Kutta对系统状态进行预测计算,得出下一步的系统预测输出,再由设定值与预测输出值得出两者偏差信号,结合最优梯度下降法在线修正PID参数,使得系统实现事先调整进而快速进入发动机怠速状态的目的,这样也有利于降低整车燃油消耗。从最终的仿真结果来看,超调和响应时间都有了很大的改善,从而验证了该方法的有效性和可行性。
关键词
runge-kutta
预测自适应
pid
算法
怠速跟踪控制
最优梯度下降法
在线修正
Keywords
runge-kutta predictive adaptive pid algorithm
Idle tracking control
Optimal gradient descent method
Online correction
分类号
U464.9 [机械工程—车辆工程]
在线阅读
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职称材料
题名
基于GSA-GPC水电机组预测控制
被引量：
1
3
作者
王莺子
谌慧铭
陈金保
曾荃
陈上
肖志怀
机构
国网湖北省电力有限公司技术培训中心
武汉大学动力与机械学院
中国长江电力股份有限公司三峡电厂
出处
《中国农村水利水电》
北大核心
2023年第8期234-240,共7页
基金
国家自然科学基金项目(51979204)。
文摘
随着风、光等可再生能源大量馈入,电网结构日趋复杂。在此背景下,水电机组将根据需要经常处于变工况运行,运行环境变得恶劣,其传统的PID控制策略显然难以实现各种复杂工况下的最优控制。为此,将广义预测控制(GPC)应用于水电机组,并基于引力搜索算法(GSA)对其参数进行优化,实现了水电机组基于GSA-GPC的自适应预测控制。仿真结果表明,相比传统的PID控制器,设计的基于GSA-GPC的自适应预测控制器在不同工况下均有优异的调节性能,实现了水电机组多工况下最优控制。
关键词
水电机组
pid
控制
广义预测控制
引力搜索算法
自适应控制
Keywords
hydropower unit
pid
control
generalized
predictive
control
gravity search
algorithm
adaptive
control
分类号
TK73 [交通运输工程—轮机工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于MPC−FAPID的复杂工业场景轮式巡检机器人轨迹跟踪控制
杨磊
郝萌
鲍久圣
王凯
阴妍
戴守晨
张可琨
《工矿自动化》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
混合动力汽车发动机在怠速状态下的控制
吴毅
帕孜来·马合木提
纪承乾
《机床与液压》
北大核心
2021
7
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
基于GSA-GPC水电机组预测控制
王莺子
谌慧铭
陈金保
曾荃
陈上
肖志怀
《中国农村水利水电》
北大核心
2023
1
在线阅读
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职称材料
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