一种用于电液防抱死制动系统的显式非线性模型预测控制器设计

为实现对车辆制动过程进行快速且稳定的控制,设计一种用于电液防抱死制动系统的显式非线性模型预测控制器。通过对电液防抱死制动系统进行分析,明确电液防抱死制动系统的工作过程。在考虑系统参数的基础上,设计显式非线性模型预测控制器。将显式非线性模型预测控制器融入到电液防抱死制动控制系统中,以计算调节扭矩。同时利用状态预测器和缓冲器补偿电液防抱死制动系统的死区时间,从而提高制动过程的效率及稳定性,解决电液防抱死制动系统的非线性最优控制问题。实验结果表明:与逻辑门限控制方法相比,该显式非线性模型预测控制器对车辆进行制动控制时,具有更好的实时性和稳定性。

智能汽车轨迹跟踪多目标显式模型预测控制

针对现有智能汽车轨迹跟踪控制算法难以同时保证跟踪精确性、横向稳定性、舒适性以及控制实时性的问题,提出了一种基于多目标优化和显式模型预测控制理论的轨迹跟踪控制策略(MO-EMPC)。首先,建立考虑跟踪精确性、横向稳定性、舒适性的多目标函数及约束。然后,针对传统MPC控制实时性低的问题,设计基于EMPC的多目标优化轨迹跟踪控制器,通过引入多参数二次规划(MPQP)理论,将反复在线优化求解过程转化为等价的分段仿射系统(PPWA),离线计算得到最优显式控制律以供实时控制调用,减少在线运算时间。最后,基于CarSim/Simlink联合仿真方法,将所设计控制器的轨迹跟踪多目标优化效果与MPC控制效果进行对比验证。研究结果表明,所提出的轨迹跟踪策略在保证良好的跟踪精度前提下,横向稳定性、舒适性方面的表现更优于MPC控制器,且算法在线运行速度提高56.63%。

应用显式模型预测控制的永磁同步风电机组频率电压协同调节

为解决高压直流输电线路发生闭锁故障引起送端近区功率冗余、造成频率和电压升高的问题,提出了一种面向频率电压协同调节的永磁同步风电机组的显式模型预测控制(EMPC)策略。该控制策略利用了直驱式永磁同步风力发电机组具有同时调节电网频率和电压的能力。根据频率摆动方程和电压灵敏度模型建立了换流站母线电压和电网频率的状态空间模型;将永磁同步风电机组的有功输出和无功输出相结合,利用多个EMPC控制器计算代价函数下的最优输出并进行组合,计算出故障后永磁同步风电机组的参考功率输出,以实现送端近区频率和电压的协同控制。在MATLAB/Simulink平台进行仿真验证表明:当闭锁故障发生时,EMPC控制策略不仅可以降低送端近区的频率和电压的峰值与稳态值,而且与其他控制方法相比,频率峰值降低了0.089 Hz,电压峰值降低了0.012(标幺值)。该研究可为电力系统的频率电压控制提供理论及工程参考。

高性能永磁同步电机显式模型预测控制算法研究

该文提出一种应用于永磁同步电机的级联式高性能显式模型预测控制算法,基于多参数规划思想建立系统参数化模型,离线求解有约束条件下的最优解并以状态量的分段仿射函数形式保存,解决了连续控制集模型预测控制算法在线求解的算力需求问题;全面介绍了显式模型预测控制的应用思想及设计流程,分析了在永磁同步电机控制中模型失配、死区效应、数字延时等非理想因素带来的影响并给出了应对措施;与传统PI控制算法进行对比,通过仿真与实验验证了显式模型预测控制算法的有效性及优越性。

基于神经网络模型的非线性多步预测学习控制器

构造出一种建模网络 ,通过对它的学习来辨识过程动态 ,通过对广义预测控制目标函数的在线优化求得控制律。

基于Hammerstein模型的非线性预测函数控制

提出了只需线性动态优化的基于 Hamm erstein模型的非线性预测函数控制策略 ,其中非线性控制器由一个线性的预测函数控制器和 Hammerstein模型的非线性部分的反函数组成 ,实现了线性控制器的输出 u PFC与闭环系统内部模型线性部分的输入完全一致 ,使模型的输出 ym 只依赖于 u PF C,通过这种方式实现了非线性预测函数控制策略只需线性优化而不需要非线性滚动优化 .过程的预测输出只需应用模型参数直接计算得到而不需要求解丢番图 (Diophantine)方程 .p H中和过程的计算机仿真结果表明 ,该控制算法比

考虑局部非线性结构振动的模型预测控制

针对具有局部非线性的结构振动主动控制问题,首先,利用Newmark-β法推导了局部非线性结构动力响应的时域显式递推表达式。然后,基于该表达式,一方面建立了局部非线性结构振动预测模型,并借鉴模型的线性化思想对非线性环节进行处理,提出考虑局部非线性结构振动的模型预测控制算法;另一方面,在获取各仿真时刻的预测初始状态时,为避免直接对非线性动力学方程所有维度的完全迭代求解,推导了时域显式降维迭代方法,从而使在线计算效率得到显著提高。最后,分别以局部非线性弹簧振子系统在简谐激励作用下的无控动力学分析和含粘滞阻尼器毗邻框架建筑结构在地震激励作用下的受控振动为例,进行数值仿真,结果表明,本文算法计算准确且控制效果较好。

电力系统电压崩溃的显式模型预测控制

由于电力系统不仅包含非线性动态,还包含了离散事件以及一些离散的操纵变量,因此电力系统本质上是一个复杂的混杂系统。利用混合逻辑动态(MLD)模型和分段仿射模型(PWA)描述电力系统的非线性动态特性、离散事件和变量,建立电力系统的混杂系统模型。针对电力系统的混杂模型,将显式模型预测控制技术应用于电力系统,并对电力系统的电压进行稳定控制。数值仿真研究表明,所提方法能够预测和防止电压崩溃,并对于故障情况能够迅速地做出响应,表明该方法是有效的。

基于ARM-Linux平台的显式模型预测控制算法实现

为了对显式模型预测控制算法进行实验研究,建立了基于ARM-Linux平台的显式模型预测控制实物仿真控制系统.在ARM-Linux平台上实现了显式模型预测控制算法的在线计算过程,把传统的隐式模型预测控制的反复在线优化计算问题转变为在线数据搜索过程,简化了在线计算过程,提高了在线计算速度,减少了在线计算时间.对显式模型预测控制算法的离线计算步骤、实物仿真控制系统设计的整体结构、离线计算得到的被控系统状态分区及其对应分区上的显式线性控制规律库结构、接口函数的结构和ARM-Linux环境下的控制系统结构进行了讨论.最后给出了基于ARM-Linux平台的显式模型预测控制算法控制效果.

基于EGA的非线性预测控制器

提出一种基于 Volterra模型的非线性预测控制器。采用收敛精度高、速度快的 EGA算法滚动求解控制律 ,反馈校正中考虑了对误差和输出变化趋势影响的双重抑制。对一类非线性系统的仿真研究表明该预测控制器响应快 ,具有较强的鲁棒性 。

DC-DC变换器显式模型预测控制

采用v分解方法建立了DC-DC变换器的离散时间混杂模型,并将其转换为分段仿射(PWA)形式,把DC-DC变换器的控制问题转化为分段仿射系统的约束优化控制问题。针对带状态和输入约束的离散时间分段仿射系统动态变化快的特点,应用显式模型预测控制方法,并基于多参数二次规划算法得到了关于状态变量的分段线性显式最优控制律,从而进一步得到DC-DC变换器显式模型预测控制系统。数值仿真计算表明:DC-DC变换器的显式模型预测控制是有效的,系统控制的动态性能是优越的。

汽车悬挂系统显式模型预测控制

本文把显式模型预测控制应用于汽车悬架主动控制,以改善汽车悬架系统的控制效果,并满足系统状态性能和控制力等方面约束条件.针对汽车悬挂动力学简化模型(二维)和1/2悬挂动力学模型,并做了数值仿真计算.研究结果表明了汽车悬挂系统显式模型预测控制系统的有效性.

制导炮弹姿态非线性模型预测控制仿真分析

为实现对某制导炮弹攻角、侧滑角和速度倾斜角指令的快速跟踪控制,应用具有解析控制律的非线性模型预测控制方法设计其控制器。将制导炮弹控制器分成内、外两个回路来设计,通过外回路控制器将攻角、侧滑角和速度倾斜角指令转成弹体角速度指令,再由内回路控制器转成舵偏角指令。仿真分析了非线性模型预测控制参数(控制阶数和预测时域)对制导炮弹控制器的影响,得到其对控制效果影响的定性规律。仿真结果表明,合理选取控制阶数和预测时域组合,可使该控制器具有良好的控制效果,系统控制响应快,基本实现无差控制。

倒立摆系统显式模型预测控制

由于模型预测控制的反复在线优化计算特点,使得模型预测控制难以适用于动态变化较快的机电系统的控制,如倒立摆动系统的控制,为此研究了倒立摆动系统的显式模型预测控制。基于约束线性优化控制问题的多参数规划方法,建立了显式模型预测控制系统,以避免控制系统反复在线优化计算。应用建立的显式模型预测控制系统,对于直线一级和二级倒立摆系统控制做了研究,并做了数值仿真计算。研究结果表明倒立摆系统显式模型预测控制的平衡控制效果是明显的。

基于DRNN的非线性模型预测控制研究

针对飞机液压系统某地面试验装置具有非线性、慢时变的特征,常规的控制算法难于实现精确控制。为了提高系统的实时性和精度,提出了基于DRNN神经网络的非线性模型预测控制算法。控制算法应用对角递归神经网络DRNN作为非线性系统的预测模型,同时采用了具有全局优化能力的启发式遗传算法作为滚动优化工具。将这一控制算法进行仿真试验,仿真试验结果表明,基于DRNN的NMPC对于装置具有自适应能力,控制精度较传统的PID控制有明显的提高。

一种滑翔增程弹非线性模型预测控制方法

为实现对某滑翔增程弹滑翔弹道的跟踪控制,以达到增程的目的,采用具有解析形式控制律的非线性模型预测控制方法设计其控制系统。将滑翔增程炮弹控制系统分为质心控制和姿态控制2个回路设计,通过质心控制回路将方案质心位置指令转换成弹道倾角和弹道偏角指令;再由姿态控制回路转换成升降舵偏角和方向舵偏角指令;倾斜稳定控制器将滚转角指令转换成副翼偏角指令。以某滑翔增程弹为例进行仿真计算,结果表明,该控制器具有很好的控制效果,能够克服干扰因素的影响,实现滑翔增程的目的。

四旋翼飞行器的显式模型预测控制

针对二叉树算法在显式模型预测控制的在线阶段预处理复杂问题,提出了一种截断二叉树算法和距离搜索相结合的在线搜素算法。在快速二叉树算法基础上,用截断条件进一步减少预处理时间,再利用距离搜索算法对叶子节点上的分区搜索得到状态所属分区。最后将该方法应用于四旋翼飞行器的显式模型预测控制的在线阶段,通过数值仿真和半实物实验验证了该方法的可行性。

基于显式随机模型预测控制的功率分流式混合动力车辆能量管理策略

混合动力车辆的能量管理策略对提高燃油经济性十分重要.为了提高功率分流式混合动力车辆的燃油经济性以及能量管理策略的实时性,设计了基于显式随机模型预测控制的能量管理策略.首先利用马尔科夫链预测车速,通过简化控制模型,把非线性的能量管理问题转化为线性二次优化问题,建立了以预测域内能量消耗最小为目标的随机模型预测策略(SMPC);然后通过参数化求解得到显式随机模型预测控制策略,该策略既保持了随机模型预测控制方法的优势,又提高了计算速度;最后在多个工况下进行仿真,对提出的能量管理策略的有效性进行验证.仿真结果表明:与基于规则的控制策略相比燃油经济性最高可提高28.64%,同时该策略在仿真中的平均计算时间为3.1ms,具有实时运算潜力.

基于显式模型预测控制和改进虚拟阻抗的双馈风机低电压穿越策略

为提高双馈异步发电机的低压穿越能力,提出了一种基于显式模型预测控制的改进虚拟阻抗控制方法。传统的虚拟阻抗法基于固定的虚拟阻值,补偿电压在不同的故障情况下不能灵活调整,其控制效果难以得到保证,特别是在不对称故障下,易造成转子变换器饱和,影响控制效果。所提出的显式模型预测控制方法结构简单、易于实现,并可充分抑制转子电流,实现故障穿越。此外,该方法采用离线推导分区的最优控制率,在线求解只需查找相应的控制率,计算速度快,能满足暂态期间的计算要求。详细介绍了该方法的设计原理,并在Matlab/Simulink中进行了验证。结果表明,所提出的控制方案性能良好,能够提高双馈发电机在低电压穿越下,特别是不平衡故障下的低电压穿越能力。

基于显式模型预测控制的轮毂驱动电动车垂向振动研究

针对轮毂驱动电动车非簧载质量增大而引起的行驶平顺性和操纵稳定性恶化问题,提出了基于显式模型预测控制(EMPC)理论的主动悬架控制方法。建立由刚性环轮胎模型和空气悬架模型组成的四自由度系统模型,并确定车辆平顺性、稳定性和电机性能多目标函数及约束条件;基于多参数二次规划理论,将隐式模型预测控制系统转换为与之对应的显式多面体分段仿射(PPWA)系统,离线求解状态变量间的最优控制律,并运用参数分区上的显式控制律求得最优主动力。仿真结果表明:相较于被动悬架和运用天棚控制策略的主动悬架,基于EMPC理论控制的主动悬架对车身垂向加速度、轮胎动载荷和轮毂电机偏心距均方根值提升效果明显,改善了轮毂电机驱动电动车的行驶平顺性、操纵稳定性和电机性能。