输入受限系统的滚动时域预测控制

针对输入受限系统 ,提出滚动时域预测控制方法 ,用线性矩阵不等式和不变椭圆集处理输入受限问题 ,给出稳定性和可行性条件 ,并用半正定规划求解控制律 .

定量水分的无穷时域预测控制仿真研究

定量和水分是造纸过程中影响成纸质量的两个重要因素。针对其中存在的强耦合特性,提出了一种基于无穷时域状态空间模型的预测控制算法。该控制器具有结构简单、可调参数少以及方便调节的优点。仿真结果表明,无穷时域预测控制不仅能解除定量和水分之间的耦合关系,还对量测噪声具有很强的鲁棒性,是一种提高定量和水分控制效果的有效方法。

考虑车辆稳定的避障路径自适应模型预测跟踪

为了提高车辆在稳定行驶前提下的避障路径跟踪控制精度,设计了自适应模型预测路径跟踪控制器和稳定控制器。根据车辆运动特性,建立了车辆在横向和横摆向共三个自由度的车辆动力学方程;基于路径跟踪控制需要,建立了预瞄跟踪控制模型。在避障路径跟踪方面,提出了预测时域随车速和路径曲率自适应变化方法;以提高避障路径跟踪精度和控制量增量最小为优化目标,将路径跟踪控制问题转化为二次型问题,实现了自适应优化求解和时域滚动控制。在车辆行驶稳定方面,从车辆状态的稳定性预判、稳定力矩的计算和分配等方面设计了稳定控制器。经仿真验证,这里的方法能够将车辆状态控制在相平面的双线法稳定区域内,实现了车辆行驶的稳定性和安全性;在避障路径跟踪方面,这里的方法的最大跟踪误差和绝对误差均值远小于传统模型预测控制、文献[14]模糊滑模控制,充分证明了这里的方法在避障路径跟踪控制中的高精度和有效性。

基于热湿负荷与自适应预测时域微网优化调度

为了提升建筑冷热电联供(CCHP)微网灵活性并减少负荷波动,开展建筑湿负荷参与日前需求响应的效果和日内预测时域的自适应调节方法研究.在日前阶段,构建包含建筑湿负荷的冷负荷需求响应模型;在日内阶段,提出基于预测负荷方差的自适应预测时域模型预测控制(MPC)方法.在日前阶段,分析分时电价下包含湿负荷的冷负荷需求响应对总经济成本和蓄能水罐蓄冷量的影响;在日内阶段,分析采用自适应预测时域MPC方法对计算时间、成本和各类设备工作状态的影响.结果表明,考虑湿负荷的冷负荷需求响应降低了日前阶段成本7.75%;在日内阶段,自适应预测时域MPC方法不仅能够平衡计算时间和成本,还能够增加蓄能量和平滑燃气内燃机出力.

FDI攻击下移动机器人弹性预测镇定控制研究

提出一种具有自适应预测时域的输入重构弹性自触发模型预测控制(self-triggered model predictive control,ST-MPC)算法,平衡机器人系统网络安全和资源受限之间的矛盾.首先,基于自触发非周期采样特征和虚假数据注入(false data injection,FDI)攻击模型设计输入重构机制,确保机器人系统可快速重构,能削弱FDI攻击影响的可行控制序列.其次,结合输入重构机制设计关键数据选取条件和预测时域调节机制,从实现最大化触发间隔和降低优化问题复杂度两个方面降低资源消耗.然后,基于输入重构和预测时域调节机制设计弹性ST-MPC镇定控制算法,并推导FDI攻击下算法的可行性和闭环系统稳定性条件.最后,通过仿真实验验证所提出算法能够在抵御FDI攻击前提下保持较好的控制性能及资源利用率.

基于变预测时域的电动汽车轨迹跟踪控制

针对在不同车速下由于车辆动力学参数改变导致轨迹跟踪的误差变大的问题,研究电动汽车自适应性轨迹跟踪控制器设计。首先,基于模型预测控制(model predictive control,MPC)设计轨迹跟踪控制器,对比分析不同车速下不同预测时域对轨迹跟踪的影响;其次,通过仿真结果,发现不同车速下采用恒定预测时域,轨迹跟踪在不同速度下自适应性变差,易产生较大的跟踪误差;最后,设计了基于车速变化的变预测时域轨迹跟踪控制器。CarSim/MATLAB/Simulink联合仿真结果表明,改进后的轨迹跟踪控制器在不同车速下轨迹跟踪具有良好的控制精度和稳定性。

燃烧室声载荷时域信号预测自回归模型——时域Monte Carlo法预测结构声疲劳

利用航空发动机燃烧室噪声测试数据,采用时间序列自回归滑动平均分析方法建立了燃烧室噪声及动压预测模型ARMA(17,16),并用其对噪声时间历程进行了最佳预测。

广义准无限时域非线性预测控制(英文)

将准无限时域非线性预测控制方法推广到更一般的情况 ,并给出了闭环约束系统的稳定性条件及最优解的存在条件 .基于反馈线性化技术讨论了广义准无限时域非线性预测控制的实现及较大终端域的获取 .该方法能显著减少在线优化所需的时间 .

基于可变预测时域及速度的车辆路径跟踪控制

非线性模型预测控制(NMPC)在车辆路径跟踪控制中的应用日益广泛,但目前的研究成果中尚未深入考虑预测时域和速度对车辆路径跟踪控制性能的影响。为此,分析了预测时域、速度与车辆路径跟踪控制性能之间的关系;采用三次多项式拟合获得了能够保证车辆路径跟踪横向误差小于0.1 m的最佳预测时域和参考速度的控制律;改进了用于车辆路径跟踪控制的NMPC控制器,且改进后的NMPC控制器的性能通过仿真进行了验证。仿真结果表明:改进后的NMPC控制器的横向误差在0.0928 m以内,航向误差在0.0724 rad以内。相比传统NMPC控制器,改进后的NMPC控制器将最大横向误差减小了4.2671 m以上,将最大航向误差减小了0.3927 rad以上,路径跟踪控制性能得到了较大幅度的提高。

采用变时域模型预测的车辆路径跟踪控制方法

为了解决自动驾驶车辆变速行驶时模型预测路径跟踪控制器的可靠性问题,提出一种变预测时域自适应路径跟踪控制方法.首先,推导简化后适用于仿真验证的车辆三自由度动力学模型,引入松弛因子以避免求解过程中出现非可行解,并将跟踪控制转化为二次规划求解问题;然后,确定模型预测控制器的重要设计参数,分析车速和预测时域的变化关系,拟合预测时域与车速的函数曲线,设计一种变时域自适应路径跟踪控制器;最后,搭建Carsim/Matlab/Simulink联合仿真平台进行验证.结果表明:变时域自适应路径跟踪控制器能够随着车速变化实时更新预测时域,可保证车辆具有较好的跟踪精度和稳定性.

基于预测时域的碳排放权交易多周期决策

文章针对微观企业参与碳排放权交易时多周期决策问题,在碳排放权使用周期较短和不允许超额排放等假设条件下,研究了微观企业的碳排放权交易周期性剩余决策,计算不同使用周期的碳排放权的最优预测时域,并比较使用期无限长碳排放权的最优预测时域,分析得出带有使用周期限制的碳排放权降低了预测时域,但是碳排放权使用周期的长短对预测时域的计算也会有不同的影响。

预测控制工程应用中预测时域的选取分析

对现有的预测时域选取方法进行了总结,并且结合工程实际和理论分析,给出了预测控制算法中预测时域可取的范围。在这一范围内,可以快速简捷地选取所有可取的预测时域。最后,通过两个仿真实例分析了在预测时域可取范围内,不同条件下选取的预测时域对于控制性能的影响。

基于混沌优化遗传算法时域分数阶PID模型预测的液位控制研究

为了能够对蒸汽发生器的液位进行准确地控制,确保核电站的安全运行,将时域分数阶PID模型预测控制技术应用于蒸汽发生器的液位控制中。文章分析了模型预测控制的基本理论,讨论了蒸汽发生器液位预测控制的数学模型;研究了时域分数阶PID控制器的设计模型;设计了蒸汽发生器液位的时域分数阶PID模型预测控制算法,并且设计控制器参数优化的改进蚁群算法流程;最后进行了仿真分析。仿真结果表明,时域分数阶PID控制算法能够获得更好的液位控制效果。

上下并联轴流风机室外机气动声学预测模型

本文基于CFD模拟方法,分析了空调器室外机上下并联轴流风机系统噪声源分布,建立了室外机气动声学预测方法。研究发现,上下并联轴流风机系统由宽频和离散频率噪声组成,宽频噪声是影响室外机噪声总声压级的重要因素。涡声分析表明,涡脱落噪声是宽频噪声的主要影响因素。基于CFD的叶片尾缘涡脱落噪声预测方法计算得到宽频声压误差为2dB,考虑离散频率影响时,室外机A计权总声压级预测误差小于2dBA。基于CFD的点源时域预测模型,捕捉到了上下并联轴流风机系统的离散频率噪声峰值,且在上下叶轮前二阶谐波处预测值与实验值吻合较好。

基于优化动力学模型的路径跟踪控制研究

针对一般路径跟踪模型预测控制器在高速大曲率工况下适应性差的问题,提出了一种基于优化动力学模型的自适应预测时域控制策略。首先,为解决经典动力学模型在较高侧向加速度工况下精度不足的问题,建立了包含侧倾转向和变形转向特性的优化模型,实现了车辆状态的较高精度预测;其次,为解决高速大曲率工况下固定预测时域控制效果不佳的问题,提出了基于二维高斯函数的自适应预测时域策略,以低算法复杂度实现了预瞄距离的实时调整;最后,通过CarSim/Simulink联合仿真实验验证了控制器在双移线道路上的控制效果,结果表明,横向位置峰值误差降低45.1%,横摆角峰值误差降低72.4%,设计的控制器对极限工况有更好的适应性。

多约束受扰追踪的微分对策滚动时域轨迹优化

针对复杂洋流干扰环境下水下多约束追踪问题,提出一种滚动时域非线性微分对策控制策略.基于智能体自导探测信息,建立水下追踪相对运动模型与追踪过程约束.通过分析追踪特性,确立以相对运动信息为变量的微分对策模型,结合零效控制和滚动预测算法的实施,设计出一种考虑过程约束和干扰的具有终端约束的水下追踪制导律.对不同期望终端交会角进行追踪的仿真结果表明,该制导策略能有效对抗干扰、实时调整约束,具有良好的时效性和较强的鲁棒性.

模型预测控制模型在采煤机调高系统中的应用研究

针对目前采煤机调高系统中通常使用电磁开关阀调高,存在稳定性不高、精度欠佳等问题,以MG300/700-WD型交流电牵引采煤机为研究对象,通过在其调高系统常规模型中加入模型预测控制器,建立了该采煤机调高系统模型预测控制模型;对该模型预测控制器的采样时间和预测时域长度2个参数进行调整,可减少电磁开关阀的开关次数和工作时间,使滚筒根据目标高度进行准确实时调高。仿真结果表明,与常规模型相比,基于模型预测控制模型的采煤机调高系统在给定输入后6s左右达到稳定,减少了电磁开关阀开关次数,超调量降低了28.8%,提高了系统的稳定性与实时性。

驾驶机器人转向操纵的动态模型预测控制方法

为实现驾驶机器人对试验车辆进行精确的转向操纵,提出了一种驾驶机器人转向操纵的动态模型预测控制方法.建立了驾驶机器人与被操纵车辆的耦合动力学模型,并对耦合模型的可控性进行判别.利用卡尔曼滤波器对耦合模型进行状态估计,并结合估计状态设计了模型预测控制器.将最小二乘法用于路径曲率与预测时域的非线性关系的拟合,设计了具有可变预测时域的动态模型预测控制器.进行了不同驾驶工况下的驾驶机器人转向操纵仿真与试验,研究结果表明了所提方法的有效性.

考虑蓄电池健康的微电网群模型预测控制能量管理策略

为提高新能源消纳能力,减少微电网群运行成本,设计考虑蓄电池健康的微电网群模型预测控制(MPC)能量管理策略。通过模拟蓄电池2种充电模式,将微电网群数学模型和约束方程表述为混合整数线性规划(MILP)优化问题,并与MPC框架相结合,在满足约束条件的基础上对优化问题进行在线求解。考虑到微电网能量管理以日前调度为主,提出变时域MPC寻优策略,进一步减小额外的寻优计算量。基于硬件在环实验平台对所提策略进行验证,结果表明,该策略可最大限度利用新能源,减少微电网群购电成本,实时性好,恒压充电模式可有效保护蓄电池健康。

气体分馏装置多变量预测函数控制方法

针对气体分馏工业过程中存在的多变量、强耦合、大滞后等系统特性,设计了一种预测时域可调的多变量预测函数控制算法。该方法结合单变量预测函数控制及Simith预估器的特点,通过对预测时域进行分段设定,以期达到较好的快速性和稳定性。以气体分馏装置的脱丙烷塔为例,依托现场的实测模型,对提出的算法进行了验证。结果表明,所提出预测时域可调的多变量预测函数控制算法调节时间短,跟踪效果好。