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Safe Motion Planning and Control Framework for Automated Vehicles with Zonotopic TRMPC
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作者 Hao Zheng Yinong Li +1 位作者 Ling Zheng Ehsan Hashemi 《Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期146-159,共14页
Model mismatches can cause multi-dimensional uncertainties for the receding horizon control strategies of automated vehicles(AVs).The uncertainties may lead to potentially hazardous behaviors when the AV tracks ideal ... Model mismatches can cause multi-dimensional uncertainties for the receding horizon control strategies of automated vehicles(AVs).The uncertainties may lead to potentially hazardous behaviors when the AV tracks ideal trajectories that are individually optimized by the AV's planning layer.To address this issue,this study proposes a safe motion planning and control(SMPAC)framework for AVs.For the control layer,a dynamic model including multi-dimensional uncertainties is established.A zonotopic tube-based robust model predictive control scheme is proposed to constrain the uncertain system in a bounded minimum robust positive invariant set.A flexible tube with varying cross-sections is constructed to reduce the controller conservatism.For the planning layer,a concept of safety sets,representing the geometric boundaries of the ego vehicle and obstacles under uncertainties,is proposed.The safety sets provide the basis for the subsequent evaluation and ranking of the generated trajectories.An efficient collision avoidance algorithm decides the desired trajectory through the intersection detection of the safety sets between the ego vehicle and obstacles.A numerical simulation and hardware-in-the-loop experiment validate the effectiveness and real-time performance of the SMPAC.The result of two driving scenarios indicates that the SMPAC can guarantee the safety of automated driving under multi-dimensional uncertainties. 展开更多
关键词 Automated vehicles Automated driving Motion planning Motion control Tube mpc ZONOTOPE
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Path Tracking Controller Design of Automated Parking Systems via NMPC with an Instructible Solution
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作者 Liang Chen Zhaobo Qin +2 位作者 Manjiang Hu Yougang Bian Xiaoyan Peng 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第3期353-367,共15页
Parking difficulties have become a social issue that people have to solve.Automated parking system is practicable for quick par operations without a driver which can also greatly reduces the probability of parking acc... Parking difficulties have become a social issue that people have to solve.Automated parking system is practicable for quick par operations without a driver which can also greatly reduces the probability of parking accidents.The paper proposes a Lyapunov-based nonlinear model predictive controller embedding an instructable solution which is generated by the modified rear-wheel feedback method(RF-LNMPC)in order to improve the overall path tracking accuracy in parking conditions.Firstly,A discrete-time RF-LNMPC considering the position and attitude of the parking vehicle is proposed to increase the success rate of automated parking effectively.Secondly,the RF-LNMPC problem with a multi-objective cost function is solved by the Interior-Point Optimization,of which the iterative initial values are described as the instructable solutions calculated by combining modified rear-wheel feedback to improve the performance of local optimal solution.Thirdly,the details on the computation of the terminal constraint and terminal cost for the linear time-varying case is presented.The closed-loop stability is verified via Lyapunov techniques by considering the terminal constraint and terminal cost theoretically.Finally,the proposed RF-LNMPC is implemented on a selfdriving Lincoln MKZ platform and the experiment results have shown improved performance in parallel and vertical parking conditions.The Monte Carlo analysis also demonstrates good stability and repeatability of the proposed method which can be applied in practical use in the near future. 展开更多
关键词 Automated parking Path tracking controller Nonlinear model predictive control Monte Carlo analysis
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Predictive control for greenhouse temperature and humidity and energy optimization by improved NMPC objective function algorithm
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作者 Lina Wang Ying Zhang +2 位作者 Mengjie Xu Qiuhui Liu Binrui Wang 《International Journal of Agricultural and Biological Engineering》 SCIE 2024年第5期128-136,共9页
Persistent low temperatures in autumn and winter have a huge impact on crops,and greenhouses rely on solar radiation and heating equipment to meet the required indoor temperature.But the energy cost of frequent operat... Persistent low temperatures in autumn and winter have a huge impact on crops,and greenhouses rely on solar radiation and heating equipment to meet the required indoor temperature.But the energy cost of frequent operation of the actuators is exceptionally high.The relationship between greenhouse environmental control accuracy and energy consumption is one of the key issues faced in greenhouse research.In this study,a non-linear model predictive control method with an improved objective function was proposed.The improved objective function used tolerance intervals and boundary constraints to optimize the objective evaluation.The nonlinear model predictive control(NMPC)controller design was based on the wavelet neural network(WNN)data-driven model and applied the interior point method to solve the optimal solution of the objective function control,thus balancing the contradiction between energy consumption and control precision.The simulation results showed that the improved NMPC method reduced energy consumption by 21.02%and 9.54%compared with the model predictive control and regular NMPC,which proved the method achieved good results in a low-temperature environment.This research can provide an important reference for the field as it offers a more efficient approach to managing greenhouse climates,potentially leading to substantial energy savings and enhanced sustainability in agricultural practices. 展开更多
关键词 greenhouse environmental control greenhouse energy optimization nonlinear model predictive control objective function improvement
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Predictive Control Model Based on the MPC Algorithm on Three Different Road Sections
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作者 Xiaoxi Liu Xixi Zheng +1 位作者 Shuming Zhang Zhidong Wang 《Journal of Electronic Research and Application》 2024年第2期116-123,共8页
Predictive control is an advanced control algorithm,which is widely used in industrial process control.Among them,model predictive control(MPC)is an important branch of predictive control.Its basic principle is to use... Predictive control is an advanced control algorithm,which is widely used in industrial process control.Among them,model predictive control(MPC)is an important branch of predictive control.Its basic principle is to use the system model to predict future behavior and determine the current control action by optimizing the objective function.This paper discusses the application of MPC in the prediction and control of the speed of vehicles to optimize traffic flow.It is a valuable reference for alleviating traffic congestion and improving travel efficiency and smoothness and provides scientific basis and technical support for future highway traffic management. 展开更多
关键词 mpc algorithm Variable speed limit control HIGHWAY
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Virtually coupled train set control subject to space-time separation:A distributed economic MPC approach with emergency braking configuration
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作者 Xiaolin Luo Tao Tang +1 位作者 Le Wang Hongjie Liu 《High-Speed Railway》 2024年第3期143-152,共10页
The emerging virtual coupling technology aims to operate multiple train units in a Virtually Coupled Train Set(VCTS)at a minimal but safe distance.To guarantee collision avoidance,the safety distance should be calcula... The emerging virtual coupling technology aims to operate multiple train units in a Virtually Coupled Train Set(VCTS)at a minimal but safe distance.To guarantee collision avoidance,the safety distance should be calculated using the state-of-the-art space-time separation principle that separates the Emergency Braking(EB)trajectories of two successive units during the whole EB process.In this case,the minimal safety distance is usually numerically calculated without an analytic formulation.Thus,the constrained VCTS control problem is hard to address with space-time separation,which is still a gap in the existing literature.To solve this problem,we propose a Distributed Economic Model Predictive Control(DEMPC)approach with computation efficiency and theoretical guarantee.Specifically,to alleviate the computation burden,we transform implicit safety constraints into explicitly linear ones,such that the optimal control problem in DEMPC is a quadratic programming problem that can be solved efficiently.For theoretical analysis,sufficient conditions are derived to guarantee the recursive feasibility and stability of DEMPC,employing compatibility constraints,tube techniques and terminal ingredient tuning.Moreover,we extend our approach with globally optimal and distributed online EB configuration methods to shorten the minimal distance among VCTS.Finally,experimental results demonstrate the performance and advantages of the proposed approaches. 展开更多
关键词 Virtually coupled train set Space-time separation Economic model predictive control Distributed model predictive control Emergency braking configuration
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采用改进MPC提高储能系统电压暂态特性研究 被引量:1
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作者 鲍建 杨沛豪 《电源学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期242-249,共8页
储能系统通过换流器实现并网运行,常规换流器因为其开关频率低,在采样、计算环节存在延时导致储能系统暂态特性差,甚至引起整个电网不稳定。本文采用模型预测控制MPC(model predictive control)来实现储能系统功率快速响应,避免延时影... 储能系统通过换流器实现并网运行,常规换流器因为其开关频率低,在采样、计算环节存在延时导致储能系统暂态特性差,甚至引起整个电网不稳定。本文采用模型预测控制MPC(model predictive control)来实现储能系统功率快速响应,避免延时影响。引入功率权重价值函数在有功、无功MPC控制中,计算储能换流器输出电压最优值。针对因为滤波电感参数偏移导致的MPC模型不准确问题,本文采用电感误差补偿控制来提高模型精度。通过Matlab/Simulink仿真和实验来验证本文所提方案可提高储能系统暂态特性,有效消除误差对MPC控制性能的影响。 展开更多
关键词 储能系统 暂态特性 模型预测控制 功率权重价值函数 电感误差电压补偿
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基于二维动态减载和双层MPC的风储联合调频与功率优化分配
7
作者 朱瑛 石琦 +2 位作者 蔡寿国 卫志农 臧海祥 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期1-8,共8页
风机可以通过减载控制提供调频备用功率,但存在弃风量大的问题。为此,结合储能装置,设计了考虑风速分区与储能荷电状态(SOC)的二维动态减载策略,在提供充足调频备用功率的同时减小了弃风功率。在此基础上,结合双层模型预测控制(MPC)架构... 风机可以通过减载控制提供调频备用功率,但存在弃风量大的问题。为此,结合储能装置,设计了考虑风速分区与储能荷电状态(SOC)的二维动态减载策略,在提供充足调频备用功率的同时减小了弃风功率。在此基础上,结合双层模型预测控制(MPC)架构,提出了计及机组转矩波动的风储联合调频控制策略,上层MPC将风电场视作整体,通过协调风储出力提升调频效果;下层MPC通过风电场内的功率优化分配以抑制机组的转矩波动,保证调频性能的同时提高了机组运行稳定性。通过仿真分析验证了所提策略的有效性,结果表明该减载策略具有更高的风能利用率,且在调频过程中通过机组的功率优化分配减小了机组的转矩波动,提高了机组运行稳定性。 展开更多
关键词 动态减载 双层mpc 风储联合调频 有功功率分配 转矩波动
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智能汽车轨迹跟踪MPC-RBF-SMC协同控制策略研究
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作者 张良 蒋瑞洋 +2 位作者 卢剑伟 程浩 雷夏阳 《汽车工程师》 2024年第5期11-19,共9页
针对自动驾驶车辆行驶过程中模型失配以及外部环境干扰导致车辆轨迹跟踪环节精确性不高的问题,提出了一种结合车辆运动学模型预测控制(MPC)、径向基(RBF)神经网络和滑模控制(SMC)的轨迹跟踪控制策略。通过建立车辆运动学MPC模型计算当... 针对自动驾驶车辆行驶过程中模型失配以及外部环境干扰导致车辆轨迹跟踪环节精确性不高的问题,提出了一种结合车辆运动学模型预测控制(MPC)、径向基(RBF)神经网络和滑模控制(SMC)的轨迹跟踪控制策略。通过建立车辆运动学MPC模型计算当前状态车辆期望横摆角速度,并将其与实际横摆角速度的偏差输入RBF-SMC控制器,利用RBF快速逼近非线性模型的特点,结合滑模控制输出前轮转角,实现车辆的横向轨迹跟踪控制。仿真结果表明,与传统的控制器相比,该方法轨迹跟踪精度显著提高,并在不同行驶工况下表现出较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 车辆运动学模型 模型预测控制 径向基神经网络 滑模控制
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MPC灰色理论算法在同步预测控制器设计中的应用
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作者 欧志新 李继侠 邓春兰 《安徽师范大学学报(自然科学版)》 2024年第5期414-421,共8页
随着人工智能算法和预测模型的发展与优化,对复杂交叉耦合的环境和对象,数学模型建立困难或测试手段精度不高的场景,难以保证有效的控制方案运行和算法应用。首先,在分析干扰模型和同步控制预测原理基础上,引入MPC(模型预测控制)灰色理... 随着人工智能算法和预测模型的发展与优化,对复杂交叉耦合的环境和对象,数学模型建立困难或测试手段精度不高的场景,难以保证有效的控制方案运行和算法应用。首先,在分析干扰模型和同步控制预测原理基础上,引入MPC(模型预测控制)灰色理论算法的经验值理论,灰色预测算法的原理是约束集均方值最优解。其次,将多变的输入参数整合成若干段的模型匹配的数学模型,其控制系统的时间轴能够以离散时序建立完整的时间模型。利于分析和解决无法用传统数字精确描述的复杂模型或系统问题,尤其是信息获取不完备或者失真的参数信息。最后,分析工业控制模型多为纯滞后的二阶惯性环节的时延控制对象,通过三组建模和仿真实验,得出基于MPC灰色理论算法设计同步预测控制器具有较好的优势,属于一种多值混合动态算法。在误差调节和波动抑制具有良好的同步效果。 展开更多
关键词 误差补偿 波动抑制 同步控制器 预测控制 mpc灰色理论算法
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基于自适应采样周期和预测时域MPC的车辆路径跟踪控制
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作者 裴玉龙 张晨曦 +1 位作者 傅博涵 冉松民 《交通运输研究》 2024年第3期46-55,共10页
为解决自动驾驶车辆在低附着路面路径跟踪控制精度较低的问题,设计了一种自适应采样周期和预测时域MPC控制器。首先,结合车辆动力学模型和MPC算法设计了MPC控制器,并加入轮胎侧偏角约束;然后,分析控制器的采样周期和预测时域对控制效果... 为解决自动驾驶车辆在低附着路面路径跟踪控制精度较低的问题,设计了一种自适应采样周期和预测时域MPC控制器。首先,结合车辆动力学模型和MPC算法设计了MPC控制器,并加入轮胎侧偏角约束;然后,分析控制器的采样周期和预测时域对控制效果的影响,提出一种综合考虑采样周期和预测时域的自适应控制策略,通过车辆前轮转向角更新采样周期,通过车速更新预测时域;最后,使用Carsim和Matlab/Simulink联合仿真平台,在低附着路面的不同车速条件下进行仿真实验。结果表明,当车速为25 km/h和45 km/h时,相较于固定控制参数MPC控制器,自适应采样周期和预测时域MPC控制器的最大横向误差分别减小140.2mm和40.8mm,其在不同车速下的路径跟踪控制精度均更高,横摆角速度和质心侧偏角均在合理范围内,车辆稳定性较好,证明所提路径跟踪控制器在低附着路面具有较高的控制精度和可行性。 展开更多
关键词 自动驾驶车辆 自适应 模型预测控制 横向误差 路径跟踪
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MPC-based Motion Planning and Control Enables Smarter and Safer Autonomous Marine Vehicles:Perspectives and a Tutorial Survey 被引量:4
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作者 Henglai Wei Yang Shi 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 SCIE EI CSCD 2023年第1期8-24,共17页
Autonomous marine vehicles(AMVs)have received considerable attention in the past few decades,mainly because they play essential roles in broad marine applications such as environmental monitoring and resource explorat... Autonomous marine vehicles(AMVs)have received considerable attention in the past few decades,mainly because they play essential roles in broad marine applications such as environmental monitoring and resource exploration.Recent advances in the field of communication technologies,perception capability,computational power and advanced optimization algorithms have stimulated new interest in the development of AMVs.In order to deploy the constrained AMVs in the complex dynamic maritime environment,it is crucial to enhance the guidance and control capabilities through effective and practical planning,and control algorithms.Model predictive control(MPC)has been exceptionally successful in different fields due to its ability to systematically handle constraints while optimizing control performance.This paper aims to provide a review of recent progress in the context of motion planning and control for AMVs from the perceptive of MPC.Finally,future research trends and directions in this substantial research area of AMVs are highlighted. 展开更多
关键词 Autonomous marine vehicles(AMVs) model predictive control(mpc) motion control motion planning
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基于CL-RRT与MPC的舰载机牵引系统路径规划
12
作者 孙家玮 余明晖 +2 位作者 杨大鹏 汤皓泉 卞大鹏 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期1745-1755,共11页
针对舰载机在甲板狭小、复杂环境下的调运过程,结合闭环快速随机搜索树(close loop rapidly exploring random trees,CL-RRT)和模型预测控制(model predictive control,MPC)提出一种舰载机牵引系统的路径规划算法。首先,在CL-RRT中采用... 针对舰载机在甲板狭小、复杂环境下的调运过程,结合闭环快速随机搜索树(close loop rapidly exploring random trees,CL-RRT)和模型预测控制(model predictive control,MPC)提出一种舰载机牵引系统的路径规划算法。首先,在CL-RRT中采用纯追踪器与线性二次型(linear quadratic,LQ)控制器得到系统的控制输入并向前仿真得到规划路径。其次,将已得路径进行等比缩放与插值作为MPC的初始解。最后,设置MPC的目标函数等并解得最终路径。展开自定义三个场景下的仿真实验,通过与CL-RRT算法的实验结果进行比较,验证本文算法的优越性。实验结果表明,所提算法可有效解决因采样随机性带来解质量不佳的问题,提升舰载机在甲板上的调运效率与安全性。 展开更多
关键词 舰载机牵引系统 闭环快速随机搜索树 模型预测控制 路径规划
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考虑参数估计的MPC算法的商用车车道保持控制
13
作者 赵崇钦 景晖 +2 位作者 王刚 冯焕秦 刘夫云 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期129-136,共8页
设计了一种考虑参数估计的模型预测控制(MPC)算法的、智能辅助驾驶的商用车的车道保持算法,对于难以直接测量的质量和横向速度进行估计。建立车辆动力学模型和状态误差方程,通过扩展Kalman滤波(EKF)和递推最小二乘法(RLS)分别对车辆的... 设计了一种考虑参数估计的模型预测控制(MPC)算法的、智能辅助驾驶的商用车的车道保持算法,对于难以直接测量的质量和横向速度进行估计。建立车辆动力学模型和状态误差方程,通过扩展Kalman滤波(EKF)和递推最小二乘法(RLS)分别对车辆的横向速度、质量进行估计。基于估计得到的车辆参数,设计MPC车道保持控制器。构建硬件在环(HIL)仿真平台,设置不同的测试工况对车道保持算法进行了验证。结果表明:与普通MPC相比,在偏移回正工况中,车辆纠偏消耗的时间减少28.6%,并且超调量更小;高速路工况的横向位置偏差的均方根误差减小了4.2 cm。该方法提升了纠偏能力和跟踪精度,降低了传感器成本。 展开更多
关键词 智能辅助驾驶 车道保持 参数估计 模型预测控制(mpc) 递推最小二乘法(RLS) 扩展Kalman滤波(EKF)
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Hybrid Dynamic Variables-Dependent Event-Triggered Fuzzy Model Predictive Control 被引量:1
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作者 Xiongbo Wan Chaoling Zhang +2 位作者 Fan Wei Chuan-Ke Zhang Min Wu 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 SCIE EI CSCD 2024年第3期723-733,共11页
This article focuses on dynamic event-triggered mechanism(DETM)-based model predictive control(MPC) for T-S fuzzy systems.A hybrid dynamic variables-dependent DETM is carefully devised,which includes a multiplicative ... This article focuses on dynamic event-triggered mechanism(DETM)-based model predictive control(MPC) for T-S fuzzy systems.A hybrid dynamic variables-dependent DETM is carefully devised,which includes a multiplicative dynamic variable and an additive dynamic variable.The addressed DETM-based fuzzy MPC issue is described as a “min-max” optimization problem(OP).To facilitate the co-design of the MPC controller and the weighting matrix of the DETM,an auxiliary OP is proposed based on a new Lyapunov function and a new robust positive invariant(RPI) set that contain the membership functions and the hybrid dynamic variables.A dynamic event-triggered fuzzy MPC algorithm is developed accordingly,whose recursive feasibility is analysed by employing the RPI set.With the designed controller,the involved fuzzy system is ensured to be asymptotically stable.Two examples show that the new DETM and DETM-based MPC algorithm have the advantages of reducing resource consumption while yielding the anticipated performance. 展开更多
关键词 Dynamic event-triggered mechanism(DETM) hybrid dynamic variables model predictive control(mpc) robust positive invariant(RPI)set T-S fuzzy systems
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基于改进MPC与RBF-PID的智能车轨迹跟踪控制
15
作者 李臣旭 江浩斌 洪阳珂 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1290-1301,共12页
为提升智能汽车轨迹跟踪控制的稳定性和精度,提出一种基于时域参数自适应MPC与RBF-PID的轨迹跟踪控制方法.首先搭建车辆横纵向动力学模型;其次分析控制时域与预测时域对跟踪精度的影响,设计时域参数自适应MPC横向控制器并进行仿真验证;... 为提升智能汽车轨迹跟踪控制的稳定性和精度,提出一种基于时域参数自适应MPC与RBF-PID的轨迹跟踪控制方法.首先搭建车辆横纵向动力学模型;其次分析控制时域与预测时域对跟踪精度的影响,设计时域参数自适应MPC横向控制器并进行仿真验证;然后基于径向基函数(RBF)神经网络整定PID控制参数,设计分层式纵向控制器,并设计折线速度曲线与PID算法进行对比;最后以车速为耦合点构建智能汽车横纵向综合控制系统,并在蛇形工况下对横纵向综合控制系统进行仿真实验.结果表明,所设计的横向控制器能保证低速时的跟踪精度和高速时的车辆稳定性,纵向控制器可有效提高速度跟踪精度,横纵向综合控制系统能实现车辆在变车速工况下对轨迹的精准跟踪,同时保证良好的行驶稳定性与舒适性. 展开更多
关键词 时域参数自适应 mpc RBF-PID 横纵向综合控制 轨迹跟踪
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基于LSTM-MPC的PEMFC运行状态建模与容错控制 被引量:1
16
作者 袁铁江 郭泽林 胡辰康 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期3927-3936,I0015,共11页
质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)具有多物理场耦合特性易产生不同故障且难以控制。为了能在故障状态下快速有效控制,提出基于模型预测控制(modelpredictivecontrol,MPC)的容错控制方案。首先,以长短时记... 质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)具有多物理场耦合特性易产生不同故障且难以控制。为了能在故障状态下快速有效控制,提出基于模型预测控制(modelpredictivecontrol,MPC)的容错控制方案。首先,以长短时记忆神经网络(long short-term memory,LSTM)的预测误差为遗传算法的适应度函数,寻优获取LSTM的最优超参数组合,基于数据驱动构建PEMFC系统在4种不同运行状态下的LSTM预测模型作为预测模型模块。然后,建立基于神经网络的控制器作为优化控制器模块,根据上述模块制定以PEMFC系统阴阳极输入气体压强为控制量、电堆电压为输出量的容错控制方案。最后,仿真验证LSTM预测模型与容错控制方案得到,LSTM预测模型在训练集和测试集的评估指标均方根误差(root mean square error,RMSE)指标值分别为0.0489和0.0558,具有较好的拟合效果。在不同故障状态下,MPC相较于传统PID容错控制方案电压恢复时间缩短50%及以上,并在氢气泄露故障状态下,最大压降降低22.2%,证明了所提控制策略的有效性和正确性。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 数据驱动 神经网络 模型预测控制 容错控制
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基于MPC和PID的脚轮式全向移动平台轨迹跟踪
17
作者 李华夏 黄晓蓉 +3 位作者 沈安林 蒋鹏 彭忆强 隋立起 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2024年第7期2285-2293,共9页
针对现有运动控制策略无法保证独立驱动脚轮式全向移动平台位姿的高精度控制问题,提出一种基于模型预测控制(MPC)和PID控制相结合的双闭环轨迹跟踪控制策略。首先,利用运动学几何关系建立独立驱动脚轮式全向移动平台在世界坐标系下的三... 针对现有运动控制策略无法保证独立驱动脚轮式全向移动平台位姿的高精度控制问题,提出一种基于模型预测控制(MPC)和PID控制相结合的双闭环轨迹跟踪控制策略。首先,利用运动学几何关系建立独立驱动脚轮式全向移动平台在世界坐标系下的三自由度运动学模型,基于正交分解法建立平台在机器人坐标系下的逆运动学模型,以反映平台中心点速度与各个脚轮转速间的关系;其次,采用MPC并基于三自由度运动学模型设计位姿控制器,使平台对期望轨迹进行位姿跟踪,并在考虑多目标约束条件的情况下通过位姿控制器求解出最优控制量;最后,采用PID设计速度控制器,用于跟踪位姿控制器输出的期望速度,通过平台逆运动学模型计算得到期望轮速,从而驱动平台实现全向运动。通过仿真验证了所提控制策略的有效性,平台能有效跟踪直线轨迹和圆形轨迹。仿真结果表明,与通过平台转角逆运动学模型解耦驱动轮速的位置单环轨迹跟踪控制策略相比,加入速度内环后系统超调量下降97.23%,响应时间缩短36.84%。 展开更多
关键词 独立驱动脚轮式全向移动平台 模型预测控制 轨迹跟踪 PID控制 运动学模型
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基于T-S MPC的车辆自适应巡航控制策略研究
18
作者 刘晓龙 张蕾 +2 位作者 王清 李然然 安馨 《国外电子测量技术》 2024年第7期57-64,共8页
针对于汽车自适应巡航系统面对复杂工况时自适应性不强的问题,提出了一种基于T-S模糊变权重模型预测控制(Takagi-Sugeno fuzzy model predictive control,T-S MPC)的自适应巡航分层控制策略。首先上层控制器基于安全距离模型将自适应巡... 针对于汽车自适应巡航系统面对复杂工况时自适应性不强的问题,提出了一种基于T-S模糊变权重模型预测控制(Takagi-Sugeno fuzzy model predictive control,T-S MPC)的自适应巡航分层控制策略。首先上层控制器基于安全距离模型将自适应巡航系统划分为定速巡航模式、多目标优化控制的跟随模式和紧急制动模式;下层控制器基于车辆逆动力学模型,将上层控制器输出的期望加速度转变为节气门开度或制动压力;其次考虑到权重系数对控制精度的影响,建立基于T-S模糊控制的变权重模型预测控制器;最后搭建Carsim Simulink联合仿真平台,验证控制策略的准确性、适应性和跟踪响应速度。结果表明,在定速巡航工况时,T-S MPC控制方法跟踪响应时间为1.54 s,较PID和传统MPC控制跟踪响应快;在跟随和混合工况时,T-S MPC控制方法均方根误差为分别为0.3073、2.775,均低于PID、PID+LQR和传统MPC控制的均方根误差、并且自适应性好,有效提高了跟车性能与安全性。 展开更多
关键词 自适应巡航 分层控制 T-S mpc 控制策略
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CMV通过影响效应因子MpC002的表达干预桃蚜种群增长的机制
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作者 毛立杰 梁晓 +3 位作者 刘迎 伍春玲 韩晓燕 陈青 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期271-277,共7页
【目的】桃蚜是CMV的重要传毒媒介,效应因子MpC002在桃蚜取食寄主过程中发挥关键作用,CMV和MpC002均存在于蚜虫唾液中,但两者如何相互作用从而利于病毒传播知之甚少。为探讨CMV影响MpC002表达干预桃蚜种群增长的机制。【方法】利用绝对... 【目的】桃蚜是CMV的重要传毒媒介,效应因子MpC002在桃蚜取食寄主过程中发挥关键作用,CMV和MpC002均存在于蚜虫唾液中,但两者如何相互作用从而利于病毒传播知之甚少。为探讨CMV影响MpC002表达干预桃蚜种群增长的机制。【方法】利用绝对定量的qPCR法建立CMV拷贝数检测的标准曲线方程y=-3.1631x+39.763。【结果】桃蚜取食CMV感染辣椒10 s体内CMV含量最高,然后随着取食时间的延长CMV含量不断降低,其获毒过程符合非持久性传毒特征。取食CMV感染辣椒5 min-24 h的桃蚜MpC002表达量显著降低至取食前的37%-58%;取食CMV感染辣椒的3龄、4龄若蚜和1-4龄若蚜的平均发育历期分别为1.58 d、2.07 d和6.47 d,显著长于取食未处理辣椒的1.25 d、1.47 d和5.33 d,但1龄和2龄若蚜发育历期在CMV感染辣椒和未处理辣椒间无显著差异;平均产蚜期、总产蚜量和单日平均产蚜量分别为10.03 d、16.87头和1.67头,显著短于取食未处理辣椒桃蚜的14.27 d,39.73头和2.82头;净增殖率、内禀增长率、周限增长率分别为16.87、0.21、1.24,均显著低于取食未处理辣椒桃蚜的39.73、0.31、1.36,平均世代周期(13.02 d)和种群加倍时间(3.26 d)均显著长于取食未处理辣椒桃蚜的12.00 d和2.30 d。【结论】CMV能显著抑制桃蚜MpC002的表达,从而延长其发育历期和降低其繁殖,最终抑制其种群的增长。 展开更多
关键词 CMV 辣椒 桃蚜 效应因子mpc002 种群增长
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基于MPC的TPC输出电压动态响应特性改善
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作者 戴辉 刘宇翔 +3 位作者 李国润 王建渊 刘靓雯 谭万奇 《电气传动》 2024年第3期46-53,共8页
三端口变换器(TPC)具有集成度高、功率密度高及各端口间单级变换的特点,但同时,能量流动会受多个变量的相互作用影响。输出电压控制环路采用传统PI控制器时,会造成电压动态调节过程响应慢,输出值波动大。为改善上述问题,引入模型预测控... 三端口变换器(TPC)具有集成度高、功率密度高及各端口间单级变换的特点,但同时,能量流动会受多个变量的相互作用影响。输出电压控制环路采用传统PI控制器时,会造成电压动态调节过程响应慢,输出值波动大。为改善上述问题,引入模型预测控制(MPC)对输出电压动态响应进行优化,对三端口变换器进行了状态空间平均值建模,得到预测模型与控制变量的关系,设计了目标函数,通过遍历寻优获得最优值,从而提高输出电压的动态特性;通过实验对比研究输出电压环在传统PI控制、模型预测控制下输出动态响应的效果,结果表明模型预测控制对改善输出电压稳定性具有明显效果。 展开更多
关键词 光储三端口变换器 模型预测控制 动态性能
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