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基于麻雀算法优化的LQR农机横向跟踪控制方法
1
作者 魏世博 吴翔 +2 位作者 王瞧 牛群峰 樊广晓 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第6期250-258,298,共10页
路径跟踪在智能农机中至关重要。针对线性二次型调节器(LQR)的系数矩阵Q和R选取困难易造成跟踪精度不佳问题,提出一种基于麻雀算法优化的LQR农机横向跟踪控制方法。首先,以拖拉机二自由度车辆动力学为基础,构建横向跟踪误差模型,并采用... 路径跟踪在智能农机中至关重要。针对线性二次型调节器(LQR)的系数矩阵Q和R选取困难易造成跟踪精度不佳问题,提出一种基于麻雀算法优化的LQR农机横向跟踪控制方法。首先,以拖拉机二自由度车辆动力学为基础,构建横向跟踪误差模型,并采用前馈补偿的方式抑制稳态误差。其次,设定横向误差阈值,一旦超过该误差阈值,将采用麻雀算法对权重系数进行优化调整,以提高路径跟踪精度。最后,运用CarSim—Simulink平台进行联合仿真,通过3种不同曲率的单弯道路径和多弯道正弦路径对农机横向跟踪控制器进行精度测试,并与传统LQR控制器、传统MPC控制器、粒子群优化LQR控制器进行试验对比。结果表明,传统LQR控制器和传统MPC控制器以及粒子群优化LQR控制器在4条路径下平均横向误差分别为0.0667 m、0.0749 m、0.0359 m,而具备麻雀优化功能的控制器平均横向误差最大为0.015 m,具有较好的跟踪效果。 展开更多
关键词 智能农机 横向跟踪 LQR 麻雀算法 自适应权重 粒子群优化
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基于WOA-LQR的智能车辆路径跟踪控制 被引量：1
2
作者 张闯 赵奉奎 +1 位作者 张涌 张伟 《南京信息工程大学学报》 北大核心 2025年第3期352-362,共11页
针对无人驾驶车辆在特殊行驶工况(冰雪路面、雨天路面、高速换道)下路径跟踪控制精度差的问题,本文设计了一种基于鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)的LQR控制器(WOA-LQR).首先,基于二自由度车辆动力学模型建立跟踪误差模... 针对无人驾驶车辆在特殊行驶工况(冰雪路面、雨天路面、高速换道)下路径跟踪控制精度差的问题,本文设计了一种基于鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)的LQR控制器(WOA-LQR).首先,基于二自由度车辆动力学模型建立跟踪误差模型,以此为基础设计离散LQR控制器,并采用前馈控制消除由于系统简化带来的误差.同时,为解决固定权重系数下的LQR控制器对特殊行驶工况适应性差导致跟踪精度低、车辆失稳的问题,在以横向误差、航向角误差作为评价指标的基础上,考虑车辆侧向加速度和前轮转角对车辆维持稳定的影响,并对评价指标设定相应的权重系数,设计了目标值最小的适应度函数,提出一种基于鲸鱼算法优化的LQR自适应权重系数调节策略.最后,通过Carsim/Simulink联合仿真对WOA-LQR控制器在不同工况下进行路径跟踪仿真实验.结果表明:本文提出的控制策略在复杂行驶工况下有着良好的跟踪效果,显著提升了车辆在路径跟踪过程中的控制精度,具有较强的鲁棒性. 展开更多
关键词 无人驾驶车辆 路径跟踪控制 线性二次型调节器 前馈控制 鲸鱼优化算法
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基于前馈LQR算法的机电式主动悬架控制研究
3
作者 王凯正 林棻 +1 位作者 狄桓宇 钟国旗 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第7期53-59,共7页
机电式主动悬架系统实现车辆垂向性能调节时,由于机电系统的转动惯量属性,经典二自由度1/4车悬架模型无法描述该悬架系统的运动。此外,道路激励常被作为悬架状态空间的扰动项,由于道路激励无法准确估计,因此考虑道路激励的多维LQR控制... 机电式主动悬架系统实现车辆垂向性能调节时,由于机电系统的转动惯量属性,经典二自由度1/4车悬架模型无法描述该悬架系统的运动。此外,道路激励常被作为悬架状态空间的扰动项,由于道路激励无法准确估计,因此考虑道路激励的多维LQR控制率也无法直接构成。为解决上述问题,设计了一种全新的主动悬架前馈LQR控制方法(FF-LQR)。一方面基于三自由度1/4车悬架模型对LQR算法进行针对性设计,另一方面通过构建轮胎-车身运动模型,实现悬架动行程的实时反馈,并以此构建前馈控制率。仿真结果表明:与LQR算法相比,FF-LQR能够进一步降低车身垂向加速度的RMS值和轮胎动变形的RMS值,提高车辆舒适性。 展开更多
关键词 主动悬架系统 1/4车悬架模型 前馈控制 LQR算法
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基于遗传算法优化的LQR路径跟踪控制 被引量：1
4
作者 王文博 赵书尚 +1 位作者 李阁强 李子璋 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第3期325-329,337,共6页
针对转向机器人路径跟踪问题,设计了基于遗传算法优化的线性二次型最优控制器(LQR)。首先建立车辆二自由度“自行车”动力学模型,得到车辆横向误差模型。然后构建横向误差目标函数,设计线性二次型最优状态调节器(LQR),得到控制车辆的前... 针对转向机器人路径跟踪问题,设计了基于遗传算法优化的线性二次型最优控制器(LQR)。首先建立车辆二自由度“自行车”动力学模型,得到车辆横向误差模型。然后构建横向误差目标函数,设计线性二次型最优状态调节器(LQR),得到控制车辆的前轮转角。进一步地,在控制环中加入前馈控制以消除稳态误差。在此基础上,采用遗传算法迭代优化权重矩阵Q、R来改进LQR控制器。经过Simulink与Carsim联合仿真表明,采用遗传算法优化后的LQR算法相较于未优化的LQR,横向误差减小了53%,并且大大节省了找寻最优权重矩阵的时间。 展开更多
关键词 横向运动控制 路径跟踪 遗传算法(GA) 线性二次型最优控制(LQR)
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基于GA-LQR算法的全液压主动悬架系统控制策略研究
5
作者 王同建 余乐 +2 位作者 王忱 宁悦 陈晋市 《系统仿真技术》 2025年第2期89-94,共6页
液压主动悬架系统能够有效提升车辆的行驶平顺性和操纵稳定性,其性能与控制策略密切相关。本研究采用基于遗传算法(GA)优化的线性二次型调节器(LQR)算法,实现对液压作动器控制力的准确计算,并以此作为液压油缸的控制输入,通过闭环控制... 液压主动悬架系统能够有效提升车辆的行驶平顺性和操纵稳定性,其性能与控制策略密切相关。本研究采用基于遗传算法(GA)优化的线性二次型调节器(LQR)算法,实现对液压作动器控制力的准确计算,并以此作为液压油缸的控制输入,通过闭环控制实现控制力精确输出。采用Matlab/Simulink软件获取遗传算法全局优化的LQR权矩阵参数,并利用AMESim平台建立液压主动悬架的系统模型进行联合仿真。仿真结果表明,在C级随机路面激励工况下,基于GA-LQR算法的液压主动悬架系统能够有效提升车辆的行驶平顺性。 展开更多
关键词 液压主动悬架 遗传算法 LQR算法 联合仿真
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基于LQR反馈控制的仓储搬运机器人避障控制方法 被引量：1
6
作者 赵冠永 刘大勇 +1 位作者 操蓉蓉 翟志敏 《机械与电子》 2025年第3期46-52,共7页
为提高仓储搬运机器人避障控制效果,提出一种基于LQR反馈控制的避障控制方法。将安装在机器人身上的激光雷达、超声波传感器和红外线传感器采集的视觉感知信息进行融合,并引用避障评估系数构建目标函数,以约束仓储搬运机器人在避障过程... 为提高仓储搬运机器人避障控制效果,提出一种基于LQR反馈控制的避障控制方法。将安装在机器人身上的激光雷达、超声波传感器和红外线传感器采集的视觉感知信息进行融合,并引用避障评估系数构建目标函数,以约束仓储搬运机器人在避障过程中的主动规避能力,适应复杂无序的工作环境。接着依据融合后的信息获取障碍物位置,并利用蝗虫优化算法求解目标函数,确定仓储搬运机器人最佳行驶路线。最后,依据LQR反馈控制理论,将当前仓储搬运机器人行驶与目标路径位置和方向的误差作为运行状态变量,并引入拉格朗日乘子,求得目标路径跟踪避障控制的反馈增益矩阵,获得最终的LQR反馈控制量,实现仓储搬运机器人避障控制。在模拟的实验环境中展开测试,结果表明,所提方法可以指导仓储搬运机器人实现精准避障,其控制误差熵较低,具有较好的避障控制性能。 展开更多
关键词 仓储搬运机器人 视觉感知信息融合 蝗虫优化算法 LQR反馈控制
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考虑参数自适应的电液馈能悬架LQR控制研究
7
作者 邹俊逸 程进 +1 位作者 左鑫凯 郭思婧 《振动与冲击》 北大核心 2025年第9期109-118,126,共11页
电液馈能悬架具有阻尼调节和能量回收的功能,兼顾了减振和能耗两方面,合理的控制系统设计可有效改善车辆的平顺性和能耗水平。因此,针对电液馈能悬架提出了一种考虑参数自适应的线性二次型调节器(linear quadratic regulator, LQR)控制... 电液馈能悬架具有阻尼调节和能量回收的功能,兼顾了减振和能耗两方面,合理的控制系统设计可有效改善车辆的平顺性和能耗水平。因此,针对电液馈能悬架提出了一种考虑参数自适应的线性二次型调节器(linear quadratic regulator, LQR)控制策略,旨在实现控制系统的快速收敛和性能最优化。首先,由于传统LQR在参数选择上对于经验存在较高的依赖性,利用改进鲸鱼算法实现了加权系数的自适应寻优,可有效提高控制系统的计算效率;其次,将传统鲸鱼算法中的线性收敛因子改为非线性收敛因子,实现全局寻优和局部寻优的平衡,可较好地降低寻优的时间;此外,为解决现有算法容易陷入局部最优的问题,还提出了一种结合自适应权重系数和随机差分变异的策略来代替鲸鱼算法中的个体更新策略;最后,基于AMESim软件建立了电液馈能减振器的仿真模型,并搭建了试验台架,展开了阻尼特性等试验,仿真结果与试验数据吻合,验证了电液馈能减振器模型的精确性;在此基础上,基于MATLAB/Simulink软件分别搭建了LQR、传统鲸鱼算法优化LQR和改进鲸鱼算法优化LQR三种控制器,构建了MATLAB/AMESim软件的联合仿真模型,在随机路面上进行对比分析。仿真结果表明,基于改进鲸鱼算法优化的LQR可以使车身加速度、悬架动位移均方根值分别降低38.17%、74.71%,悬架的馈能功率、车轮动位移分别提高了22.50%、8.55%,验证了所提方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 电液馈能悬架 线性二次调节(LQR)控制器 参数自适应 改进鲸鱼算法
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渠系优化配水与运行控制耦合模型研究
8
作者 康叶 王力 +1 位作者 王逸凡 杨芸 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第10期113-120,128,共9页
传统的灌区水资源分配和控制方法往往偏重单一模型,忽视了节制闸与分水闸之间的复杂耦合关系,难以全面解决实际灌区中的多场景需求。针对这一不足,提出了一个结合配水与控制的耦合模型,能够适用于多场景的分水计划。模型首先预设配水方... 传统的灌区水资源分配和控制方法往往偏重单一模型,忽视了节制闸与分水闸之间的复杂耦合关系,难以全面解决实际灌区中的多场景需求。针对这一不足,提出了一个结合配水与控制的耦合模型,能够适用于多场景的分水计划。模型首先预设配水方案,并依据积分时滞(ID)模型中均匀流区与回水区的水力特性,结合分水口位置进行动态调整和优化,直至确定节制闸与分水闸的调度策略与目标水位相互匹配。模型选取多项配水指标和控制指标,对不同场景下的方案进行综合评价。将模型应用于簸箕李灌区的验证结果表明,通过线性二次型(LQR)控制方法,可有效降低闸门调节的频率和幅度,提升渠道运行的稳定性与安全性。该模型为灌区的供配水管理提供了新的思路,不仅优化了灌区供水的分配效率,还大幅提高了管理水平。 展开更多
关键词 灌区渠系 运行控制 渠系优化配水 耦合模型 积分时滞(ID)模型 LQR控制算法
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改进遗传算法优化的空气半主动悬架LQR控制研究
9
作者 吕星辰 李成冬 +1 位作者 徐忠华 万益东 《汽车实用技术》 2025年第11期68-72,88,共6页
针对空气半主动悬架系统线性二次型调节器(LQR)控制方法中权重系数参数选取存在局限性,并在很大程度依靠人工经验的问题,利用改进遗传算法优秀的全局优化搜索能力和并行能力,提出了一种改进遗传算法(GA)优化LQR控制参数的策略。首先,建... 针对空气半主动悬架系统线性二次型调节器(LQR)控制方法中权重系数参数选取存在局限性,并在很大程度依靠人工经验的问题,利用改进遗传算法优秀的全局优化搜索能力和并行能力,提出了一种改进遗传算法(GA)优化LQR控制参数的策略。首先,建立1/4车辆半主动悬架系统数学模型,并在Simulink环境下搭建带有LQR控制器的仿真模型;然后,进行改进遗传算法优化LQR控制器的仿真实验。仿真结果显示,与被动悬架系统相比,在B、C级随机路面条件下,基于改进遗传算法的LQR控制器使得车身加速度峰值分别下降了42.17%、47.23%,提高了车辆的乘坐舒适性。 展开更多
关键词 半主动悬架 LQR控制 车身加速度 改进遗传算法
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基于一种改进粒子群算法的变循环发动机LQR控制
10
作者 孔令哲 刘严严 李军 《内燃机与配件》 2025年第16期9-12,共4页
针对变循环发动机,设计了线性二次调节器(LQR),提高了控制器的多指令跟踪性能。针对LQR的权矩阵Q、R无理论选取方法的问题,采用智能算法对权矩阵进行搜索并实现优化。利用粒子群算法和遗传算法特点,从优化惯性重量、个体学习因子、全局... 针对变循环发动机,设计了线性二次调节器(LQR),提高了控制器的多指令跟踪性能。针对LQR的权矩阵Q、R无理论选取方法的问题,采用智能算法对权矩阵进行搜索并实现优化。利用粒子群算法和遗传算法特点,从优化惯性重量、个体学习因子、全局学习因子迭代方式、增加对局部最优解的趋近和增加交叉、变异和淘汰的机制三个方面,改进了粒子群算法,在保证算法收敛速度的同时,有效提高算法突破局部最优解的能力,最终解更接近理论最优解。使用改进粒子群算法优化后的权矩阵进行LQR控制器设计,指令跟踪性能有明显提升,响应时间降低至人工试凑法的30%左右。 展开更多
关键词 变循环发动机 LQR控制 粒子群算法 遗传算法
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基于非对称差动控制方式的磁轴承GA-LQG控制器研究
11
作者 许建文 谢振宇 +1 位作者 肖锋 许绍瀚 《机电工程》 北大核心 2025年第7期1213-1225,1257,共14页
为了提高磁轴承的承载能力,改善磁悬浮转子系统的动态性能,设计了基于非对称差动控制方式的磁轴承遗传算法(GA)线性二次型高斯(LQG)控制器。首先,对比分析了磁轴承常规差动控制方式与非对称差动控制方式的工作原理;然后,根据磁悬浮转子... 为了提高磁轴承的承载能力,改善磁悬浮转子系统的动态性能,设计了基于非对称差动控制方式的磁轴承遗传算法(GA)线性二次型高斯(LQG)控制器。首先,对比分析了磁轴承常规差动控制方式与非对称差动控制方式的工作原理;然后,根据磁悬浮转子系统状态空间方程设计了线性二次调节(LQR)高斯控制器,并在LQR控制器基础上,引入卡尔曼滤波器,构成LQG;接着,在MATLAB中编写GA,在Simulink中搭建了闭环磁悬浮转子系统模型,利用GA强大的全局搜索能力对LQG控制器进行了参数优化;最后,利用所设计的GA-LQG控制器完成了系统静态悬浮、磁轴承实际承载力检测与系统高速旋转试验。研究结果表明:磁轴承的名义承载力提升40%,实际承载力提升35.57%;飞轮转子能够在12000 r/min下稳定运行且振动峰峰值小于18μm,在整个升速过程中最大振动峰峰值小于36μm。由此可见,采用非对称差动控制方式,在不改变磁轴承机械结构尺寸前提下可以有效提升磁轴承的承载能力;采用GA-LQG控制器,能够使磁悬浮转子系统具有较好的动态性能。 展开更多
关键词 磁悬浮轴承 磁轴承控制算法 名义/实际承载力 动态性能 线性二次型高斯控制器 遗传算法 线性二次调节器
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茶园自走式修剪机接触式循垄导航系统设计与试验 被引量：3
12
作者 马丽娜 徐扬杰 +1 位作者 罗承铭 李梁晴 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第16期34-43,共10页
针对现有自走式茶园修剪机自动化程度低、驾驶员操控难度大等问题,该研究结合茶垄轮廓边界结构化特点,提出一种接触式自动循垄导航系统及其控制算法。设计了基于激光测距传感器的接触式自动循垄检测机构,通过分析修剪机相对于茶垄的4种... 针对现有自走式茶园修剪机自动化程度低、驾驶员操控难度大等问题,该研究结合茶垄轮廓边界结构化特点,提出一种接触式自动循垄导航系统及其控制算法。设计了基于激光测距传感器的接触式自动循垄检测机构,通过分析修剪机相对于茶垄的4种位姿状态,推导出修剪机的运动学导航模型,进而获取修剪机的位姿信息。基于运动学导航模型设计LQR(linear quadratic regulator,线性二次型调节器)算法控制器,以检测机构实时获取的修剪机位姿信息为输入,经导航控制器计算后输出转向信号至步进电机实现自动纠偏。茶园田间试验结果表明,修剪机以0.2、0.4与0.6 m/s速度进行自动循垄,最大绝对偏差不超过0.134 m,平均绝对偏差最大值不超过0.107 m,标准差最大值不超过0.105 m,平均绝对偏差与标准差随着行驶速度的增大而增大,但均不超过0.15 m,满足自走式修剪机在实际茶园环境下的循垄精度要求。研究结果可为茶园自走式修剪机的自动导航提供技术参考。 展开更多
关键词 茶 导航 自走式修剪机 接触式 自动循垄 运动学模型 LQR算法
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考虑复杂扰动的轻型商用车路径跟踪混合控制方法 被引量：3
13
作者 胡杰 张志凌 +4 位作者 钟杰锋 赵文龙 郑嘉辰 周思龙 屈紫君 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期1576-1586,共11页
外界扰动、模型不确定性和参数摄动等复杂扰动直接影响智能车辆路径跟踪控制的精度和行驶安全性。商用车的载重特性使其在行驶过程中受到的复杂扰动更为明显,为提升自动驾驶商用车路径跟踪精度和平顺性,提出一种路径跟踪混合控制方法。... 外界扰动、模型不确定性和参数摄动等复杂扰动直接影响智能车辆路径跟踪控制的精度和行驶安全性。商用车的载重特性使其在行驶过程中受到的复杂扰动更为明显,为提升自动驾驶商用车路径跟踪精度和平顺性,提出一种路径跟踪混合控制方法。首先,建立鲁棒性强的基于扩张观测器的滑模控制器和变化平稳的增量式LQR控制器,其中增量式LQR的参数使用粒子群算法整定。然后,使用模糊控制器将两者相结合,根据车速和横向误差调整权重系数,在提升系统鲁棒性的同时削弱抖振。最后,进行了仿真分析和实车试验。试验数据表明,SMC+LQR具备较好的控制效果,能应对外界的复杂扰动。 展开更多
关键词 路径跟踪 复杂扰动 滑模控制 扩张观测器 增量式LQR 模糊算法
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主动悬架的遗传算法优化LQR控制策略研究 被引量：4
14
作者 熊新 陈佳玲 魏金呈 《盐城工学院学报（自然科学版）》 CAS 2024年第1期60-66,共7页
为了提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性,本文提出了一种基于遗传算法的线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)控制,求解最佳权重矩阵参数的方法。此控制算法克服了传统的LQR控制方法中,由经验主观性确定的权重矩阵Q和R的缺... 为了提高车辆的行驶平顺性和操纵稳定性,本文提出了一种基于遗传算法的线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)控制,求解最佳权重矩阵参数的方法。此控制算法克服了传统的LQR控制方法中,由经验主观性确定的权重矩阵Q和R的缺点,使其达到最优的控制效果。本文首先建立了1/4车辆主动悬架模型和道路输入模型,并将遗传算法优化的LQR控制器应用于主动悬架系统中。以主动悬架作为被控对象,车身垂向加速度、悬架弹簧动挠度以及轮胎动位移作为评价指标,通过仿真分析,相比被动控制和LQR控制的主动悬架系统,此优化算法可以显著减小车身垂向加速度与悬架弹簧动挠度,而轮胎动位移的影响不大,从而验证了控制策略的有效性。 展开更多
关键词 遗传算法 主动悬架 LQR控制 行驶平顺性 参数优化
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基于改进人工蜂群算法的受电弓LQR控制器设计
15
作者 冯庆胜 姜增鹏 +1 位作者 薛祥希 刘雨奇 《自动化与仪表》 2024年第7期123-128,133,共7页
针对受电弓LQR控制策略中性能指标的权重系数依靠人工经验选取不足的问题,建立SS400型受电弓三元质量模型,设计受电弓LQR控制器,以接触力标准差和弓头位移标准差之比为评价指标建立目标函数,由于标准人工蜂群算法存在的收敛速度慢、易... 针对受电弓LQR控制策略中性能指标的权重系数依靠人工经验选取不足的问题,建立SS400型受电弓三元质量模型,设计受电弓LQR控制器,以接触力标准差和弓头位移标准差之比为评价指标建立目标函数,由于标准人工蜂群算法存在的收敛速度慢、易陷入局部最优的缺点,通过改进蜂群算法的选择策略和搜索方式对LQR控制器的权重系数进行优化。在MATLAB/Simulink环境中建立弓网耦合模型分别在250 km/h、300 km/h的速度下进行仿真,通过与被动控制和标准蜂群算法寻优的结果对比,改进后弓网接触力标准差与弓头位移标准差分别优化了52.8%、37.5%、27.8%、31.8%、40.5%、43.1%、9.3%、7%,显著改善受电弓受流质量。 展开更多
关键词 受电弓 接触网 LQR 人工蜂群算法
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无人驾驶车辆路径跟踪混合控制策略研究 被引量：5
16
作者 李兆凯 刘新宁 +2 位作者 彭国轩 孙雪 陈涛 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2024年第3期37-46,共10页
针对单一控制算法无法同时满足无人驾驶车辆对路径跟踪精度和控制器求解速度需求的问题,提出一种基于线性二次型调节器(LQR)和模型预测控制(MPC)的混合控制策略。该策略在低速工况下使用线性二次型调节器、在高速工况下使用模型预测控... 针对单一控制算法无法同时满足无人驾驶车辆对路径跟踪精度和控制器求解速度需求的问题,提出一种基于线性二次型调节器(LQR)和模型预测控制(MPC)的混合控制策略。该策略在低速工况下使用线性二次型调节器、在高速工况下使用模型预测控制算法进行路径跟踪控制,在此基础上设计基于有限状态机(FSM)的控制算法切换机制,并通过遗传算法(GA)对控制参数进行优化,基于CarSim和MATLAB/Simulink仿真平台对混合控制策略进行仿真验证,并进一步完成了实车试验。试验结果表明,所设计的混合控制策略能够在提高跟踪精度的基础上缩短计算时间,与单一控制算法相比,平均横向误差和平均航向误差分别减小了26.3%和39.6%,平均计算时间缩短了10.9%。 展开更多
关键词 路径跟踪 线性二次型调节器 模型预测控制 有限状态机 遗传算法
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基于遗传算法的无人驾驶卡车路径跟踪控制研究 被引量：1
17
作者 张涛 赵奉奎 +3 位作者 张涌 高峰 吕立亚 李冰林 《南京信息工程大学学报》 CAS 北大核心 2024年第6期791-800,共10页
路径跟踪在无人驾驶中起着至关重要的作用.为提高无人驾驶卡车在不同车速下路径跟踪的精度与稳定性,设计了一种基于改进遗传算法优化的线性二次调节器(LQR)进行路径跟踪.首先,基于自然坐标系建立车辆二自由度动力学模型和跟踪误差模型,... 路径跟踪在无人驾驶中起着至关重要的作用.为提高无人驾驶卡车在不同车速下路径跟踪的精度与稳定性,设计了一种基于改进遗传算法优化的线性二次调节器(LQR)进行路径跟踪.首先,基于自然坐标系建立车辆二自由度动力学模型和跟踪误差模型,并设计LQR控制器,采用前馈控制消除稳态误差,提高跟踪精度;其次,通过改进遗传算法对LQR的权重矩阵进行优化,以提高路径跟踪的精度与稳定性;最后,通过Matlab/Simulink-TruckSim联合仿真平台在不同工况下对所设计的LQR控制器控制效果进行仿真验证.结果表明,在双移线工况下,GA(遗传算法)优化后的LQR控制器在30 km/h和60 km/h跟踪精度分别提高了约68.5%和49.4%;在U形工况下,跟踪精度分别提高了约12.0%和25.5%,且具有更高的稳定性,位置误差和航向误差分别可控制在0.17 m和0.11 rad以内,证明了所提出的跟踪控制框架的有效性. 展开更多
关键词 无人驾驶卡车 路径跟踪 LQR控制器 改进遗传算法
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结合改进ANFIS的车辆半主动悬架振动控制 被引量：2
18
作者 林蔚青 林秀芳 +1 位作者 赖联锋 杨燕珍 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2024年第9期218-226,共9页
为改善MR阻尼器半主动悬架的减振效果,提出一种基于改进自适应神经模糊推理系统(ANFIS)的半主动控制方法。首先,针对MR阻尼器的逆向动力学模型难以精确确定的问题,采用改进乌鸦搜索算法(MCSA)对ANFIS进行优化,即分别用MCSA和最小二乘法... 为改善MR阻尼器半主动悬架的减振效果,提出一种基于改进自适应神经模糊推理系统(ANFIS)的半主动控制方法。首先,针对MR阻尼器的逆向动力学模型难以精确确定的问题,采用改进乌鸦搜索算法(MCSA)对ANFIS进行优化,即分别用MCSA和最小二乘法对ANFIS的前件参数和后件参数进行寻优,以克服标准ANFIS易于陷入局部最优解的缺陷。为了提高标准乌鸦搜索算法(CSA)的搜索精度,采用三角概率分布策略选择目标乌鸦,并对更新后的解实施反转变异操作。然后,根据悬架响应设计LQR控制器以计算理想控制力,并与改进逆向模型相结合,实现理想控制力与MR阻尼器输入控制信号之间的转化,从而调节阻尼力,实现车辆半主动悬架系统的振动控制。仿真结果表明:相较于GA-ANFIS和PSO-ANFIS,所提出的MCSA-ANFIS逆向建模方法具有更高的预测精度,使MR阻尼器的输入信号和阻尼力的预测精度分别提高17.49%和30.62%;以随机路面信号作为半主动悬架的激励,相较于被动控制和LQR-COC半主动控制,所提出的LQR-MCSA-ANFIS控制策略能使簧载质量加速度、悬架动行程和轮胎动载荷的均方根值分别下降12.37%、37.63%、30.70%以及6.64%、14.89%、17.27%。该半主动控制策略可为MR阻尼器悬架系统的减振研究提供参考。 展开更多
关键词 汽车悬架 半主动振动控制 自适应神经模糊推理系统 乌鸦搜索算法 LQR控制
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滑移转向无人车轨迹跟踪控制策略研究
19
作者 娄岱松 朱纪洪 +2 位作者 杨嘉睿 许志伟 毛汉领 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期42-48,共7页
针对滑移转向车辆构型的无人车,通过建立车辆动力学和运动学模型,对LQR(linear quadratic regulator)最优控制算法进行改进,在速度环采用一种自抗滑移的前馈控制,设计了一种轨迹跟踪控制策略。前馈控制有效提高了横摆角速度响应速度,可... 针对滑移转向车辆构型的无人车,通过建立车辆动力学和运动学模型,对LQR(linear quadratic regulator)最优控制算法进行改进,在速度环采用一种自抗滑移的前馈控制,设计了一种轨迹跟踪控制策略。前馈控制有效提高了横摆角速度响应速度,可进一步优化LQR估计器的参数矩阵,保证车辆在提高轨迹跟踪控制精度的同时不影响跟随稳定性。采用Trucksim与Simulink联合仿真进行验证,结果表明:在双移线测试工况下,使用该控制策略的无人车最大横向误差比在双PID控制下小0.086 m,误差收敛速度2.1 s,稳态误差振荡幅值比滑模控制小约0.05 m;不同车速和不同附着系数路面下,无人车最大横向误差浮动小于0.02 m,误差收敛速度不变,设计算法控制效果稳定,验证了其鲁棒性。 展开更多
关键词 滑移转向 轨迹跟踪 LQR算法 前馈控制 最优控制
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基于PSO的LQR车辆横纵向跟踪控制研究 被引量：1
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作者 王兴国 吴伟林 何伟 《自动化与仪表》 2024年第10期136-142,共7页
为了解决LQR控制器在固定权重下对复杂道路的跟踪精度和稳定性较差的问题,该文提出一种基于PSO算法优化的预测前馈转角补偿横纵向系统控制方法。横向控制采用PSO优化的LQR控制器,纵向控制采用位置PID和速度PID的双PID控制器进行路径跟踪... 为了解决LQR控制器在固定权重下对复杂道路的跟踪精度和稳定性较差的问题,该文提出一种基于PSO算法优化的预测前馈转角补偿横纵向系统控制方法。横向控制采用PSO优化的LQR控制器,纵向控制采用位置PID和速度PID的双PID控制器进行路径跟踪,位置误差通过PID控制器对前轮转角进行补偿,来解决车辆转向不足的问题。通过MATLAB/Simulink和Carsim进行联合仿真,结果表明,在侧方泊车实验中,最大横向误差降低了约51%;在避障换道超车实验中,最大横向误差减少了约49%。 展开更多
关键词 路径跟踪 PSO算法 LQR控制器 横纵向控制
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