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基于LQR-PID的EPS系统控制策略研究
1
作者 晋兵营 张永革 施国标 《电子技术与软件工程》 2014年第9期142-143,共2页
介绍了汽车循环球式电动助力转向(EPS)系统的组成和工作原理,将EPS系统的控制模型分成两个层次来建模,一个是助力特性,即理想助力电流的确定;一个是助力电动机目标电流的跟踪控制。本文将重点研究了助力电动机目标电流的跟踪控制,通过对... 介绍了汽车循环球式电动助力转向(EPS)系统的组成和工作原理,将EPS系统的控制模型分成两个层次来建模,一个是助力特性,即理想助力电流的确定;一个是助力电动机目标电流的跟踪控制。本文将重点研究了助力电动机目标电流的跟踪控制,通过对EPS控制系统数学模型的分析在Labview软件平台中建立了循环球式EPS系统LQR-PID控制系统的仿真模型,进行了仿真分析。仿真结果表明:经过优化的LQR-PID控制器具有快速响应能力和较小的超调量,非常适合非线性、干扰多的汽车电动助力转向系统助力电动机的控制。 展开更多
关键词 电动助力转向系统 lqr-pid 控制控制策略 LABVIEW
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DC-DC变流器系统的LQR-PID控制算法研究 被引量:1
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作者 张悦 魏克新 欧阳紫威 《天津理工大学学报》 2008年第1期5-6,16,共3页
PID控制因其算法简单,可靠性高,在工业控制领域有广泛的应用.但其参数整定一直是实现PID的关键.本文运用LQR原理来确定PID控制器的参数.仿真结果表明,此方法确定的PID参数可以使DC-DC系统实现优良的动静态性能.
关键词 DC—DC LQR PID
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A hybrid LQR-PID control design for seismic control of buildings equipped with ATMD 被引量:5
3
作者 Amir Hossein HEIDARI Sadegh ETEDALI Mohamad Reza JAVAHERI-TAFTI 《Frontiers of Structural and Civil Engineering》 SCIE EI CSCD 2018年第1期44-57,共14页
This paper presents an efficient hybrid control approach through combining the idea of proportional- integral-derivative (PID) controller and linear quadratic regulator (LQR) control algorithm. The proposed LQR-PI... This paper presents an efficient hybrid control approach through combining the idea of proportional- integral-derivative (PID) controller and linear quadratic regulator (LQR) control algorithm. The proposed LQR-PID controller, while having the advantage of the classical PID controller, is easy to implement in seismic-excited structures. Using an optimization procedure based on a cuckoo search (CS) algorithm, the LQR-PID controller is designed for a seismic- excited structure equipped with an active tuned mass damper (ATMD). Considering four earthquakes, the performance of the proposed LQR-PID controller is evaluated. Then, the results are compared with those given by a LQR controller. The simulation results indicate that the LQR-PID performs better than the LQR controller in reduction of seismic responses of the structure in the terms of displacement and acceleration of stories of the structure. 展开更多
关键词 eismic control tuned mass dampers cuckoo search PID controller LQR controller
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基于前馈补偿LQR与PID的矿井无轨胶轮车横纵向控制研究
4
作者 江松 武露云 +4 位作者 付信凯 顾清华 洪勇 章赛 卢才武 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第1期139-148,共10页
无人驾驶技术是实现无轨胶轮车井下安全、智能、高效运输的重要方案之一,为了提高无人驾驶过程中的轨迹跟踪精度,提出了基于前馈补偿的横向线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)与纵向比例积分微分(Proportion Integration... 无人驾驶技术是实现无轨胶轮车井下安全、智能、高效运输的重要方案之一,为了提高无人驾驶过程中的轨迹跟踪精度,提出了基于前馈补偿的横向线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)与纵向比例积分微分(Proportion Integration Derivative,PID)位移速度调节器相结合的控制策略,实现车辆的横纵向协调控制。通过建立考虑轮胎侧偏特性的2自由度无轨胶轮车动力学模型和跟踪误差模型,并采用井下无轨胶轮车实车参数建立其电机模型,得到车辆的驱动制动输出。利用Carsim和Matlab/Simulink搭建联合仿真环境,分别在井下双车道工况、单车道工况与颠簸路面工况下进行了轨迹跟踪仿真验证。结果表明:在3种工况下车辆轨迹跟踪过程中的最大横向误差仅为5 cm,最大纵向误差仅为10 cm,速度误差控制在1 m/s以内,航向误差范围为±0.1 rad,前轮偏转角变化平稳未出现抖动现象。为验证控制器在井下实际环境下的跟踪性能,使用实验室小车于陕西某井下巷道进行了现场试验验证,结果表明:井下实际巷道下试验结果误差仍在合理范围内,解决了车辆运行过程中的速度和路径的时变问题,反映出该控制器具有较高的精度和较好的稳定性。 展开更多
关键词 无轨胶轮车 LQR PID 前馈补偿 电机模型 横纵向协调控制 智能矿山
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采用转角补偿LQR的自动驾驶集卡路径跟踪控制
5
作者 曹莉凌 刘威 +1 位作者 代堃鹏 周国峰 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期413-423,共11页
为了解决自动驾驶集卡中半挂车在行驶过程中的路径偏移问题,提出了一种引入铰接角偏差和转角补偿的线性二次调节器(LQR)控制方法。基于集卡三自由度动力学模型建立了考虑铰接角偏差的路径跟踪误差模型;通过采用比例-积分-微分(PID)算法... 为了解决自动驾驶集卡中半挂车在行驶过程中的路径偏移问题,提出了一种引入铰接角偏差和转角补偿的线性二次调节器(LQR)控制方法。基于集卡三自由度动力学模型建立了考虑铰接角偏差的路径跟踪误差模型;通过采用比例-积分-微分(PID)算法进行转角补偿设计了LQR路径跟踪控制器;通过MATLAB/Simulink和TruckSim搭建联合仿真平台,在不同工况下进行仿真分析验证。结果表明:通过采用提出的路径跟踪算法,引入PID转角补偿,牵引车平均距离偏差降低62%以上,半挂车平均距离偏差降低31%以上,航向偏差和铰接角偏差也均有所改善。因此,该文提出的控制算法具有较好的路径跟踪性能,提高了对期望路径跟踪的精度和稳定性。 展开更多
关键词 自动驾驶集卡 路径跟踪 路径偏移 铰接角偏差 线性二次调节器(LQR) PID转角补偿
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基于改进PID-LQR的导弹稳定控制方法研究
6
作者 苏日新 张欧 《现代防御技术》 北大核心 2024年第3期73-79,共7页
导弹稳定控制系统是提高导弹制导性能的关键技术之一,一直以来都是研究的热点和重点。以导弹纵向平面为例,建立了导弹稳定控制的状态空间模型,推导了LQR控制算法,在传统LQR方法的基础上,结合PID算法提出了一种改进的PID-LQR导弹稳定控... 导弹稳定控制系统是提高导弹制导性能的关键技术之一,一直以来都是研究的热点和重点。以导弹纵向平面为例,建立了导弹稳定控制的状态空间模型,推导了LQR控制算法,在传统LQR方法的基础上,结合PID算法提出了一种改进的PID-LQR导弹稳定控制方法。通过仿真分析,比较了所提方法和传统LQR方法、改进LQR方法、模糊PID-LQR方法的控制性能,并对建立的导弹模型参数进行了拉偏试验,仿真结果表明所提出的方法优于其他3种方法,具有良好的控制性能和鲁棒性。 展开更多
关键词 导弹稳定控制 导弹模型 线性二次型调节器 比例积分微分
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基于无人机平台的天线测试系统高效控制技术
7
作者 王昕宇 《航天电子对抗》 2024年第1期50-54,59,共6页
为了获得相控阵天线在不同工作环境下的波束形状和参数,需要在无人机上安装微型接收机,精确控制无人机的空间位置并测量接收功率。由于无人机外场使用时存在阵风干扰,很难精准控制无人机的位置和姿态,研究了基于PID+LQR的内外回路鲁棒... 为了获得相控阵天线在不同工作环境下的波束形状和参数,需要在无人机上安装微型接收机,精确控制无人机的空间位置并测量接收功率。由于无人机外场使用时存在阵风干扰,很难精准控制无人机的位置和姿态,研究了基于PID+LQR的内外回路鲁棒控制器,并将其应用于四旋翼无人机中。通过对控制器的超调量和响应时间进行仿真分析可知,在6级以下风扰条件下,该控制器能够很好地控制四旋翼无人机的位置和姿态,满足相控阵天线参数测量的需求。 展开更多
关键词 微型接收机 无人机 PID控制 LQR控制
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两轮自平衡机器人控制系统设计与实现 被引量:33
8
作者 林文建 钟杭 +2 位作者 黎福海 肖祥慧 钱馨然 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2013年第8期750-759,共10页
提出了一种使用PID优化LQR的两轮自平衡机器人控制方案。首先建立自平衡机器人的动态模型,使用卡尔曼滤波实现加速度计及陀螺仪的信息融合,然后设计了一种具有PID动态调节及LQR跟踪功能的PID-LQR控制器,解决了机器人在大角度范围内不能... 提出了一种使用PID优化LQR的两轮自平衡机器人控制方案。首先建立自平衡机器人的动态模型,使用卡尔曼滤波实现加速度计及陀螺仪的信息融合,然后设计了一种具有PID动态调节及LQR跟踪功能的PID-LQR控制器,解决了机器人在大角度范围内不能快速稳定地达到设定状态效果的问题,最后搭建了以K60微控制器为核心的机器人软硬件平台。仿真结果表明当设定速度为1m/s时,PID-LQR控制器比LQR控制器动态响应速度减少接近1 s。实际应用测试结果表明当机器人受冲击后,重新回到平衡位置的时间减少接近1s,平衡位置的扰动大小减小50%左右。 展开更多
关键词 两轮自平衡机器人 动态模型 PID-LQR控制器 K60微控制器
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单级倒立摆控制方法研究 被引量:18
9
作者 桑英军 范媛媛 徐才千 《控制工程》 CSCD 北大核心 2010年第6期743-745,750,共4页
倒立摆系统是一非线性、强耦合、多变量和自然不稳定的系统,以其自身的不稳定性而难以控制,也因此成为自动控制实验中验证控制策略优劣的极好的实验装置。针对直线单级倒立摆系统的平衡控制问题,对其进行数学建模并进行了能控性分析,采... 倒立摆系统是一非线性、强耦合、多变量和自然不稳定的系统,以其自身的不稳定性而难以控制,也因此成为自动控制实验中验证控制策略优劣的极好的实验装置。针对直线单级倒立摆系统的平衡控制问题,对其进行数学建模并进行了能控性分析,采用PID,LQR,模糊变结构3种不同的控制方法,并在Matlab环境下进行仿真,控制效果的实验对比证明了3种方案对系统平衡控制的有效性,同时也展示了它们的控制品质和特性。PID控制结构简单易于实现,LQR控制较PID控制超调量小,调节时间短,且稳定性优于PID控制器,模糊变结构控制器具有较优的鲁棒性及瞬态特性,系统受到参数摄动和外干扰时具有不变性,超调最小。3种控制策略仿真的对比结果对该方向的研究具有理论指导意义。 展开更多
关键词 单级倒立摆 PID LQR 模糊变结构
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基于线性二次型最优控制和径向基神经网络PID的ESC控制策略 被引量:6
10
作者 罗文发 吴光强 郑松林 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期494-499,共6页
为提高电子稳定控制(ESC)的鲁棒性和自适应能力,采用联合扩展卡尔曼滤波方法估算轮胎侧偏刚度,改进了2自由度模型,在此基础上提出了线性二次型最优控制和径向基神经网络PID联合的控制算法,设计了双层控制器,其上层控制器通过线性二次型... 为提高电子稳定控制(ESC)的鲁棒性和自适应能力,采用联合扩展卡尔曼滤波方法估算轮胎侧偏刚度,改进了2自由度模型,在此基础上提出了线性二次型最优控制和径向基神经网络PID联合的控制算法,设计了双层控制器,其上层控制器通过线性二次型最优控制算法获取主动横摆力矩,下层控制器通过径向基神经网络PID进行车轮分配和变滑移率的控制。采用15自由度车辆模型进行了仿真验证,结果表明设计的控制策略较好地满足ESC的控制要求,并具备良好的自学习功能和瞬态控制能力。 展开更多
关键词 ESC控制策略 联合扩展卡尔曼滤波 轮胎侧偏刚度 线性二次型最优控制 径向基神经网络PID
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一种气动/电磁联合作动的主动隔振器设计与仿真 被引量:4
11
作者 李斌 董万元 王小兵 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期871-877,共7页
大型机载光学系统要求有非常高的光束指向控制精度,这将给机载隔振平台的设计提出若干新的挑战。从分析飞机结构振动特点出发,提出采用气动与电磁驱动联合作动的方法,为飞机平台设计一种适合大型机载光学系统安装的主动隔振器。单个... 大型机载光学系统要求有非常高的光束指向控制精度,这将给机载隔振平台的设计提出若干新的挑战。从分析飞机结构振动特点出发,提出采用气动与电磁驱动联合作动的方法,为飞机平台设计一种适合大型机载光学系统安装的主动隔振器。单个隔振器的承载能力为150~190 kg ,垂向隔振频带范围为1~100 Hz,最大输出控制力为560 N。文中阐明了气动/电磁联合作动的运行机理,并对隔振器进行了结构详细设计;然后对隔振器进行数学模型简化,建立隔振器的动力学方程;最后利用PID控制算法和LQR控制算法,对隔振器进行Matlab/Simulink数值仿真。仿真结果表明所设计的隔振器隔振性能优异,在垂向宽带(1~100 Hz)大振幅随机扰动作用下,可以将有效载荷的振动位移控制到±10μm量级,能够满足光学设备的安装要求。 PID方法和LQR方法的控制效果对比表明,对于单个隔振器系统,PID方法较LQR方法易于实现,并且控制效果也略优。 展开更多
关键词 空气弹簧 电磁驱动 PID(proportion-integral derivative) LQR(1inear QUADRATIC regulator) 机载光学平台
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同步电机在位置随动系统中跟踪误差的分析与研究 被引量:2
12
作者 王宏文 孟立新 +1 位作者 吴红星 侯美杰 《电气传动》 北大核心 2016年第4期75-79,共5页
位置随动系统的任务是使被控量按同样规律变化并与输入信号的误差保持在规定范围内。同步电机具有响应快、定位准确特点,将其作为执行机构,满足系统要求。在建立位置随动系统的等效数学模型基础上,考虑到跟踪最终位置过程的不确定性和传... 位置随动系统的任务是使被控量按同样规律变化并与输入信号的误差保持在规定范围内。同步电机具有响应快、定位准确特点,将其作为执行机构,满足系统要求。在建立位置随动系统的等效数学模型基础上,考虑到跟踪最终位置过程的不确定性和传统PID控制器超调量大,调节时间长的缺点,设计了Fuzzy-LQRPID控制算法来提高位置跟踪精度,通过Matlab软件对该算法进行仿真,并由STEP7编程软件编写程序在自主研发的无头轧制多级传动系统的模拟实验台上进行了实验验证。实验结果表明:该方法设计的系统控制精度明显提高,可实现同步电机快速精确地跟踪,位置跟踪误差小于PID控制算法的1/4,同时优化了控制输入信号,有着广阔的应用前景。 展开更多
关键词 线性二次型调节器 PID控制器 模糊控制 跟踪误差 SIMULINK仿真 STEP7
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单级倒立摆控制方法的仿真对比研究 被引量:16
13
作者 严雪莉 江汉红 《测控技术》 CSCD 2005年第7期37-39,共3页
运用牛顿动力学方法对单级倒立摆系统进行了数学建模,并对基于经典控制理论的PID控制方法、基于最优控制理论的LQR控制方法,以及基于模糊控制理论的模糊控制方法进行了仿真对比分析研究,其分析结果对该方向的研究具有理论指导意义。
关键词 单级倒立摆 PID LQR 模糊控制
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倒立摆系统的自摆起和稳定控制 被引量:17
14
作者 湛力 孙鹏 陈雯柏 《计算机仿真》 CSCD 2006年第8期289-292,共4页
为了实现一级倒立摆系统自摆起和稳定控制,该文采用了最优控制与PID控制相结合的控制方法。首先,采用Bang-Bang控制理论设计开环时间最优控制器,实现倒立摆的平稳快速摆起,同时设计经典PID控制器控制小车位置;然后采取线性二次型最优控... 为了实现一级倒立摆系统自摆起和稳定控制,该文采用了最优控制与PID控制相结合的控制方法。首先,采用Bang-Bang控制理论设计开环时间最优控制器,实现倒立摆的平稳快速摆起,同时设计经典PID控制器控制小车位置;然后采取线性二次型最优控制理论设计LQR控制器,将倒立摆稳定在平衡位置。计算机仿真和倒立摆系统实时仿真表明,文中提出的控制策略和控制算法得到了很好的验证,取得了满意的效果。 展开更多
关键词 倒立摆 开关控制 比例-积分-微分控制 线性二次型最优控制
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基于LQR指标的鲁棒PID整定方法及鲁棒稳定性裕度评估 被引量:6
15
作者 马龙华 叶正波 +1 位作者 郑泳凌 钱积新 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期486-489,共4页
根据 L QR指标 ,结合最小最大原理 ,使用改进遗传算法作为优化搜索算法 ,提出一种新的鲁棒 PID参数整定方法 .该方法有三个优点 :首先能通过选取衰减系数和自然频率来获取期望的闭环特性 ,并获取近似的 L QR权矩阵 ;其次为 PID控制器增... 根据 L QR指标 ,结合最小最大原理 ,使用改进遗传算法作为优化搜索算法 ,提出一种新的鲁棒 PID参数整定方法 .该方法有三个优点 :首先能通过选取衰减系数和自然频率来获取期望的闭环特性 ,并获取近似的 L QR权矩阵 ;其次为 PID控制器增加了一定程度的预测性能 ,最后用本方法设计的控制器对模型误差和外部干扰都表现出一定的鲁棒性 .仿真实例证实了该方法的有效性 . 展开更多
关键词 鲁棒稳定性 裕度评估 LQR指标 最小最大准则 遗传算法 鲁棒PID参数 整定 优化控制理论
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独轮机器人实验平台 被引量:3
16
作者 李敏 唐维伟 +1 位作者 刘俊 郭宗伟 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2020年第8期119-124,共6页
独轮机器人融合了机械、电子、计算机、自动控制等多学科知识,开展独轮机器人实验对培养学生综合运用理论知识解决工程实际问题的能力具有重要的推动作用。针对“移动机器人与智能技术”课程教学需要,开发了由独轮机器人、上位机调试软... 独轮机器人融合了机械、电子、计算机、自动控制等多学科知识,开展独轮机器人实验对培养学生综合运用理论知识解决工程实际问题的能力具有重要的推动作用。针对“移动机器人与智能技术”课程教学需要,开发了由独轮机器人、上位机调试软件和“8”字形轨道组成的独轮机器人实验平台。实验验证了机器人机械结构设计、硬件电路设计、控制算法以及软件设计的可行性、有效性。利用该实验平台开设了独轮机器人拆装与设计,控制电路设计与测试,上位机软件开发与调试,横滚、俯仰平衡控制,转向循迹控制等实验项目。通过该课程的学习,学生在智能机器人领域的系统设计和创新实践能力得到了明显提高。 展开更多
关键词 独轮机器人 实验平台 线性二次调节器(LQR) 串级PID
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多模型切换控制方法在磁悬浮系统中的应用 被引量:5
17
作者 彭辉 高杰 《控制工程》 CSCD 北大核心 2011年第2期206-209,247,共5页
针对磁悬浮装置的非线性及对实时性要求高的特点,对磁悬浮装置构造线性二次型调节器(Linear Quadratic regulator-LQR)并采用多模型切换的控制方法对磁悬浮装置进行实时控制,取得了较好的控制效果。讨论了ARX模型的结构、原理、模型阶... 针对磁悬浮装置的非线性及对实时性要求高的特点,对磁悬浮装置构造线性二次型调节器(Linear Quadratic regulator-LQR)并采用多模型切换的控制方法对磁悬浮装置进行实时控制,取得了较好的控制效果。讨论了ARX模型的结构、原理、模型阶次的选择和辨识方法等问题,介绍了状态空间的创建方法和LQR控制器的构造方案,利用实验室现有的试验设备:PC、数据采集卡以及磁悬浮装置,在Matlab/Simulink中组建实时控制模块,对铁球在磁悬浮装置中的位置进行实时控制。并且对磁悬浮球系统在不同信号源给定下的控制效果进行了讨论和分析,针对磁悬浮系统的非线性强的特点提出了多模型切换的控制方法。最后比较了多模型切换的LQR控制方法和传统PID控制方法的控制效果,证明了提出的方法有更好的性能。 展开更多
关键词 磁悬浮装置 二次型调节器 ARX模型 LQR控制器 PID 实时控制
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四驱车辆操纵稳定性控制研究 被引量:3
18
作者 李军 刘恒硕 隗寒冰 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第11期21-24,共4页
为了提高四驱车辆的整车操纵稳定性,文章以某一现有车型为原型,通过理论建模法,在适当精简的基础上建立了包括横向运动、纵向运动、横摆运动和四个车轮的转动等在内的整车七自由度动力学模型。基于车辆转矩最优控制原理,通过PID控制算... 为了提高四驱车辆的整车操纵稳定性,文章以某一现有车型为原型,通过理论建模法,在适当精简的基础上建立了包括横向运动、纵向运动、横摆运动和四个车轮的转动等在内的整车七自由度动力学模型。基于车辆转矩最优控制原理,通过PID控制算法对整车横摆角速度进行控制,使其能够较好的跟随理想横摆角速度变化,优化分配车轮所需转矩,并通过Matlab/Simulink仿真软件验证所优化分配的转矩的合理性、有效性,结果表明所设计的控制器及方法可以有效地改善四驱车辆的操纵稳定性。 展开更多
关键词 操纵稳定性 最优控制 PID控制算法 横摆角速度 转矩控制
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基于模糊LQR的智能汽车路径跟踪控制 被引量:49
19
作者 胡杰 钟鑫凯 +3 位作者 陈瑞楠 朱令磊 徐文才 张敏超 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期17-25,43,共10页
为保证智能汽车在不同车速下路径跟踪的精确性与稳定性,本文中设计了一种带有预瞄PID转角补偿的模糊线性二次型调节器(LQR)以进行路径跟踪控制。首先,基于路径跟踪误差模型设计了LQR控制器,并采用预瞄PID方法进行转角补偿,消除稳态误差... 为保证智能汽车在不同车速下路径跟踪的精确性与稳定性,本文中设计了一种带有预瞄PID转角补偿的模糊线性二次型调节器(LQR)以进行路径跟踪控制。首先,基于路径跟踪误差模型设计了LQR控制器,并采用预瞄PID方法进行转角补偿,消除稳态误差,提高跟踪精度。接着,针对固定权重系数的控制器对于不同车速适应性较差的问题,提出了一种基于车速的权重系数模糊调节策略。最后,通过实车试验,验证了控制器在实车环境中的控制性能。结果表明,设计的控制器具有较高的跟踪精度,且在不同车速下均能保持良好的精确性与稳定性。 展开更多
关键词 智能汽车 路径跟踪 预瞄PID 模糊LQR
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LQR控制与PID控制在单级倒立摆中的对比研究 被引量:9
20
作者 刘璟 梁昔明 《自动化技术与应用》 2007年第1期13-14,17,共3页
本文在单级倒立摆系统模型的基础上,介绍设计LQR控制器和PID控制器的基本原理,并通过对单级倒立摆系统的控制仿真实验对比研究两种控制方法,给出了相应的结论。
关键词 LQR控制 PID控制 倒立摆 MATLAB仿真
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