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离散时间非线性系统的数据驱动无模型自适应迭代学习控制(英文) 被引量:20
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作者 金尚泰 侯忠生 +1 位作者 池荣虎 柳向斌 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1001-1009,共9页
本文基于迭代域的动态线性化方法,提出了一类单入单出离散时间非线性系统的数据驱动无模型自适应迭代学习控制方案.无模型自适应迭代学习控制本质上属于一种数据驱动控制方法,仅利用被控对象的输入输出数据即可实现控制方案的设计.理论... 本文基于迭代域的动态线性化方法,提出了一类单入单出离散时间非线性系统的数据驱动无模型自适应迭代学习控制方案.无模型自适应迭代学习控制本质上属于一种数据驱动控制方法,仅利用被控对象的输入输出数据即可实现控制方案的设计.理论分析表明无模型自适应迭代学习控制方案可以保证最大学习误差的单调收敛性.数值仿真和快速路交通控制应用验证了无模型自适应迭代学习控制方案的有效性. 展开更多
关键词 数据驱动控制 迭代学习控制 无模型自适应控制 动态线性化方法 单调收敛性 快速路交通控制
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面向高速公路服务区流量预测的动态时空图神经网络
2
作者 滕志伟 段洪琳 +2 位作者 王振华 蔡灿 金尚泰 《长春理工大学学报(自然科学版)》 2023年第6期128-135,共8页
准确地预测驶入高速公路服务区的车流量有助于提升服务区智能化管理的效率。由于流量数据自身的动态性和路网拓扑结构等因素的影响,流量数据中存在复杂的时空相关性。为捕获流量序列中复杂的时空相关性,实现准确地驶入服务区流量预测,... 准确地预测驶入高速公路服务区的车流量有助于提升服务区智能化管理的效率。由于流量数据自身的动态性和路网拓扑结构等因素的影响,流量数据中存在复杂的时空相关性。为捕获流量序列中复杂的时空相关性,实现准确地驶入服务区流量预测,提出一种动态时空图神经网络模型。该模型使用感知趋势性变化的多头注意力模块捕获流量数据在时间维度的动态性,通过空间动态图卷积模块捕获驶入服务区的车流量与路网中其他断面流量的动态相关性和空间异质性。基于时空位置嵌入表示,考虑了流量数据在时间维度的顺序性和空间维度的静态属性。模型基于编码器-解码器结构,通过反向传播实现端到端的训练。最后,基于真实高速路网数据的实验说明了提出方法的有效性。 展开更多
关键词 智能交通 交通流量预测 自适应图神经网络 注意力机制 循环神经网络
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一类非线性大滞后系统的改进无模型自适应控制 被引量:24
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作者 金尚泰 侯忠生 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期623-626,共4页
针对工业过程中一类常见的非线性大滞后对象,基于伪偏导数(pseudo-partial-derivative,PPD)的概念动态线性化非线性系统,并利用跟踪-微分器预测系统未来时刻的输出,提出了一种改进的无模型自适应控制(improved model-free adaptive cont... 针对工业过程中一类常见的非线性大滞后对象,基于伪偏导数(pseudo-partial-derivative,PPD)的概念动态线性化非线性系统,并利用跟踪-微分器预测系统未来时刻的输出,提出了一种改进的无模型自适应控制(improved model-free adaptive control,IMFAC)算法.通过严格的理论推导,证明了新算法的BIBO稳定性和收敛性.仿真结果验证了该算法的有效性. 展开更多
关键词 伪偏导数 大滞后 跟踪-微分器 无模型白适应控制
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一类非线性离散系统自适应准滑模控制 被引量:14
4
作者 侯忠生 王卫红 金尚泰 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期505-509,共5页
针对一般非线性离散时间系统的不确定性和扰动抑制问题,提出一种新的自适应准滑模控制算法.算法包括两部分,其一是基于紧格式动态线性化模型的自适应准滑模控制器设计,其中动态线性化方法中"伪偏导数"的估计算法仅依赖于系统... 针对一般非线性离散时间系统的不确定性和扰动抑制问题,提出一种新的自适应准滑模控制算法.算法包括两部分,其一是基于紧格式动态线性化模型的自适应准滑模控制器设计,其中动态线性化方法中"伪偏导数"的估计算法仅依赖于系统I/O实时量测值.其二是采用径向基神经网络估计器来估计系统的综合不确定性.理论分析证明了系统的BIBO稳定性.仿真结果验证了所提算法的有效性. 展开更多
关键词 准滑模控制 无模型自适应控制 动态线性化 神经网络 非线性离散时间系统
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扰动抑制无模型自适应控制的鲁棒性分析 被引量:13
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作者 卜旭辉 侯忠生 金尚泰 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期358-362,共5页
针对一类存在测量扰动的SISO非线性离散时间系统,研究无模型自适应控制算法的扰动作用问题.首先给出了系统输出误差与测量扰动的关系,分析了测量扰动对控制性能的影响.然后提出了一种带有滤波器的改进无模型自适应控制算法,该算法较常... 针对一类存在测量扰动的SISO非线性离散时间系统,研究无模型自适应控制算法的扰动作用问题.首先给出了系统输出误差与测量扰动的关系,分析了测量扰动对控制性能的影响.然后提出了一种带有滤波器的改进无模型自适应控制算法,该算法较常规无模型自适应控制算法可有效抑制测量扰动的作用.仿真结果验证了理论分析的正确性. 展开更多
关键词 无模型自适应控制 测量扰动 滤波算法 鲁棒性
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非线性离散时间系统的最优终端迭代学习控制(英文) 被引量:7
6
作者 池荣虎 侯忠生 +1 位作者 王郸维 金尚泰 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1025-1030,共6页
仅利用系统的终端输出误差而不是整个输出轨迹,提出了一种最优终端迭代学习控制方法.控制信号可直接通过终点的误差信息进行更新.主要创新点在于控制器的设计和分析只利用系统量测的I/O数据而不需要关于系统模型的任何信息,并可实现沿... 仅利用系统的终端输出误差而不是整个输出轨迹,提出了一种最优终端迭代学习控制方法.控制信号可直接通过终点的误差信息进行更新.主要创新点在于控制器的设计和分析只利用系统量测的I/O数据而不需要关于系统模型的任何信息,并可实现沿迭代轴的单调收敛.在此意义上,所提出的控制器是数据驱动的无模型控制方法.严格的数学分析和仿真结果均表明了所提出方法的适用性和有效性. 展开更多
关键词 终端迭代学习控制 最优设计 数据驱动控制 非线性系统
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基于坐标补偿的自动泊车系统无模型自适应控制 被引量:48
7
作者 侯忠生 董航瑞 金尚泰 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期823-831,共9页
针对自动泊车系统,提出了无模型自适应控制(Model-free adaptive control,MFAC)方案.控制方案的设计仅利用泊车系统的前轮转角输入数据和车身角输出数据,不包含车辆模型信息.因此,针对不同车型的自动泊车系统,该方案均能实现无模型自适... 针对自动泊车系统,提出了无模型自适应控制(Model-free adaptive control,MFAC)方案.控制方案的设计仅利用泊车系统的前轮转角输入数据和车身角输出数据,不包含车辆模型信息.因此,针对不同车型的自动泊车系统,该方案均能实现无模型自适应控制.为了改善期望轨迹的坐标跟踪误差,进一步提出基于坐标补偿的无模型自适应控制方案,该方案由控制算法、参数估计算法、参数重置算法和坐标补偿算法构成.针对不同车型不同泊车速度的仿真结果表明,基于坐标补偿的MFAC方案和原型MFAC方案均能较好地完成自动泊车过程,且基于坐标补偿的MFAC方案相比原型MFAC方案和PID控制方案,在轨迹坐标和车身角等方面均具有更小的跟踪误差和更快的响应速度. 展开更多
关键词 无模型自适应控制 自动泊车 PID 坐标补偿
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宏观交通流模型参数的迭代学习辨识方法 被引量:11
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作者 侯忠生 金尚泰 赵明 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期64-71,共8页
利用宏观交通流行为的重复性特性,将快速路宏观交通流模型转换为包含此模型的一般离散时间非线性系统模型,然后针对此一般离散时间非线性系统模型设计了基于迭代学习的宏观交通流模型参数辨识算法.严格的理论推导证明了这种参数辨识方... 利用宏观交通流行为的重复性特性,将快速路宏观交通流模型转换为包含此模型的一般离散时间非线性系统模型,然后针对此一般离散时间非线性系统模型设计了基于迭代学习的宏观交通流模型参数辨识算法.严格的理论推导证明了这种参数辨识方案的收敛性和鲁棒性.仿真结果验证了该算法的有效性. 展开更多
关键词 宏观交通流模型 迭代学习控制 参数辨识 重复性
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快速路交通密度的自抗扰控制器设计及不同扰动情况下的性能评价(英文)
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作者 池荣虎 侯忠生 +2 位作者 金尚泰 王郸维 秦浩华 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期525-530,共6页
本文针对快速路主道交通密度的控制问题,提出了一种新的自抗扰匝道调节方法.该方法包括跟踪微分器(TD)、扩展状态观测器(ESO)和非线性输出误差反馈控制律(NLOEF)3个部分.通过微分跟踪环节安排的过渡过程,可有效降低系统的超调;而系统外... 本文针对快速路主道交通密度的控制问题,提出了一种新的自抗扰匝道调节方法.该方法包括跟踪微分器(TD)、扩展状态观测器(ESO)和非线性输出误差反馈控制律(NLOEF)3个部分.通过微分跟踪环节安排的过渡过程,可有效降低系统的超调;而系统外部不确定性可通过ESO估计,并将估计信息用于NLOEF更新控制信号.本文分别基于宏观MATLAB和微观PARAMICS平台进行了仿真研究,验证了所提出方法抑制不同类型外部扰动的有效性. 展开更多
关键词 自抗扰控制 快速路交通密度控制 匝道调节 控制性能分析
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快速路入口匝道无模型自适应控制及ARM实现 被引量:2
10
作者 郭代银 鲁兴举 金尚泰 《森林工程》 2015年第1期97-102,共6页
针对快速路系统复杂时变和难于建立精确数学模型的特点,提出基于无模型自适应控制的入口匝道控制方案,控制方案包括控制算法、参数估计算法和参数重置算法。该方案的设计无需精确的数学模型,只依赖于受控对象的实测数据。从而设计并开... 针对快速路系统复杂时变和难于建立精确数学模型的特点,提出基于无模型自适应控制的入口匝道控制方案,控制方案包括控制算法、参数估计算法和参数重置算法。该方案的设计无需精确的数学模型,只依赖于受控对象的实测数据。从而设计并开发了相应的入口匝道控制系统,主要包括上位机、基于高级精简指令集机器(Advanced RISC Machines,ARM)的入口匝道控制器、检测器和信号灯。为了验证基于无模型自适应控制的入口匝道控制系统的有效性,利用基于微观交通仿真软件(Parallel microscopic simulator,PARAMICS)的仿真机模拟北京市北四环西路快速路网,生成相应的检测数据发送给入口匝道控制器并接收入口匝道控制器的控制信号实现快速路网的实时控制。实验结果表明,开发的基于无模型自适应控制的入口匝道控制系统具有良好的控制效果。 展开更多
关键词 快速路 匝道控制器 自适应控制 PARAMCS
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基于MFAC的快速路主辅路的均衡控制
11
作者 程志辉 金尚泰 《铁路计算机应用》 2015年第7期12-16,共5页
为了解决快速路主辅路交通密度不均衡造成的局部道路拥挤和资源浪费现象,本文提出了基于无模型自适应控制的快速路主辅路均衡控制方法,该方法中引入了均衡控制思想中的差值控制方法,该方法不受入口匝道和辅路交叉口的模型限制,利用入口... 为了解决快速路主辅路交通密度不均衡造成的局部道路拥挤和资源浪费现象,本文提出了基于无模型自适应控制的快速路主辅路均衡控制方法,该方法中引入了均衡控制思想中的差值控制方法,该方法不受入口匝道和辅路交叉口的模型限制,利用入口匝道流率与交叉口离驶率输入数据和主辅路路段密度输出数据,即可实现强非线性快速路主辅路系统的无模型自适应控制,使主辅路达到系统级的密度均衡。Matlab平台上的仿真比较结果表明了这种控制方法的有效性。 展开更多
关键词 无模型自适应控制 均衡控制 入口匝道 交叉口
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智能小车多变量协同模糊PID控制算法
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作者 张笑寒 王洋 +3 位作者 龚辰浩 张严心 金尚泰 柳向斌 《软件工程与应用》 2021年第3期406-418,共13页
智能小车是实验室研究无人驾驶技术的一个载体。本文针对传统的舵机和电机PID分散控制方法无法体现智能小车横向偏转角和纵向速度之间的协同关系及熟练驾驶员的推理经验的问题,设计了一种改进的智能小车纵向速度、横向偏摆角的多变量协... 智能小车是实验室研究无人驾驶技术的一个载体。本文针对传统的舵机和电机PID分散控制方法无法体现智能小车横向偏转角和纵向速度之间的协同关系及熟练驾驶员的推理经验的问题,设计了一种改进的智能小车纵向速度、横向偏摆角的多变量协同控制算法。仿照人类的推理方式,构建四维模糊调整“规则块”阵列,并针对小车纵向速度、偏摆角的特点对输出参数进行归一化与线性加权调整,以实现最终的多变量协同控制。并通过实验室环境下小车的实车实验,验证了该方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 智能小车控制 模糊PID 多变量协同
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An Anticipatory Terminal Iterative Learning Control Approach with Applications to Constrained Batch Processes 被引量:4
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作者 池荣虎 张德霞 +2 位作者 刘喜梅 侯忠生 金尚泰 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第3期271-275,共5页
This work presents an anticipatory terminal iterative learning control scheme for a class of batch processes, where only the final system output is measurable and the control input is constant in each operations. The ... This work presents an anticipatory terminal iterative learning control scheme for a class of batch processes, where only the final system output is measurable and the control input is constant in each operations. The proposed approach works well with input constraints provided that the desired control input with respect to the desired trajectory is within the saturation bound. The tracking error convergence is established with rigorous mathematical analysis. Simulation results are provided to show the effectiveness of the proposed approach. 展开更多
关键词 迭代学习控制 终端约束 批处理 应用 控制输入 控制方案 输入约束 跟踪误差
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基于虚拟参考反馈整定的改进无模型自适应控制 被引量:13
14
作者 金尚泰 赵汝莉 +1 位作者 侯忠生 池荣虎 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2015年第12期2175-2180,共6页
针对一类离散时间非线性系统,提出一种基于虚拟参考反馈整定的改进无模型自适应控制方案.首先,利用动态线性化方法给出非线性系统的紧格式动态线性化模型;然后,基于优化技术设计控制算法和伪偏导数估计算法;最后,设计基于虚拟参考反馈... 针对一类离散时间非线性系统,提出一种基于虚拟参考反馈整定的改进无模型自适应控制方案.首先,利用动态线性化方法给出非线性系统的紧格式动态线性化模型;然后,基于优化技术设计控制算法和伪偏导数估计算法;最后,设计基于虚拟参考反馈整定的伪偏导数初值和重置值的估计算法.该控制方案设计仅依赖于被控系统的输入和输出数据,且能保证闭环系统的稳定性和收敛性.仿真比较结果验证了所提出方法的有效性. 展开更多
关键词 数据驱动控制 无模型自适应控制 虚拟参考反馈整定 非线性系统
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城市交通区域的迭代学习边界控制 被引量:6
15
作者 金尚泰 丁莹 +1 位作者 殷辰堃 侯忠生 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期633-638,共6页
已有的边界控制方法主要是基于模型的反馈控制算法,其实际应用效果受制于模型参数的标定和环境的影响.迭代学习控制以完全跟踪为目标,仅利用较少的模型信息就可以沿迭代轴实现对系统期望输出的完全跟踪.基于城市交通流的重复特性,提出... 已有的边界控制方法主要是基于模型的反馈控制算法,其实际应用效果受制于模型参数的标定和环境的影响.迭代学习控制以完全跟踪为目标,仅利用较少的模型信息就可以沿迭代轴实现对系统期望输出的完全跟踪.基于城市交通流的重复特性,提出一种城市交通区域的迭代学习边界控制方法,给出跟踪误差收敛性分析.以日本横滨区域为对象分别进行3种场景的仿真:早高峰、晚高峰和中心区域拥堵.仿真结果表明,迭代学习控制方法对于各种场景下的区域路网交通均能达到较为理想的控制效果. 展开更多
关键词 边界控制 宏观基本图 迭代学习控制
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未知异构非线性多智能体系统的无模型自适应编队控制 被引量:11
16
作者 金尚泰 李澈 +1 位作者 任叶 侯忠生 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1519-1524,共6页
研究一类未知异构非线性多智能体的编队控制问题.首先,利用全格式动态线性化(full form dynamic linearization, FFDL)方法将未知非线性智能体转化为含有时变参数的数据模型,并给出时变参数的估计方法;然后,基于该数据模型设计一种分布... 研究一类未知异构非线性多智能体的编队控制问题.首先,利用全格式动态线性化(full form dynamic linearization, FFDL)方法将未知非线性智能体转化为含有时变参数的数据模型,并给出时变参数的估计方法;然后,基于该数据模型设计一种分布式无模型自适应多智能体编队控制方案;最后,为验证所提出的无模型自适应编队控制方案的有效性,利用3台NAO机器人开发基于Python的多智能体编队控制实验平台.实验比较结果表明,通过所提出的控制方案可使3台机器人仅利用局部信息就能有效完成编队控制任务,控制性能优于基于PID的编队控制方法. 展开更多
关键词 多智能体系统 无模型自适应控制 图论法 编队控制 NAO机器人
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基于数据驱动方法的控制器设计及其参数整定 被引量:13
17
作者 王卫红 侯忠生 +1 位作者 霍海波 金尚泰 《系统科学与数学》 CSCD 北大核心 2010年第6期792-805,共14页
以一般离散时间非线性系统为研究对象,提出一类基于数据驱动的控制器设计及其参数整定方法.方法首先依据非参数时变动态线性化定理提出3种控制器结构,再采用迭代反馈整定方法(IFT)优化其控制器参数,从根本上解决了IFT方法给定控制器结... 以一般离散时间非线性系统为研究对象,提出一类基于数据驱动的控制器设计及其参数整定方法.方法首先依据非参数时变动态线性化定理提出3种控制器结构,再采用迭代反馈整定方法(IFT)优化其控制器参数,从根本上解决了IFT方法给定控制器结构时存在的盲目性.最后将该方法与另外两种数据驱动控制方法—无模型自适应控制(MFAC)和IFT方法进行比较研究,结果表明方法是有效的. 展开更多
关键词 数据驱动 非参数时变动态线性化 无模型自适应控制 迭代反馈整定
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