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非线性系统模型预测控制若干基本特点与主题回顾 被引量:62
1
作者 何德峰 丁宝苍 于树友 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期273-287,共15页
随着线性系统模型预测控制的大量成功应用,基于非线性模型的预测控制简称非线性预测控制(NMPC)在近20年来引起了广泛关注,并取得了丰富的研究成果.本文在阐述NMPC基本原理和特点的基础上,分别从优化可行性、稳定性、鲁棒性、优化求解、... 随着线性系统模型预测控制的大量成功应用,基于非线性模型的预测控制简称非线性预测控制(NMPC)在近20年来引起了广泛关注,并取得了丰富的研究成果.本文在阐述NMPC基本原理和特点的基础上,分别从优化可行性、稳定性、鲁棒性、优化求解、吸引域等主题出发,分析并总结NMPC的研究现状.最后,在指出NMPC有待进一步深入研究问题的同时,展望当前NMPC的一些研究方向. 展开更多
关键词 非线性系统 模型预测控制 可行性 稳定性 鲁棒性 优化求解 吸引域
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基于LMI的约束系统H_∞控制及其滚动优化实现 被引量:18
2
作者 陈虹 韩光信 刘志远 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期189-195,共7页
在LMI优化框架下,讨论有时域硬约束线性系统的H∞控制问题.首先提出了一种基于LMI优化的状态反馈方法,并给出了闭环系统保证H∞性能和满足时域硬约束的条件.在此基础上,融合预测控制的滚动优化原理讨论了一种滚动时域H∞性能控制方法.... 在LMI优化框架下,讨论有时域硬约束线性系统的H∞控制问题.首先提出了一种基于LMI优化的状态反馈方法,并给出了闭环系统保证H∞性能和满足时域硬约束的条件.在此基础上,融合预测控制的滚动优化原理讨论了一种滚动时域H∞性能控制方法.通过对H∞性能指标γ的在线最小化,闭环系统能实时协调控制性能要求和硬约束,并充分利用有限的控制能力提高控制性能. 展开更多
关键词 时域硬约束 H∞性能 LMI优化 预测控制
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基于滑模观测器的车辆电子稳定性控制系统故障重构 被引量:11
3
作者 于金泳 刘志远 陈虹 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1057-1063,共7页
针对车辆电子稳定性控制系统的横摆角速度传感器和侧向加速度传感器故障检测和重构问题,使用T-S模糊系统建立了车辆动力学系统的全局模型,依据滑模控制理论,给出了基于滑模观测器的传感器故障检测和重构方法,且所设计观测器满足给定的... 针对车辆电子稳定性控制系统的横摆角速度传感器和侧向加速度传感器故障检测和重构问题,使用T-S模糊系统建立了车辆动力学系统的全局模型,依据滑模控制理论,给出了基于滑模观测器的传感器故障检测和重构方法,且所设计观测器满足给定的从未知输入到故障重构误差的L2增益性能要求.最后通过实测数据,验证了方法是可行的. 展开更多
关键词 电子稳定性控制 故障检测 故障重构 T-S模糊系统
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汽车控制的研究现状与展望 被引量:98
4
作者 陈虹 宫洵 +3 位作者 胡云峰 刘奇芳 高炳钊 郭洪艳 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期322-346,共25页
汽车控制技术是推动汽车工业可持续发展的重要保障.在全球汽车行业竞争日益激烈的背景下,如何通过理论与方法的创新,提高我国汽车控制系统的自主研发能力,完成从消费大国向制造强国的过渡是我们目前面临的重大挑战.本文主要围绕汽车动... 汽车控制技术是推动汽车工业可持续发展的重要保障.在全球汽车行业竞争日益激烈的背景下,如何通过理论与方法的创新,提高我国汽车控制系统的自主研发能力,完成从消费大国向制造强国的过渡是我们目前面临的重大挑战.本文主要围绕汽车动力总成系统、主动安全系统及新能源汽车中的关键控制问题展开论述,总结国内外的研究状况,提炼共性问题,对汽车控制的发展趋势给出了一些观点. 展开更多
关键词 汽车控制 发动机 传动系 主动安全 新能源汽车
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智能时代的汽车控制 被引量:46
5
作者 陈虹 郭露露 +2 位作者 宫洵 高炳钊 张琳 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第7期1313-1332,共20页
自动驾驶是汽车产业发展的重要里程碑.汽车驾驶自动化一直都在进行,其发展进程是对驾驶人认知感知、决策规划和执行控制等各个重要环节的逐步增强或最终替代.智能时代下,大数据分析、泛在计算、泛在传感和人工智能等颠覆性技术为汽车驾... 自动驾驶是汽车产业发展的重要里程碑.汽车驾驶自动化一直都在进行,其发展进程是对驾驶人认知感知、决策规划和执行控制等各个重要环节的逐步增强或最终替代.智能时代下,大数据分析、泛在计算、泛在传感和人工智能等颠覆性技术为汽车驾驶自动化向着高级别迈进提供了新的机遇.控制技术是智能时代汽车自动化进程中的基石,更多的信息在先进控制技术的赋能下将衍生出更多的新功能与新系统,从而实现汽车安全性、经济性以及舒适性等各个方面的提升.本文对智能时代的汽车控制进行综述,首先回顾汽车自动化的发展进程,然后探讨汽车自动化进程中面临的问题,最后梳理出一些未来智能汽车控制发展趋势与关键技术. 展开更多
关键词 汽车控制 驾驶自动化 智能时代 网联自动驾驶汽车 协同控制
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基于backstepping方法的电子节气门控制 被引量:32
6
作者 陈虹 胡云峰 +1 位作者 郭宏志 宋同好 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期491-496,503,共7页
针对汽车电子节气门的跟踪控制要求,建立了面向控制器设计的非线性模型.采用输入整形(input-shaping)技术对跟踪输入信号进行滤波,应用backstepping方法设计了电子节气门的非线性控制器.将建模误差等不确定性看做加性外部扰动,分析了跟... 针对汽车电子节气门的跟踪控制要求,建立了面向控制器设计的非线性模型.采用输入整形(input-shaping)技术对跟踪输入信号进行滤波,应用backstepping方法设计了电子节气门的非线性控制器.将建模误差等不确定性看做加性外部扰动,分析了跟踪误差系统的输入到状态稳定性(input-to-state-stability,ISS),并据此给出了选择控制器参数的指导性准则.仿真实验表明基于backstepping的控制方法能够很好的实现电子节气门的跟踪控制. 展开更多
关键词 电子节气门 不确定性 BACKSTEPPING 输入到状态稳定性 输入整形
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基于FPGA/SOPC的预测控制器设计与实现 被引量:43
7
作者 胡云峰 陈虹 +1 位作者 刘明星 许芳 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1241-1248,共8页
针对模型预测控制在微型设备及嵌入式系统应用中的实时性问题,从硬件实现控制算法的角度研究了基于FPGA(field programmable gate array)的预测控制器的设计和实现。采用基于Nios II嵌入式软核处理器的FPGA/SOPC(system on pro-grammabl... 针对模型预测控制在微型设备及嵌入式系统应用中的实时性问题,从硬件实现控制算法的角度研究了基于FPGA(field programmable gate array)的预测控制器的设计和实现。采用基于Nios II嵌入式软核处理器的FPGA/SOPC(system on pro-grammable chip,可编程片上系统)方案,在FPGA芯片上构建SOPC系统,设计SOPC的硬件及软件系统,实现了基于FPGA的预测控制器;建立了基于FPGA和dSPACE系统的实时仿真平台,并进行了控制器实时仿真实验。实时仿真实验验证了基于FPGA的预测控制器的功能及实时性。实验结果表明基于FPGA的预测控制器提高了算法的实时性,并具有微型化等特性,能满足新应用的需求。 展开更多
关键词 预测控制 FPGA SOPC 实时仿真
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基于观测器的输出反馈电子节气门控制器设计 被引量:28
8
作者 胡云峰 李超 +3 位作者 李骏 郭洪艳 孙鹏远 陈虹 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期746-754,共9页
针对电子节气门系统的状态变量不完全可测量,设计了一个基于观测器的输出反馈电子节气门控制系统.该系统由一个估计不可测量状态的降阶观测器和一个非线性状态反馈控制器组成.同时在控制器中引入了跟踪误差的积分项以抑制跟踪静差.将建... 针对电子节气门系统的状态变量不完全可测量,设计了一个基于观测器的输出反馈电子节气门控制系统.该系统由一个估计不可测量状态的降阶观测器和一个非线性状态反馈控制器组成.同时在控制器中引入了跟踪误差的积分项以抑制跟踪静差.将建模误差和观测器误差等不确定性看作外部扰动,在输入到状态稳定性(Input to state stability,ISS)理论框架下分析了跟踪误差系统的鲁棒性,并据此给出了选择控制器参数的指导性原则.仿真及实验结果表明,基于观测器的输出反馈控制器能够很好地实现电子节气门的跟踪控制. 展开更多
关键词 电子节气门 输出反馈 观测器 BACKSTEPPING 输入到状态稳定性
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非线性模型预测控制的现状与问题 被引量:66
9
作者 陈虹 刘志远 解小华 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2001年第4期385-391,共7页
模型预测控制的一个主要优点是能显式并优化处理控制量和状态量的约束。为此 ,主要围绕非线性预测控制的算法、稳定性和鲁棒性、对偶问题和滚动时域估计的最新研究成果进行综述 ,并阐述了理论与应用方面有待进一步研究的几个主要问题。
关键词 非线性预测模型 稳定性 鲁棒性 模型预测控制 工业控制
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基于模型的汽车电控系统设计 被引量:14
10
作者 陈虹 褚洪庆 +1 位作者 刘奇芳 高炳钊 《控制工程》 CSCD 北大核心 2016年第12期1867-1873,共7页
汽车智能化和网联化使电控系统开发流程变得日益复杂,如何提高控制性能并降低开发成本已经成为汽车电控系统开发亟待解决的关键问题。在汽车电控系统开发过程中,由于领域和分工的不同,系统设计和控制算法被分离研究,使得先进控制算法无... 汽车智能化和网联化使电控系统开发流程变得日益复杂,如何提高控制性能并降低开发成本已经成为汽车电控系统开发亟待解决的关键问题。在汽车电控系统开发过程中,由于领域和分工的不同,系统设计和控制算法被分离研究,使得先进控制算法无法在汽车系统中发挥实际作用。基于模型的控制系统设计为解决这些问题提供了有效手段。结合缸内直喷汽油机燃油共轨控制系统的开发,给出了从工程控制需求分析、性能描述、系统设计到模型建立、性能验证与评价的基于模型的具体设计过程,同时也充分说明了采用这种设计流程可以实现控制算法、系统设计和工程应用的有效结合。 展开更多
关键词 控制系统设计 汽车控制 基于模型的设计 V流程 燃油共轨系统
原文传递
未知环境中移动机器人导航控制研究的若干问题 被引量:119
11
作者 蔡自兴 贺汉根 陈虹 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2002年第4期385-390,464,共7页
未知环境中移动机器人导航控制理论和方法是机器人学和智能控制的一个重要研究领域。综述了该领域研究的主要内容及其发展动态 ,分析了与导航控制有关的机器学习方法的研究现状 ,指出了存在的不足和有待进一步研究的问题 。
关键词 移动机器人 未知环境 导航控制
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一种基于LMI的非线性模型预测控制终端域优化方法 被引量:9
12
作者 于树友 陈虹 +1 位作者 张鹏 李学军 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第7期798-804,共7页
对于具有约束的非线性系统,提出了一种模型预测控制(Model predictive control,MPC)的终端域优化方法.基于线性矩阵不等式(Linear matrix inequality,LMI)优化和非线性系统的范数有界线性微分包含(Linear differential inclusion,LDI),... 对于具有约束的非线性系统,提出了一种模型预测控制(Model predictive control,MPC)的终端域优化方法.基于线性矩阵不等式(Linear matrix inequality,LMI)优化和非线性系统的范数有界线性微分包含(Linear differential inclusion,LDI),给出了求解非线性MPC终端代价函数和局部稳定控制器的一种方法,在此基础上可方便地得到非线性模型预测控制终端域.一个具体的数值算例验证了算法的有效性. 展开更多
关键词 模型预测控制 终端域 约束非线性系统 线性微分包含 线性矩阵不等式
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带2挡I-AMT纯电动汽车的换挡控制 被引量:10
13
作者 梁琼 任丽娜 +2 位作者 赵海艳 高炳钊 陈虹 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第11期1000-1003,1010,共5页
为提高纯电动汽车的驾驶舒适性和动力性能,提出一种新型的离合器后置式自动变速系统。它包括无刷永磁同步电机,两挡机械式自动变速器和置于变速器后端的干式离合器。为使变速器的输出转矩在换挡过程中平顺变化,在转矩相对电机和离合器... 为提高纯电动汽车的驾驶舒适性和动力性能,提出一种新型的离合器后置式自动变速系统。它包括无刷永磁同步电机,两挡机械式自动变速器和置于变速器后端的干式离合器。为使变速器的输出转矩在换挡过程中平顺变化,在转矩相对电机和离合器进行线性前馈控制,在惯性相应用PID控制器使离合器主从动盘的角速度差跟随期望的时间历程曲线。在AMESim仿真平台上对该控制策略进行了验证,结果表明该换挡控制策略能保持变速器输出转矩平顺变化,没有大的波动和动力中断。 展开更多
关键词 纯电动汽车 两挡AMT 换挡控制 仿真
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大规模多移动机器人合作任务的分布自主协作系统 被引量:13
14
作者 祖丽楠 田彦涛 梅昊 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2006年第5期470-477,共8页
以大规模多移动机器人觅食任务为背景,探讨了在分布式协作体系结构下系统任务级的协作与行为级的协调问题.提出了一种动态任务分配机制,在缩短任务完成时间的基础上减少了系统通信量并解决了任务死锁问题.同时,设计了一种基于预测的冲... 以大规模多移动机器人觅食任务为背景,探讨了在分布式协作体系结构下系统任务级的协作与行为级的协调问题.提出了一种动态任务分配机制,在缩短任务完成时间的基础上减少了系统通信量并解决了任务死锁问题.同时,设计了一种基于预测的冲突消解方法,使机器人能够对动态障碍物进行精确避障.最后,通过仿真实验验证了上述方法的有效性. 展开更多
关键词 协作 任务分配 运动协调 冲突消解
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主动悬架H_2/广义H_2输出反馈控制 被引量:14
15
作者 陈虹 马苗苗 孙鹏远 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期790-794,共5页
本文提出了一种主动悬架控制的H2/广义H2输出反馈控制方法.依照国际标准ISO2631.3选择垂直和俯仰加速度的频率加权.根据路面干扰谱特征,选用H2范数作为乘坐舒适性的指标,广义H2范数描述轮胎接地性等时域约束要求.在多目标控制框架下,将... 本文提出了一种主动悬架控制的H2/广义H2输出反馈控制方法.依照国际标准ISO2631.3选择垂直和俯仰加速度的频率加权.根据路面干扰谱特征,选用H2范数作为乘坐舒适性的指标,广义H2范数描述轮胎接地性等时域约束要求.在多目标控制框架下,将输出反馈控制器的设计转化为求解LMI优化问题.基于半车模型,给出了输出反馈主动悬架系统的频域分析和时域仿真. 展开更多
关键词 主动悬架 多目标控制 输出反馈 H2/广义H2 LMI优化
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基于LMI优化的主动悬架多目标控制 被引量:14
16
作者 陈虹 马苗苗 孙鹏远 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期550-559,共10页
首先将汽车主动悬架的控制问题归结为有时域硬约束的鲁棒干扰抑制问题.在多目标控制框架下,基于线性矩阵不等式(LMI)优化技术,提出了一种H_2/广义H_2混合控制策略:利用广义H_2范数描述系统的时域硬约束,同时选择H_2范数最小化系统的... 首先将汽车主动悬架的控制问题归结为有时域硬约束的鲁棒干扰抑制问题.在多目标控制框架下,基于线性矩阵不等式(LMI)优化技术,提出了一种H_2/广义H_2混合控制策略:利用广义H_2范数描述系统的时域硬约束,同时选择H_2范数最小化系统的性能输出,最终将系统的控制律归结为求解具有LMI约束的半定规划问题.以半车模型为例设计了主动悬架控制器,并给出了较全面的分析和仿真结论.最后利用快速原型(RCP)和硬件在回路仿真(HILS)一体化技术进一步验证所提方法的有效性和可行性. 展开更多
关键词 主动悬架 时域硬约束 H2性能 广义H2性能 硬件在回路仿真
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移动机器人编队控制的现状与问题 被引量:19
17
作者 杨甜甜 刘志远 +1 位作者 陈虹 裴润 《智能系统学报》 2007年第4期21-27,共7页
随着机器人向系统应用的方向发展,移动机器人编队控制问题成为研究的热点问题.为此,依据解决编队控制问题的不同思路,总结了编队控制的各种研究方法:基于行为法、人工势场法、跟随-领航法、虚结构法、循环法、模型预测控制法、分布式控... 随着机器人向系统应用的方向发展,移动机器人编队控制问题成为研究的热点问题.为此,依据解决编队控制问题的不同思路,总结了编队控制的各种研究方法:基于行为法、人工势场法、跟随-领航法、虚结构法、循环法、模型预测控制法、分布式控制法,分别对几种编队控制方法的基本思想和特点进行总结和分析,最后从通用性、稳定性、鲁棒性和安全性等方面阐述了移动机器人编队控制理论与应用方面有待进一步研究的几个主要问题. 展开更多
关键词 移动机器人 编队控制 协调 合作
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基于观测器的直流伺服电机速度控制 被引量:6
18
作者 康健 孙鹏远 +1 位作者 解小华 赵连友 《控制工程》 CSCD 2004年第4期381-384,共4页
针对直流伺服电机速度控制中经常出现的电机参数变化和外部扰动导致系统性能下降的现象,将外来的扰动转矩和由电机参数变化产生的扰动转矩结合起来,提出了一种等效外来扰动转矩观测器,并基于此观测方法,进而采用电流反馈控制消除观测误... 针对直流伺服电机速度控制中经常出现的电机参数变化和外部扰动导致系统性能下降的现象,将外来的扰动转矩和由电机参数变化产生的扰动转矩结合起来,提出了一种等效外来扰动转矩观测器,并基于此观测方法,进而采用电流反馈控制消除观测误差。给出了该速度控制方法的详细推导过程。仿真数据验证了其切实有效性。 展开更多
关键词 观测器 直流伺服电机 速度控制 参数 外部扰动 电流反馈
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缸内直喷汽油机的自抗扰轨压跟踪控制器设计 被引量:5
19
作者 刘奇芳 宫洵 +1 位作者 胡云峰 陈虹 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1595-1601,共7页
获得期望的共轨压力是保证缸内直喷发动机稳定工作和喷油量精确控制的一个重要前提.本文针对缸内直喷汽油发动机(GDI)轨压控制问题,首先通过动力学分析建立了共轨燃油喷射系统的数学模型;由于系统中存在有较强的非线性和不确定性,采用... 获得期望的共轨压力是保证缸内直喷发动机稳定工作和喷油量精确控制的一个重要前提.本文针对缸内直喷汽油发动机(GDI)轨压控制问题,首先通过动力学分析建立了共轨燃油喷射系统的数学模型;由于系统中存在有较强的非线性和不确定性,采用基于模型但对模型的精确形式依赖较小的自抗扰控制技术设计轨压跟踪控制器,其中线性扩张状态观测器(ESO)对系统存在的总扰动和不确定性进行了估计,非线性误差反馈控制(NLSEF)则采用反馈补偿实现扰动的抑制.最后,通过给定不同的参考轨压对控制器的有效性进行验证,仿真结果表明控制性能是满意的. 展开更多
关键词 轨压控制 自抗扰控制 缸内直喷汽油机 扩张状态观测器
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基于MPC的驾驶员转向控制行为建模与仿真 被引量:9
20
作者 吉岩 郭洪艳 +1 位作者 曲婷 陈虹 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2014年第3期198-203,331,共7页
为了描述驾驶员的转向行为,研究了驾驶员转向过程中的预瞄及滚动优化行为,由于难以用简单的数学表达式反映汽车转向过程中驾驶员的行为,提出选用搜索算法及模型预测控制方法(Model Predictive Control,MPC)进行具体建模。最后,结合车辆... 为了描述驾驶员的转向行为,研究了驾驶员转向过程中的预瞄及滚动优化行为,由于难以用简单的数学表达式反映汽车转向过程中驾驶员的行为,提出选用搜索算法及模型预测控制方法(Model Predictive Control,MPC)进行具体建模。最后,结合车辆动力学软件veDYNA对所建立的驾驶员转向行为模型进行验证。仿真结果表明,驾驶员转向控制行为模型对人类驾驶员的仿真相似程度较高,符合人类驾驶员的驾驶特点,说明改进模型预测控制理论为研究驾驶员模型提供了有效途径。 展开更多
关键词 驾驶员 转向控制行为模型 模型预测控制 搜索算法 仿真
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