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A method for aircraft magnetic interference compensation based on small signal model and LMS algorithm 被引量:4
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作者 Zhou Jianjun Lin Chunsheng Chen Hao 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第6期1578-1585,共8页
Aeromagnetic interference could not be compensated effectively if the precision of parameters which are solved by the aircraft magnetic field model is low. In order to improve the compensation effect under this condit... Aeromagnetic interference could not be compensated effectively if the precision of parameters which are solved by the aircraft magnetic field model is low. In order to improve the compensation effect under this condition, a method based on small signal model and least mean square(LMS) algorithm is proposed. According to the method, the initial values of adaptive filter's weight vector are calculated with the solved model parameters through small signal model at first,then the small amount of direction cosine and its derivative are set as the input of the filter, and the small amount of the interference is set as the filter's expected vector. After that, the aircraft magnetic interference is compensated by LMS algorithm. Finally, the method is verified by simulation and experiment. The result shows that the compensation effect can be improved obviously by the LMS algorithm when original solved parameters have low precision. The method can further improve the compensation effect even if the solved parameters have high precision. 展开更多
关键词 adaptive filter Aeromagnetic survey Aircraft magnetic interference Least mean square algorithm Magnetic interference compensation Model parameter
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Predictive Ecological Cooperative Control of Electric Vehicles Platoon on Hilly Roads
2
作者 Bingbing Li Weichao Zhuang +4 位作者 Boli Chen Hao Zhang Sheng Yu Jianrun Zhang Guodong Yin 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 2025年第2期360-373,共14页
The integration of eco-driving and cooperative adaptive cruise control(CACC)with platoon cooperative control(eco-CACC)has emerged as a pivotal approach for improving vehicle energy efficiency.Nonetheless,the prevailin... The integration of eco-driving and cooperative adaptive cruise control(CACC)with platoon cooperative control(eco-CACC)has emerged as a pivotal approach for improving vehicle energy efficiency.Nonetheless,the prevailing eco-CACC implementations still exhibit limitations in fully harnessing the potential energy savings.This can be attributed to the intricate nature of the problem,characterized by its high nonlinearity and non-convexity,making it challenging for conventional solving methods to find solutions.In this paper,a novel strategy based on a decentralized model predictive control(MPC)framework,called predictive ecological cooperative control(PECC),is proposed for vehicle platoon control on hilly roads,aiming to maximize the overall energy efficiency of the platoon.Unlike most existing literature that focuses on suboptimal coordination under predefined leading vehicle trajectories,this strategy employs an approach based on the combination of a long short-term memory network(LSTM)and genetic algorithm(GA)optimization(GA-LSTM)to predict the future speed of the leading vehicle.Notably,a function named the NotchFilter function(NF(?))is introduced to transform the hard state constraints in the eco-CACC problem,thereby alleviating the burden of problem-solving.Finally,through simulation comparisons between PECC and a strategy based on the common eco-CACC modifications,the effectiveness of PECC in improving platoon energy efficiency is demonstrated. 展开更多
关键词 Electric vehicles platoon Model predictive control Energy efficiency Cooperative adaptive cruise control Genetic algorithm
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基于模糊免疫自适应PID的直热式电炉温度均匀性控制
3
作者 郝中波 《工业加热》 2026年第1期17-21,共5页
直热式电炉密闭,内部温度无法测量,且其升温单向性、大惯性、大滞后、时变性等特点,使得控制参数易陷入局部最优,温度控制不均匀且不够准确。为此,提出基于模糊免疫自适应PID的直热式电炉温度均匀性控制。利用灰色预测GM(1,1)模型实时... 直热式电炉密闭,内部温度无法测量,且其升温单向性、大惯性、大滞后、时变性等特点,使得控制参数易陷入局部最优,温度控制不均匀且不够准确。为此,提出基于模糊免疫自适应PID的直热式电炉温度均匀性控制。利用灰色预测GM(1,1)模型实时预测直热式电炉的工作温度,为控制器提供输入信号。设计模糊自适应PID控制器接收温度信号,设定模糊控制规则动态调整PID参数,控制温度的均匀性,并利用软切换技术平滑切换模糊控制与PID控制,保障控制的快速稳定响应。利用免疫算法对模糊自适应PID控制器的参数进行全局优化,克服局部最优解陷阱和参数调整不敏感的缺陷,提高控制性能。实验结果表明,所提方法具有较高的电路温度预测精度和较为稳定准确的温度控制性能。 展开更多
关键词 灰色预测GM(1 1)模型 温度预测 模糊自适应PID 免疫算法 温度均匀性控制
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基于Smith预估的纯滞后系统的控制 被引量:36
4
作者 朱晓东 王军 万红 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 2004年第1期77-81,共5页
针对具有纯时间滞后的系统,分析了PID算法、Dahlin算法和Smith预估算法的特点,指出只要对Smith预估控制器进行适当的设计,就能等效于Dahlin算法.提出了利用Smith预估器补偿时间滞后,按Dahlin算法原理设计控制器的Dahlin-Smith算法和将Sm... 针对具有纯时间滞后的系统,分析了PID算法、Dahlin算法和Smith预估算法的特点,指出只要对Smith预估控制器进行适当的设计,就能等效于Dahlin算法.提出了利用Smith预估器补偿时间滞后,按Dahlin算法原理设计控制器的Dahlin-Smith算法和将Smith预估系统结构变换为内模控制器(IMC)结构,再按内模控制原理进行控制器设计的IMC-Smith算法.在模型匹配和失配情况下进行了仿真研究,结果表明,所提出的新控制算法在系统模型不精确的情况下,具有更好的稳定性和鲁棒性,对于大时间滞后系统是一种比较实用的控制方法. 展开更多
关键词 smith预估 纯滞后系统 DAHLIN算法 内模控制 控制器设计
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网络控制系统Smith Fuzzy PID控制器的设计 被引量:2
5
作者 王瑞峰 段锐 许伟 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2015年第10期113-116,151,共5页
针对网络控制系统中普遍存在的时延问题,提出了一种将模糊自适应算法和Smith预估补偿算法与常规PID控制器相结合的智能控制策略。该方法充分利用了Smith预估控制算法对带时延系统的良好控制能力,同时利用模糊推理算法实现对PID参数的在... 针对网络控制系统中普遍存在的时延问题,提出了一种将模糊自适应算法和Smith预估补偿算法与常规PID控制器相结合的智能控制策略。该方法充分利用了Smith预估控制算法对带时延系统的良好控制能力,同时利用模糊推理算法实现对PID参数的在线自整定,进一步改善PID控制器的性能。仿真结果表明,基于该智能控制器的网络控制系统克服了传统PID控制超调量大及常规Smith预估补偿过分依赖于被控对象精确数学模型的缺陷,可以有效降低时延对系统性能的不利影响,使被控对象具有良好的动、静态特性。 展开更多
关键词 网络控制系统 时延 模糊自适应 smith预估控制
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山地环境自适应模型预测的无人农机轨迹跟踪控制方法
6
作者 陈文珏 刘福朝 +2 位作者 刘宁 赵辉 李连鹏 《农机化研究》 北大核心 2026年第3期161-168,共8页
针对山地无人农机在道路侧倾和路面附着系数不确定工况下的轨迹跟踪控制问题,提出了一种考虑路面倾角和附着系数变化的自适应模型预测控制(AMPC)方法。首先,根据山地环境变倾角斜坡路面的特点,建立了考虑道路侧倾角的农机轨迹跟踪模型;... 针对山地无人农机在道路侧倾和路面附着系数不确定工况下的轨迹跟踪控制问题,提出了一种考虑路面倾角和附着系数变化的自适应模型预测控制(AMPC)方法。首先,根据山地环境变倾角斜坡路面的特点,建立了考虑道路侧倾角的农机轨迹跟踪模型;其次,基于魔术轮胎公式分析了路面附着系数变化和载荷转移此类不确定因素对轮胎侧偏刚度的影响,设计了基于自适应遗忘因子递推最小二乘(AFFRLS)的轮胎侧偏刚度实时估计模型,将轮胎侧偏刚度作为随农机车身行驶状态变化实时更新的动态参数,并根据不同的路面附着系数建立了对应的轮胎侧偏角约束,避免了因路面附着系数下降导致轮胎侧向力饱和;最后,通过Carsim和MATLAB/Simulink联合仿真对所提出的控制算法进行验证,仿真结果表明:在道路侧倾角和路面附着系数变化的工况下,相比于传统MPC控制算法,AMPC控制算法下的无人农机质心侧偏角和横摆角速度峰值分别下降了34.11%和31.48%,横向跟踪误差峰值下降了72.41%,具有更好的跟踪精度和稳定性。 展开更多
关键词 无人农机 山地环境 自适应模型预测控制 侧偏刚度估计 AFFRLS算法 侧偏角约束
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EHA半主动悬架自适应Smith预估时变时滞补偿控制 被引量:3
7
作者 寇发荣 李冬 +1 位作者 许家楠 方涛 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2018年第6期1005-1012,共8页
由于传统Smith预估补偿控制对采用电动静液压作动器(Electro Hydrostatic Actuator,EHA)半主动悬架只能进行临界时滞时间的补偿,设计了一种自适应Smith预估时变时滞补偿控制器。通过计算含时滞半主动悬架系统的临界时滞,结合小时滞下悬... 由于传统Smith预估补偿控制对采用电动静液压作动器(Electro Hydrostatic Actuator,EHA)半主动悬架只能进行临界时滞时间的补偿,设计了一种自适应Smith预估时变时滞补偿控制器。通过计算含时滞半主动悬架系统的临界时滞,结合小时滞下悬架系统不会发生失稳的条件,得到了含时滞EHA半主动悬架时滞的时变特性,并验证了该时滞补偿控制器对时变时滞补偿的有效性。利用模糊控制算法求取了含时滞EHA悬架的半主动控制力,并进行了时变时滞补偿。建立了含自适应Smith预估时变时滞补偿控制的EHA半主动悬架仿真模型,并进行了对比仿真分析。结果表明,当时滞为0.05 s和0.1 s时,自适应Smith预估时变时滞补偿控制下的悬架簧载质量加速度和轮胎动载荷的均方根值分别改善了14.6%,5.5%和29.5%,15.5%;相比于传统Smith预估时滞补偿控制,时滞补偿效果分别提高了39.7%,41%和18%,55%. 展开更多
关键词 电动静液压作动器 半主动悬架 时变时滞 自适应smith预估补偿
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增益和相位补偿的双模Smith预估控制算法 被引量:3
8
作者 黄伟 李芹 王志萍 《上海电力学院学报》 CAS 2011年第6期603-607,共5页
针对具有大滞后和大惯性的难控对象,在常规Smith预估控制的基础上加入了P-PID双模控制来提高系统的初期响应速度和减小过大的超调,并提出了带增益和相位补偿的双模Smith预估控制算法.仿真结果表明:当对象模型失配时,该算法能有效改进Sm... 针对具有大滞后和大惯性的难控对象,在常规Smith预估控制的基础上加入了P-PID双模控制来提高系统的初期响应速度和减小过大的超调,并提出了带增益和相位补偿的双模Smith预估控制算法.仿真结果表明:当对象模型失配时,该算法能有效改进Smith预估控制的效果,提高系统的自适应能力. 展开更多
关键词 smith预估控制 增益补偿 相位补偿 自适应能力
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神经元Smith预佑算法 被引量:2
9
作者 那文波 沙毅 刘铁刚 《齐齐哈尔大学学报(自然科学版)》 2000年第1期54-56,共3页
本文针对Smith预佑算法,基于自适应PSD控制思想和神经网络技术,对大纯滞后过程模型误差提出了一种增益自适应补偿方法,并给出了神经元实现算法。应用于严重非线性或时变增益过程,表明了该算法良好的控制效果与可实现性。
关键词 沌滞后过程 smith预佑算法 神经网络 神经元
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自适应时域参数的车辆MPC路径跟踪控制策略
10
作者 姚静彤 李良敏 汤宏博 《佳木斯大学学报(自然科学版)》 2026年第1期83-86,125,共5页
针对智能驾驶车辆在不同车速和道路曲率下路径跟踪误差大的问题,提出一种融合遗传算法(GA)和BP神经网络的自适应时域参数模型预测控制(MPC)策略。基于车辆动力学模型建立MPC控制器;使用GA获得特定车速和曲率工况下的最优预测时域(Np)和... 针对智能驾驶车辆在不同车速和道路曲率下路径跟踪误差大的问题,提出一种融合遗传算法(GA)和BP神经网络的自适应时域参数模型预测控制(MPC)策略。基于车辆动力学模型建立MPC控制器;使用GA获得特定车速和曲率工况下的最优预测时域(Np)和控制时域(Nc),创建数据集;通过BP神经网络建立Np,Nc与车速、曲率之间的映射关系,并对结果取整,实现MPC时域参数自适应。在Carsim与Simulink联合仿真平台中设计双移线工况和蛇形工况进行仿真验证,试验结果表明:自适应时域MPC控制器在2种工况下的最大横向偏差分别下降13.9%和33.4%,能有效降低车辆在高动态场景下的路径跟踪误差。 展开更多
关键词 路径跟踪 模型预测控制 自适应时域参数 遗传算法 BP神经网络
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一种改进型Smith预估补偿控制算法及其应用 被引量:6
11
作者 张毅超 白建云 《自动化技术与应用》 2016年第10期1-3,13,共4页
针对工业生产过程中具有大迟延、大惯性、时变的被控对象,传统PID控制方法和Smith预估控制方法达不到很好的控制效果,在对Smith增益自适应补偿控制(GAC)方案研究的基础上,提出了一种反馈增量自适应补偿控制(FIAC)方案,解决了GAC方案在ma... 针对工业生产过程中具有大迟延、大惯性、时变的被控对象,传统PID控制方法和Smith预估控制方法达不到很好的控制效果,在对Smith增益自适应补偿控制(GAC)方案研究的基础上,提出了一种反馈增量自适应补偿控制(FIAC)方案,解决了GAC方案在matlab仿真过程中出现"x/0"、代数环等问题。将其应用在循环流化床机组炉内脱硫系统中,仿真结果表明,FIAC对时变的大迟延、大惯性被控对象具有很好控制效果,特别是在模型自适应和抗干扰方面。同时该方法结构简单、参数整定容易,易于在工业生产过程中得到应用。 展开更多
关键词 反馈增量自适应补偿 smith预估器 模型自适应 抗干扰能力 炉内脱硫
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基于全部参数自适应Smith预估补偿的永磁同步电机滑模前馈控制及扰动抑制 被引量:6
12
作者 朱其新 王嘉祺 朱永红 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期417-428,共12页
在永磁同步电机控制系统中,逆变器的延迟效应会降低系统的跟踪性能和稳定裕度。引入Smith预估补偿器可以补偿延迟环节对系统性能的影响,但Smith预估补偿器要求延迟时间和被控对象模型参数已知,这不符合实际情况。为此提出时变模型自适... 在永磁同步电机控制系统中,逆变器的延迟效应会降低系统的跟踪性能和稳定裕度。引入Smith预估补偿器可以补偿延迟环节对系统性能的影响,但Smith预估补偿器要求延迟时间和被控对象模型参数已知,这不符合实际情况。为此提出时变模型自适应预估方法,分别对延迟时间和被控对象模型参数进行自适应估计,实现Smith预估补偿器的全参数自适应。设计基于位置输出超前值预测和扰动抑制的滑模前馈控制器,与全参数自适应Smith预估补偿控制相结合,确保控制系统的全局稳定,降低系统对参数不确定的敏感性,并提高系统的抗扰性。仿真结果表明,与传统及多种改进的Smith预估补偿方法相比,该方法有着更高的跟踪精度,即使在非理想条件下,对参数不确定依然具有较强的鲁棒性,对随机扰动依然具有较强的干扰抑制能力。 展开更多
关键词 永磁同步电机 smith预估补偿 全参数自适应估计 位置输出超前值预测 滑模前馈控制
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Temperature Control Based on Fuzzy Logic Two-degree-of-freedom Smith Internal Model 被引量:4
13
作者 WANG Zhigang HE Meng 《Instrumentation》 2020年第2期1-8,共8页
According to the characteristics of the large time delay,nonlinearity and the great inertia of temperature control system in biomass pyrolysis reactor,a two-degree-of-freedom Smith internal model controller based on f... According to the characteristics of the large time delay,nonlinearity and the great inertia of temperature control system in biomass pyrolysis reactor,a two-degree-of-freedom Smith internal model controller based on fuzzy control is proposed.Firstly,the mathematical model of the temperature control system is established by using the step response method,and then the two-degree-of-freedom Smith internal model controller is designed,and the good tracking performance and disturbance suppression performance can be obtained by designing the set value tracking controller and interference rejection capability.Secondly,the fuzzy control algorithm is used to realize the on-line tuning of the control parameters of the two-degree-of-freedom Smith internal model algorithm.The simulation results show that,compared with the traditional internal model control,fuzzy internal model PID control and two-degree-of-freedom Smith internal model control,the algorithm proposed in this paper improves the influence of lag time on the control system,realizes the separation control of set point tracking and anti-jamming performance and the self-tuning of control parameters,and improves the control performance of the system. 展开更多
关键词 smith predictive Controller Internal Model Control Two Degrees of Freedom Fuzzy Control algorithm
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基于Smith-麻雀算法PID的感应加热炉温度控制系统在轧钢中的应用 被引量:3
14
作者 杨武全 张显都 冷方玉 《机械工程师》 2024年第6期62-66,共5页
为了提高电磁感应加热炉的炉温控制精度,将Smith预估和麻雀算法(SSA)用于常规PID参数整定,克服常规PID调参工作量大的缺陷。仿真时给系统加入一个扰动,对比优化前后系统的抗干扰能力。在Matlab-Simulink中编写算法并建立仿真模型。运行... 为了提高电磁感应加热炉的炉温控制精度,将Smith预估和麻雀算法(SSA)用于常规PID参数整定,克服常规PID调参工作量大的缺陷。仿真时给系统加入一个扰动,对比优化前后系统的抗干扰能力。在Matlab-Simulink中编写算法并建立仿真模型。运行仿真结果显示,经过Smith预估和麻雀算法(SSA)优化后的PID算法达到稳态所需时间减少6.33 s,控制的超调量减小28℃,当系统面对较大的干扰时,优化后的系统的响应速度更快,重新达到稳态时间更短。 展开更多
关键词 smith预估补偿 麻雀算法PID 热轧 感应加热 温度控制
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基于Smith预估器和自适应模糊PID的温控系统
15
作者 许玉忠 《南通大学学报(自然科学版)》 CAS 2016年第1期24-28,共5页
针对常规温度PID控制系统由于温度惯性大、单向升温和滞后大等特性存在超调量较大、抗干扰性差等问题,提出一种新的电阻炉温度控制系统.该系统采用自适应模糊PID控制算法,在此基础上结合Smith预估补偿器,实现软切换,并采用MATLAB软件进... 针对常规温度PID控制系统由于温度惯性大、单向升温和滞后大等特性存在超调量较大、抗干扰性差等问题,提出一种新的电阻炉温度控制系统.该系统采用自适应模糊PID控制算法,在此基础上结合Smith预估补偿器,实现软切换,并采用MATLAB软件进行仿真.仿真结果表明,基于Smith预估补偿器的自适应模糊PID控制相比常规PID控制具有良好的控制性能. 展开更多
关键词 smith预估器 自适应 模糊PID控制
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基于混合模型的多类型机场航班过站时间预测 被引量:1
16
作者 李国 王伟倩 曹卫东 《计算机工程与设计》 北大核心 2025年第2期633-640,F0003,共9页
为更精确地预测航班过站时间,将全国机场按照规模差异及不同地理位置所导致的客流量差异和天气差异对航班过站时间造成的不同影响进行分类,基于各类机场航班数据,构建混合轻量级梯度提升机算法(LightGBM)模型对航班过站时间分类预测。... 为更精确地预测航班过站时间,将全国机场按照规模差异及不同地理位置所导致的客流量差异和天气差异对航班过站时间造成的不同影响进行分类,基于各类机场航班数据,构建混合轻量级梯度提升机算法(LightGBM)模型对航班过站时间分类预测。引入自适应鲁棒损失函数(adaptive robust loss function,ARLF)改进LightGBM模型损失函数,降低航班数据中存在离群值的影响;通过改进的麻雀搜索算法对改进后的LightGBM模型进行参数寻优,形成混合LightGBM模型。采用全国2019年全年航班数据进行验证,实验结果验证了方法的可行性。 展开更多
关键词 多类型机场 航班过站时间预测 客流量差异 天气差异 混合轻量级梯度提升机算法模型 自适应鲁棒损失函数 离群值 麻雀搜索算法
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基于响应面预测模型的焊缝余高打磨自适应补偿策略
17
作者 刘海华 马晨祥 +3 位作者 王天琪 刘文吉 岳建锋 薛龙 《材料科学与工艺》 北大核心 2025年第3期47-56,共10页
油气管道环焊缝自动化打磨因生产效率高、一致性好、安全可靠等优势成为打磨作业的重要发展方向。以控制打磨后焊缝余高为目的,使用Box-Behnken方法设计并进行实验,建立了材料去除面积和法向磨削力的预测模型,分析了磨具转速、磨削速度... 油气管道环焊缝自动化打磨因生产效率高、一致性好、安全可靠等优势成为打磨作业的重要发展方向。以控制打磨后焊缝余高为目的,使用Box-Behnken方法设计并进行实验,建立了材料去除面积和法向磨削力的预测模型,分析了磨具转速、磨削速度、下压深度对材料去除面积和法向磨削力的影响规律,提出了基于材料去除面积的焊缝磨削分层策略和工艺规划方法,建立了数学模型并设计了简单可视化的程序。结果表明:下压深度对材料去除面积的影响最大、磨具转速的影响最小,下压深度和磨具转速对法向磨削力的影响较大、对磨削速度的影响最小,并得出了最优工艺参数。建立的预测模型与实验吻合较好,最大误差分别为3.9%和6.8%。对提出的余高打磨策略进行验证,打磨后的焊缝余高与预期值误差最大为0.32 mm。 展开更多
关键词 焊缝余高打磨 响应面预测模型 材料去除面积 分层策略 自适应补偿策略
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多策略改进鹦鹉优化算法及其应用
18
作者 袁媛 王乐意 +3 位作者 孟文俊 周利东 寇俊雄 李楚煊 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第12期59-64,70,共7页
针对标准鹦鹉算法易陷入局部最优和寻优精度低等问题,提出一种多策略改进的鹦鹉优化算法。首先,引入自适应切换因子,增加了种群的多样性,避免早熟收敛和陷入局部最优;其次,融入了混合柯西策略,增加了全局搜索的能力,提高了找到全局最优... 针对标准鹦鹉算法易陷入局部最优和寻优精度低等问题,提出一种多策略改进的鹦鹉优化算法。首先,引入自适应切换因子,增加了种群的多样性,避免早熟收敛和陷入局部最优;其次,融入了混合柯西策略,增加了全局搜索的能力,提高了找到全局最优解的概率;同时,引入高斯变异策略,提升了局部搜索精度,且进一步提高了解的质量。选取14个经典测试函数以及4种对比算法,验证了改进后算法的良好优化性能。为进一步评估算法解决煤流量预测这类实际问题的性能,将其用于LSTM时间序列预测模型的参数优化,结果表明,IPO-CNN-LSTM具有更高的预测精度。 展开更多
关键词 鹦鹉优化算法 自适应切换因子 混合柯西 高斯变异 时序预测模型 煤流量预测
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基于MPC−FAPID的复杂工业场景轮式巡检机器人轨迹跟踪控制
19
作者 杨磊 郝萌 +4 位作者 鲍久圣 王凯 阴妍 戴守晨 张可琨 《工矿自动化》 北大核心 2025年第10期57-68,共12页
目前针对巡检机器人轨迹跟踪控制的研究主要存在以下问题:①在应对非对称负载扰动时,双电动机同步控制精度不足。②单一控制结构难以兼顾预测优化与动态抗扰能力。③在复杂多变路况(道路坡度、路面状态发生较大变化等)下,控制算法的自... 目前针对巡检机器人轨迹跟踪控制的研究主要存在以下问题:①在应对非对称负载扰动时,双电动机同步控制精度不足。②单一控制结构难以兼顾预测优化与动态抗扰能力。③在复杂多变路况(道路坡度、路面状态发生较大变化等)下,控制算法的自适应性与鲁棒性仍有待提升。针对上述问题,提出了一种基于模型预测控制(MPC)与模糊自适应PID(FAPID)算法(即MPC−FAPID)的分层双闭环轨迹跟踪控制方法。基于四轮差速巡检机器人运动学模型,在控制量及控制增量中加入相应的约束,完成了基于MPC的轨迹跟踪控制器设计。针对四轮差速巡检机器人轮速易受干扰导致控制不协调的问题,通过引入FAPID算法,减少四轮差速巡检机器人运动过程中的电动机转速误差,仿真结果表明:FAPID算法能有效降低同步偏差,其精度及鲁棒性均优于PID控制与鲸鱼PID控制算法。针对单层控制结构难以兼顾预测能力和抗干扰性的问题,设计了基于MPC−FAPID的分层双闭环控制器:主环MPC实现轨迹跟踪误差补偿和多约束处理,从环FAPID抑制负载扰动影响。仿真结果表明:在直行上缓坡仿真工况下,MPC−FAPID的调整时间为0.87 s,相比MPC−PID,MPC−鲸鱼PID,能更迅速地调整机器人位姿靠近原始轨迹;在连续转弯仿真工况下,相较于MPC−PID与MPC−鲸鱼PID,MPC−FAPID能更好地捕捉原始轨迹的变化趋势,横向、纵向与航向角的最大误差分别为−0.051 m,0.00047 m,0.0408 rad。实机试验结果表明:相比MPC−PID,MPC−FAPID在多目标点轨迹跟踪实机试验中横向最大误差降低了88.24%,纵向最大误差降低了87.76%。 展开更多
关键词 轮式巡检机器人 轨迹跟踪控制 模型预测控制 模糊自适应PID算法 分层双闭环轨迹跟踪控制
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基于模型预测控制的需求响应公交动态调度
20
作者 靳文舟 张永 孙洁 《华南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期77-90,共14页
需求响应公交作为共享公共交通新模式的典型代表,正面临着高效处理出行需求与实时规划车辆路径的挑战,而传统的需求响应公交动态调度方法侧重于需求已知后对车辆路径的动态调整,往往难以全面适应出行需求的变化。因此,该研究通过引入模... 需求响应公交作为共享公共交通新模式的典型代表,正面临着高效处理出行需求与实时规划车辆路径的挑战,而传统的需求响应公交动态调度方法侧重于需求已知后对车辆路径的动态调整,往往难以全面适应出行需求的变化。因此,该研究通过引入模型预测控制(MPC)方法,构建了基于MPC多周期滚动优化框架的需求响应公交动态调度模型。该模型利用未来阶段的先验客流信息,为当前阶段的调度决策提供优化条件,并及时根据系统最新披露的信息重新规划,以应对需求的不确定性和动态变化。求解方法上,研究结合自适应大邻域搜索(ALNS)策略,设计了MPC-ALNS算法,通过两阶段启发式方法对车辆调度序列进行迭代优化。数值实验结果显示:在无预测偏差的理想场景下,相较于传统动态调度方法,该方法能够使系统总成本显著降低14.54%;即便在预测偏差为30%的悲观场景下,仍然能够实现5.27%的成本优化,并且各项乘客服务指标均表现出了更优异的性能,验证了其在不同随机环境下的普适性。同时,实验进一步验证了该方法在应对不同订单和车辆规模时的稳定优化性能,并对拒单成本进行了敏感性分析,提出了适用于不同运营场景的最优拒单成本设置思路。 展开更多
关键词 交通运输工程 需求响应公交 动态调度 模型预测控制 自适应大邻域搜索算法
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