自由漂浮空间机器人多约束混合整数预测控制

针对空间机器人完成任务时需要躲避障碍物的问题,提出一种自由漂浮空间机器人的混合整数预测控制方法。首先,在模型预测控制方法框架下,机械臂关节的物理限制,躲避障碍物的要求被统一描述为最优控制问题下的不等式约束,可以得到自由漂浮空间机器人具有线性二次规划形式的最优控制律。其次,基于命题逻辑建立控制问题中各约束的优先级,保证在最大程度地满足约束的情形下得到控制问题的解,有效弥补了模型预测控制方法用于空间机器人控制时,多约束可能导致最优控制问题不可行的不足。最后,仿真结果校验了所设计控制律的有效性。

含典型非线性环节系统的混合整数优化控制

通过引入辅助逻辑变量与辅助连续变量,由混合整数线性不等式等价表达逻辑关系表达式,建立了一种广义线性系统模型.该模型能精确地描述一大类包含典型的非光滑,甚至非连续环节的非线性系统.基于广义线性系统模型和变控制时域混合整数预测控制(MIPC)算法,研究了含典型非线性环节的非线性系统的最优调节问题和最优跟踪问题的求解方法.MIPC算法在每一离散时刻归结为求解一个标准的混合整数二次规划(MIQP)问题.利用现有的基于分支定界算法的标准MIQP问题的求解程序,对提出的方法进行数值仿真计算.仿真结果表明,该方法对于解决一大类含典型非线性环节的非线性系统的优化问题是可行和有效的.

DC/DC变换器混合逻辑动态建模与约束优化控制策略

针对电力电子电路DC/DC(直流-直流)变换器同时存在着连续动态和离散切换两种不同类型的的混杂特性,引入N步建模方法,推导出DC/DC变换器的混合逻辑动态模型,用来描述变换器的动态特性、切换规律和系统中的约束关系。在此基础上,考虑控制输入约束和系统状态约束,应用混合整数模型预测控制方法,建立以脉冲宽度调制(PWM)为控制方式的DC/DC变换器状态反馈最优控制系统。数值仿真结果表明:DC/DC变换器基于混合逻辑动态建模的可行性,及在此基础上设计的优化控制系统具有良好的动态特性,并能满足系统的约束限制。