混合教学模式下“自动控制原理”课程教学设计及思政育人路径探索

随着新一代信息技术和教学理念的发展,线上/线下混合教学模式的引入在教学成本、教学效率及学习灵活性等方面具有显著优势。以“自动控制原理”课程为例,在线上/线下混合教学背景下,以“培养家国情怀,构筑工匠精神”为课程改革目标,挖掘课程中的隐性思政元素,建立混合教学学习资源库,探索课程思政的实践路径,对现阶段自动化高等教育以线上/线下混合式教学模式为载体的课程思政的育人路径进行初步探索。

基于强化学习环境设计策略的电动汽车充电路径规划

针对电动汽车充电路径规划问题,提出了一种适用于强化学习的环境建模方法。该方法基于城市道路网格与充电站地理位置分布等现实情况,将电动汽车的基本行驶路径分为三段进行表达。在三段式表达方法的基础上,提出了状态空间、动作空间、状态转移与奖励函数的设计方案,将充电路径规划建模为马尔可夫决策过程,并利用Q学习方法与深度Q网络(DQN)方法求解。实验结果表明,基于三段式表达法的强化学习环境设计方案具有可解性与可迁移性,考虑了电动汽车从道路驶向充电站过程中的降速转弯等现实场景,同时将充电动作简化为一种行驶方向选择,提升了基于Q学习与DQN的强化学习算法效率。

离散广义分段仿射系统的静态输出反馈控制

为了消除离散广义分段仿射系统的非正则性和非因果性对控制系统性能的不利影响,研究了一类具有参数不确定离散广义分段仿射系统的鲁棒静态输出反馈控制问题.基于分段Lyapunov函数、投影定理和几个基本引理,提出了两种方法来设计使具有参数不确定广义分段仿射系统鲁棒容许的静态输出反馈控制器.利用这两种方法得到的控制器不仅可以保证系统的稳定性,而且可以保证系统的正则性和因果性.通过求解一组包含参变量的LMIs,可以得到保证广义分段放射系统容许的反馈控制器增益.仿真结果证明了所提设计方法的有效性.

频域法在分数阶混沌系统计算中的局限性分析

基于分数阶积分算子在频域内的响应,分析了频域近似法在分数阶混沌系统计算中的局限性.频域近似法只能在期望的频带范围内实现与实际系统的近似,而在高频与低频段都存在着较大的误差.因此,当其应用到分数阶混沌系统计算时存在着很大的局限性,甚至得到与预估-校正算法完全不同的结论.通过对分数阶Chen系统的仿真,验证了该结论的正确性.

基于分布式模型预测控制的多机器人协同编队

多机器人协同系统具备强鲁棒性和容错性,可显著提高整体效率并完成复杂任务。当前多机器人编队常采用集中式架构,此方式依赖中央决策模块,尤其在处理众多机器人的协同任务时存在可扩展性不足、可解性低的问题。提出了一种基于领导者-跟随者方法的分布式模型预测控制器(DMPC),处理多机器人协同编队任务。基于运动学和图网络,对机器人和系统通信进行建模。将编队问题中的轨迹跟踪和队形保持任务分解,分别对领导者和跟随者设计了模型预测控制器。设计了编队队形矩阵,并将其与通信图网络结合,以实现一致性控制或编队控制。各机器人独立决策、并行计算,在面对较多数量机器人的协同编队时表现出更好的准确性和可扩展性。同时,该控制器的设计中还考虑了控制输入变化,有助于减小能耗。设计了数值仿真及方案对比,并通过物理仿真实验,验证了所设计的控制策略的有效性。

不确定线性时变时滞系统的鲁棒H_∞滤波

研究一类不确定线性连续时滞系统的改进鲁棒H∞滤波问题.采用时滞分解方法,构造一种新的Lyapunov-Krasovskii泛函,并基于一种积分不等式讨论了确定性系统的H∞性能分析问题.然后,借助于线性化技术,以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出了滤波器存在的充分条件,并将确定性系统滤波器设计方法扩展到凸多面体不确定性情形.最后通过仿真算例说明了该方法的有效性.