智能汽车轨迹跟踪多目标显式模型预测控制 被引量：2

1

作者 赵树恩 王盛 冷姚 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期784-794,815,共12页

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... 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%。 展开更多

关键词 汽车工程 轨迹跟踪 多目标优化 智能车辆 显式模型预测控制

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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

2

作者 闫逸辰 寇鹏 +4 位作者 张远航 李华 李旭东 熊尉辰 梁得亮 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期9-18,共10页

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... 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。 展开更多

关键词 永磁同步电机 风力发电 频率控制 电压控制 显式模型预测控制

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电力系统电压崩溃的显式模型预测控制 被引量：4

3

作者 张聚 陈圆 丁靖 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2012年第16期8-14,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 电力系统 紧急电压控制 PWA近似 MLD模型 显式模型预测控制

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基于ARM-Linux平台的显式模型预测控制算法实现 被引量：3

4

作者 张聚 蔡文豹 谢碧锋 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第B09期18-22,共5页

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... 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. 展开更多

关键词 显式模型预测控制 ARM—Linux平台 在线数据搜索

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汽车悬挂系统显式模型预测控制 被引量：3

5

作者 张聚 刘江 王槊华 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2009年第6期692-697,共6页

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... 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. 展开更多

关键词 多参数二次规划 显式模型预测控制 主动悬架

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DC-DC变换器显式模型预测控制 被引量：4

6

作者 张聚 丁靖 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期270-274,共5页

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... 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。 展开更多

关键词 自动控制技术 DC-DC变换器 显式模型预测控制 PWA模型 多参数规划

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倒立摆系统显式模型预测控制 被引量：4

7

作者 张聚 丁靖 《控制工程》 CSCD 北大核心 2010年第4期521-523,526,共4页

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... 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。 展开更多

关键词 显式模型预测控制 多参数二次规划 PWA模型 倒立摆系统

原文传递

四旋翼飞行器的显式模型预测控制 被引量：4

8

作者 杨帆 佃松宜 王仑 《控制工程》 CSCD 北大核心 2019年第2期295-301,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 显式模型预测控制 在线搜索 截断二叉树算法 四旋翼飞行器

原文传递

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 被引量：11

9

作者 罗嘉 赵浩然 +2 位作者 高术宁 王鹏 孙开宁 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期1716-1723,共8页

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... 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。 展开更多

关键词 双馈感应电机 虚拟阻抗控制 显式模型预测控制 低电压穿越

原文传递

基于显式模型预测控制的轮毂驱动电动车垂向振动研究 被引量：4

10

作者 李仲兴 李忠远 刘晨来 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第11期259-265,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 主动悬架 显式模型预测控制(EMPC) 多参数二次规划 多面体分段仿射(PPWA)

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基于显式模型预测控制的大规模路网交通信号控制方法 被引量：3

11

作者 陆可 杜萍萍 +1 位作者 邹启鸣 何天嘉 《机械设计与制造工程》 2018年第3期11-16,共6页

随着城市机动车保有量的不断增加,交通拥堵问题变得日益严重。作为一个有效的方法,模型预测控制(MPC)已经被应用于城市交通路网的控制中。然而由于需要在线进行优化,模型预测控制的计算负荷巨大,限制了其在对实时性要求比较高的场景中... 随着城市机动车保有量的不断增加,交通拥堵问题变得日益严重。作为一个有效的方法,模型预测控制(MPC)已经被应用于城市交通路网的控制中。然而由于需要在线进行优化,模型预测控制的计算负荷巨大,限制了其在对实时性要求比较高的场景中的应用。针对该问题,基于存储转发模型将显式模型预测控制(EMPC)引入大型交通路网的交通信号控制问题中。EMPC将多参数规划理论引入到线性时不变系统的约束二次优化控制问题的求解中,通过离线计算得到对应每个状态分区上的状态反馈最优显式控制律。实验结果显示,由于将在线优化过程转变为查表过程,EMPC可以显著提升交通信号控制的效率。 展开更多

关键词 显式模型预测控制 交通信号 存储转发模型 智能交通系统

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显式模型预测控制的在线迭代学习策略研究 被引量：2

12

作者 陈宇 刘雪 陈晶 《现代电子技术》 2021年第8期5-10,共6页

显式模型预测控制(MPC)是一种电力电子变换器的高性能控制方法,其主要思想是基于模型信息离线计算出相关的控制律集合,再离散成表格以供实时控制使用。显式MPC在负载投切工况下性能较好,但在启动过程中控制性能不佳。为解决这一问题,该... 显式模型预测控制(MPC)是一种电力电子变换器的高性能控制方法,其主要思想是基于模型信息离线计算出相关的控制律集合,再离散成表格以供实时控制使用。显式MPC在负载投切工况下性能较好,但在启动过程中控制性能不佳。为解决这一问题,该文设计一种在启动过程中对表格进行迭代学习的方法。该方法对表格进行卷积处理,可在不影响负载投切工况控制性能的前提下,有效改善启动过程的控制性能。将上述策略用于显式MPC控制的Buck变换器中,结果亦证明了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 迭代学习 显式模型预测控制 实时控制 负载投切 卷积处理 启动过程控制

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显式模型预测控制及其在电梯机械系统振动控制中的应用

13

作者 张聚 王槊华 王万良 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2009年第1期105-109,共5页

基于约束线性优化控制问题的多参数规划方法,分别建立了约束线性时不变和时变系统的显式模型预测控制系统.应用建立的显式模型预测控制系统,对不同运行工况(轻载、重载)下的电梯机械系统的主动振动控制进行了仿真.研究结果表明,电梯机... 基于约束线性优化控制问题的多参数规划方法,分别建立了约束线性时不变和时变系统的显式模型预测控制系统.应用建立的显式模型预测控制系统,对不同运行工况(轻载、重载)下的电梯机械系统的主动振动控制进行了仿真.研究结果表明,电梯机械系统显式模型预测控制的主动振动控制效果明显. 展开更多

关键词 多参数规划法 显式模型预测控制 机械振动控制 电梯机械系统

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高性能永磁同步电机显式模型预测控制算法研究 被引量：9

14

作者 刘忠永 范涛 +1 位作者 何国林 温旭辉 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第22期6039-6058,共20页

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... 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。 展开更多

关键词 永磁同步电机(PMSM) 显式模型预测控制 最优化控制 转速预测控制 电流预测控制

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四旋翼飞行器姿态的显式模型预测控制 被引量：8

15

作者 王仑 苏敏 +1 位作者 杨帆 佃松宜 《电光与控制》 北大核心 2017年第11期53-57,共5页

针对四旋翼飞行系统的多变量、强耦合和带约束等复杂特性,提出了基于显式模型预测的控制方法。首先根据四旋翼飞行系统的动力学特点,建立了九状态空间模型,并解耦成2个子系统。然后,采用多参数二次规划法,离线计算了四旋翼飞行系统的显... 针对四旋翼飞行系统的多变量、强耦合和带约束等复杂特性,提出了基于显式模型预测的控制方法。首先根据四旋翼飞行系统的动力学特点,建立了九状态空间模型,并解耦成2个子系统。然后,采用多参数二次规划法,离线计算了四旋翼飞行系统的显式最优控制律,在线查找当前状态对应的控制量。数值仿真和实验结果表明,该方法在满足约束条件同时,调节时间较短,超调量较小且具有一定的抗扰动能力,成功实现了四旋翼飞行器的姿态稳定控制。 展开更多

关键词 四旋翼飞行系统 显式模型预测控制 状态空间模型 多参数二次规划

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基于显式模型预测控制的无人船航迹控制方法 被引量：6

16

作者 陈天元 袁伟 俞孟蕻 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2020年第9期122-127,共6页

针对模型预测控制在线计算量大,难以满足无人船实际航行中的实时性要求的问题,提出一种基于显式模型预测控制的航迹控制方法。首先利用视线制导算法(LOS),根据无人船当前位置和期望航迹信息,设计无人船艏摇角的参考值,将无人船航迹控制... 针对模型预测控制在线计算量大,难以满足无人船实际航行中的实时性要求的问题,提出一种基于显式模型预测控制的航迹控制方法。首先利用视线制导算法(LOS),根据无人船当前位置和期望航迹信息,设计无人船艏摇角的参考值,将无人船航迹控制简化为艏向控制。其次,将显式模型预测控制算法应用于无人船艏向控制问题中,该算法既保持了模型预测控制方法的优势,又提高了计算速度。最后通过仿真试验验证了所提出的方法可以显著提高无人船航迹控制的实时性。 展开更多

关键词 无人船 航迹控制 视线制导算法 显式模型预测控制 实时性

原文传递

智能车辆横向轨迹跟踪的显式模型预测控制方法 被引量：7

17

作者 冷姚 赵树恩 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1177-1187,共11页

为保证智能车辆跟踪控制的精确性、行驶稳定性和在线实时性,设计了一种显式模型预测跟踪控制方法。建立了预测时域内的跟踪精准性和行驶稳定性指标函数及约束,将跟踪控制问题转化为动态干扰下的主动转向最优化问题;为提高实时性,将传统... 为保证智能车辆跟踪控制的精确性、行驶稳定性和在线实时性,设计了一种显式模型预测跟踪控制方法。建立了预测时域内的跟踪精准性和行驶稳定性指标函数及约束,将跟踪控制问题转化为动态干扰下的主动转向最优化问题;为提高实时性,将传统模型预测控制系统转化为与之等价的显式多面体分段仿射系统,运用参数分区上的显式控制律求得最优转角控制量。Carsim和Simulink联合仿真结果表明,该控制方法下,位置误差均值为0.1956 m,航向角误差均值为0.276°,同时最大横向载荷转移改善5.92%,最大轮胎利用附着系数改善9.81%,且平均单步运行速度提升53.97%。 展开更多

关键词 智能车辆 轨迹跟踪控制 横向稳定性 显式模型预测控制

原文传递

剥离饱和区域的高效显式模型预测控制算法 被引量：1

18

作者 刘海亮 马飞越 +1 位作者 佃松宜 孔令尧 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2019年第9期60-65,共6页

在复杂快速多维度约束系统中,针对在显式模型预测控制离线计算时,计算量大、处理缓慢、内存占用过高等问题,提出了一种基于剥离饱和区域的高效显式模型预测控制算法。结合多面体、分段仿射等相关概念和波利亚定理,利用显式控制器反馈饱... 在复杂快速多维度约束系统中,针对在显式模型预测控制离线计算时,计算量大、处理缓慢、内存占用过高等问题,提出了一种基于剥离饱和区域的高效显式模型预测控制算法。结合多面体、分段仿射等相关概念和波利亚定理,利用显式控制器反馈饱和特性,去除饱和区域,保留非饱和临界区域,从而达到减少状态分区数量和计算量的目的。根据解耦后四旋翼飞行器的两个状态空间子系统简化模型,实现了姿态角在扰动后的快速准确调节。数值仿真和半实物仿真实验均验证了该算法在四旋翼飞行器姿态控制上的有效性和优越性。 展开更多

关键词 四旋翼飞行器 高效EMPC算法 显式模型预测控制 状态分区 分段仿射 波利亚阶数

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高效显式模型预测控制在两容水箱中的应用 被引量：1

19

作者 杨璞 王宇红 《计算机测量与控制》 2016年第4期71-74,共4页

针对一类具有分段仿射形式的混杂系统模型的控制方法问题,提出了一种高效显式模型预测控制算法;该算法通过将最优控制问题转化为多参数规划问题,离线求得具有分段仿射形式的显式控制器;在线过程,应用一种新的搜索算法,它能够快速准确地... 针对一类具有分段仿射形式的混杂系统模型的控制方法问题,提出了一种高效显式模型预测控制算法;该算法通过将最优控制问题转化为多参数规划问题,离线求得具有分段仿射形式的显式控制器;在线过程,应用一种新的搜索算法,它能够快速准确地对系统状态点进行定位,确定其所属的控制器分区,再根据该分区所对应的子控制率,进行简单的线性运算,即可得到系统的输入;该控制方法避免了反复的在线优化计算,大大减少了计算量,并且,在线计算的速度更快,控制的实时性更好;将该算法应用到具有典型混杂特性的两容水箱系统中,仿真结果表明:水箱的液位从初始液位能够快速平稳的达到期望的液位,且与其它的控制算法相比较,该算法更加高效。 展开更多

关键词 分段仿射模型 显式模型预测控制 在线计算 两容水箱

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旋转倒立摆的显式模型预测控制 被引量：2

20

作者 马永凌 《中国管理信息化》 2021年第5期166-169,共4页

基于拉格朗日方程对旋转倒立摆在不稳定平衡点上进行了线性化的数学建模。在多参数二次规划方法的基础上,建立了显示模型预测的控制系统,且在旋转倒立摆系统应用上做了研究。最后通过Matlab进行仿真,结果表明:EMPC方法对于旋转倒立摆的... 基于拉格朗日方程对旋转倒立摆在不稳定平衡点上进行了线性化的数学建模。在多参数二次规划方法的基础上,建立了显示模型预测的控制系统,且在旋转倒立摆系统应用上做了研究。最后通过Matlab进行仿真,结果表明:EMPC方法对于旋转倒立摆的平衡控制效果良好。 展开更多

关键词 旋转倒立摆 建模 多参数二次规划 显式模型预测控制 仿真

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