针对自动驾驶货车相较于普通乘用车具有较大模型不确定性、执行器偏差以及存在曲率扰动等外部影响因素导致路径跟踪精度不足问题,本文提出一种基于鲁棒模型预测控制(robust model predictive control,RMPC)的分层式控制方法。首先,在转...针对自动驾驶货车相较于普通乘用车具有较大模型不确定性、执行器偏差以及存在曲率扰动等外部影响因素导致路径跟踪精度不足问题,本文提出一种基于鲁棒模型预测控制(robust model predictive control,RMPC)的分层式控制方法。首先,在转角增量式控制误差模型的基础上,根据实际车辆系统与标称模型之间的偏差,设计鲁棒控制律并构建上层多目标约束RMPC控制器,提高跟踪精度。然后,针对自动驾驶货车不足转向以及定位误差问题,设计下层转角补偿器和基于中值滤波的状态估计器,改善执行响应,提升车辆稳定性。最后,通过TruckSim/Simulink联合仿真和实车试验验证,结果表明:所提出的控制方法能够有效处理模型失配和不确定性扰动,具备良好的鲁棒性和适应性。展开更多
随着新能源大规模接入电网,为应对新能源随机性和波动性给互联系统负荷频率控制(Load Frequency Control,LFC)带来的不确定问题,实现新能源电力系统多约束条件下的优化运行,建立了含风电机组的LFC多胞模型,以减少模型参数不确定对控制...随着新能源大规模接入电网,为应对新能源随机性和波动性给互联系统负荷频率控制(Load Frequency Control,LFC)带来的不确定问题,实现新能源电力系统多约束条件下的优化运行,建立了含风电机组的LFC多胞模型,以减少模型参数不确定对控制系统的影响。设计了基于原对偶神经网络(Primal-Dual Neural Network,PDNN)的Tube鲁棒模型预测控制(Tube-Robust Model Predictive Control,Tube-RMPC)策略。将标称模型预测控制器与辅助反馈控制器结合,通过PDNN实时求解标称模型预测控制器以保证为LFC系统产生最优状态轨迹。设计辅助反馈控制器抵消外部干扰,使实际系统的状态维持在以标称轨迹为中心的Tube内。最后,对含风电的三区域负荷频率控制系统进行仿真研究,结果表明所提出的Tube-RMPC控制策略,不仅能够有效提高控制精度,还能增强系统鲁棒性,提高实时优化效率。展开更多
文中研究了中继合作协议下具有多面体不确定性系统的鲁棒模型预测控制问题。为了缓解网络化控制系统中远距离传输中的信道严重衰落问题,将放大转发中继合作协议应用到传感器和远程控制器通信链路中,从而提高信号传输质量。由于难以获取...文中研究了中继合作协议下具有多面体不确定性系统的鲁棒模型预测控制问题。为了缓解网络化控制系统中远距离传输中的信道严重衰落问题,将放大转发中继合作协议应用到传感器和远程控制器通信链路中,从而提高信号传输质量。由于难以获取实际系统状态,文中提出了RMPC(Robust Model Predictive Control)框架下的动态输出反馈控制策略。由于传感器和放大转发中继传输功率存在随机性,引入一组具有特定概率分布的随机变量来表征其发射功率。利用奇异值分解技术处理由未知变量耦合引起的非凸问题,提出辅助可解优化问题并得到底层系统的均方稳定性的充分条件。实验结果表明,所提控制框架使系统的控制性能更好,验证了该控制策略的有效性。展开更多
针对具有外界扰动的线性定常(Linear time invariant,LTI)系统,本文研究了其鲁棒预测控制器(Robust model predictive control,RMPC)的设计方法.设计采用了混合的H2/H∞控制方法以有效地兼顾系统的抗干扰能力和闭环控制性能.同时,为了...针对具有外界扰动的线性定常(Linear time invariant,LTI)系统,本文研究了其鲁棒预测控制器(Robust model predictive control,RMPC)的设计方法.设计采用了混合的H2/H∞控制方法以有效地兼顾系统的抗干扰能力和闭环控制性能.同时,为了降低设计的保守性,设计利用闭环多步控制策略以扩大控制器的可行范围,改善系统控制性能.进而,为了便于实际实施,提出该RMPC的简化设计,通过将大部分在线计算量离线完成以降低鲁棒预测控制器的在线计算量.展开更多
The resin-matrix pantograph contact strip (RMPCS),which has excellent abrasion resistance with electrical current and friction-reducing function,was developed in view of the traditional contact strips with high mainte...The resin-matrix pantograph contact strip (RMPCS),which has excellent abrasion resistance with electrical current and friction-reducing function,was developed in view of the traditional contact strips with high maintenance cost,high wear rate with electrical current and severe damage to the copper conducting wire.The characteristics of worn surfaces,cross-section and typical elemental distributions of RMPCS were studied by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersion spectrometry (EDS).The wear behavior and arc discharge of RMPCS against copper were investigated with self-made electrical wear tester.The results show that the electrical current plays a critical role in determining the wear behavior,and the wear rate of the RMPCS against copper with electrical current is 2.7-5.8 times higher than the value without electrical current.The wear rate of the contact strip increases with the increase of the sliding speed and electrical current density.The main wear mechanism of RMPCS against copper without electrical current is low stress grain abrasive and slightly adhesive wear,while arc erosion wear and oxidation wear are the dominate mechanism with electrical current,which is accompanied by adhesive wear during the process of wear.展开更多
The robust fault-tolerant control problem of linear uncertain systems is studied. It is shown that a solution for this problem can be obtained from a H∞ robust predictive controller （RMPC） by the method of linear m...The robust fault-tolerant control problem of linear uncertain systems is studied. It is shown that a solution for this problem can be obtained from a H∞ robust predictive controller （RMPC） by the method of linear matrix inequality （LMI）. This approach has the advantages of both H∞ control and MPC： the robustness and ability to handle constraints explicitly. The robust closed-loop stability of the linear uncertain system with input and output constraints is proven under an actuator and sensor faults condition. Finally, satisfactory results of simulation experiments verify the validity of this algorithm.展开更多
混合式配电变压器(hybrid distribution transformer,HDT)能够替代传统配电变压器,在配电网中实现无功功率动态调节,从而提升电能质量。为了将HDT应用于主动配电网电压无功优化场景,对其拓扑结构以及运行机理进行分析,由此推导其可控无...混合式配电变压器(hybrid distribution transformer,HDT)能够替代传统配电变压器,在配电网中实现无功功率动态调节,从而提升电能质量。为了将HDT应用于主动配电网电压无功优化场景,对其拓扑结构以及运行机理进行分析,由此推导其可控无功功率范围。以稳定节点电压和控制成本最小化为目标,建立含多台HDT的无功动态优化模型。为解决动态优化模型存在由于线路参数误差所导致的模型不确定性问题,设计一种鲁棒模型预测控制策略。通过确定模型不确定性的边界,将含不确定性约束的优化问题转化为Min-Max问题,并最终转化含二阶锥约束的二次规划问题。在有效应对模型不确定性影响的同时,实现优化问题高效求解。在改进后的IEEE 33节点系统上的测试结果,验证了所提控制策略的有效性和鲁棒性。展开更多
文摘针对自动驾驶货车相较于普通乘用车具有较大模型不确定性、执行器偏差以及存在曲率扰动等外部影响因素导致路径跟踪精度不足问题,本文提出一种基于鲁棒模型预测控制(robust model predictive control,RMPC)的分层式控制方法。首先,在转角增量式控制误差模型的基础上,根据实际车辆系统与标称模型之间的偏差,设计鲁棒控制律并构建上层多目标约束RMPC控制器,提高跟踪精度。然后,针对自动驾驶货车不足转向以及定位误差问题,设计下层转角补偿器和基于中值滤波的状态估计器,改善执行响应,提升车辆稳定性。最后,通过TruckSim/Simulink联合仿真和实车试验验证,结果表明:所提出的控制方法能够有效处理模型失配和不确定性扰动,具备良好的鲁棒性和适应性。
文摘随着新能源大规模接入电网,为应对新能源随机性和波动性给互联系统负荷频率控制(Load Frequency Control,LFC)带来的不确定问题,实现新能源电力系统多约束条件下的优化运行,建立了含风电机组的LFC多胞模型,以减少模型参数不确定对控制系统的影响。设计了基于原对偶神经网络(Primal-Dual Neural Network,PDNN)的Tube鲁棒模型预测控制(Tube-Robust Model Predictive Control,Tube-RMPC)策略。将标称模型预测控制器与辅助反馈控制器结合,通过PDNN实时求解标称模型预测控制器以保证为LFC系统产生最优状态轨迹。设计辅助反馈控制器抵消外部干扰,使实际系统的状态维持在以标称轨迹为中心的Tube内。最后,对含风电的三区域负荷频率控制系统进行仿真研究,结果表明所提出的Tube-RMPC控制策略,不仅能够有效提高控制精度,还能增强系统鲁棒性,提高实时优化效率。
文摘文中研究了中继合作协议下具有多面体不确定性系统的鲁棒模型预测控制问题。为了缓解网络化控制系统中远距离传输中的信道严重衰落问题,将放大转发中继合作协议应用到传感器和远程控制器通信链路中,从而提高信号传输质量。由于难以获取实际系统状态,文中提出了RMPC(Robust Model Predictive Control)框架下的动态输出反馈控制策略。由于传感器和放大转发中继传输功率存在随机性,引入一组具有特定概率分布的随机变量来表征其发射功率。利用奇异值分解技术处理由未知变量耦合引起的非凸问题,提出辅助可解优化问题并得到底层系统的均方稳定性的充分条件。实验结果表明,所提控制框架使系统的控制性能更好,验证了该控制策略的有效性。
文摘针对具有外界扰动的线性定常(Linear time invariant,LTI)系统,本文研究了其鲁棒预测控制器(Robust model predictive control,RMPC)的设计方法.设计采用了混合的H2/H∞控制方法以有效地兼顾系统的抗干扰能力和闭环控制性能.同时,为了降低设计的保守性,设计利用闭环多步控制策略以扩大控制器的可行范围,改善系统控制性能.进而,为了便于实际实施,提出该RMPC的简化设计,通过将大部分在线计算量离线完成以降低鲁棒预测控制器的在线计算量.
基金Project (06FJ3041) supported by the Key Laboratory Open Foundation of Hunan Province, China
文摘The resin-matrix pantograph contact strip (RMPCS),which has excellent abrasion resistance with electrical current and friction-reducing function,was developed in view of the traditional contact strips with high maintenance cost,high wear rate with electrical current and severe damage to the copper conducting wire.The characteristics of worn surfaces,cross-section and typical elemental distributions of RMPCS were studied by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersion spectrometry (EDS).The wear behavior and arc discharge of RMPCS against copper were investigated with self-made electrical wear tester.The results show that the electrical current plays a critical role in determining the wear behavior,and the wear rate of the RMPCS against copper with electrical current is 2.7-5.8 times higher than the value without electrical current.The wear rate of the contact strip increases with the increase of the sliding speed and electrical current density.The main wear mechanism of RMPCS against copper without electrical current is low stress grain abrasive and slightly adhesive wear,while arc erosion wear and oxidation wear are the dominate mechanism with electrical current,which is accompanied by adhesive wear during the process of wear.
基金the "973" National Safety Importance Basal Research (5131201)"863" National DefenseHigh Technology ResearchDevelopment plan of China (2002AA715021).
文摘The robust fault-tolerant control problem of linear uncertain systems is studied. It is shown that a solution for this problem can be obtained from a H∞ robust predictive controller （RMPC） by the method of linear matrix inequality （LMI）. This approach has the advantages of both H∞ control and MPC： the robustness and ability to handle constraints explicitly. The robust closed-loop stability of the linear uncertain system with input and output constraints is proven under an actuator and sensor faults condition. Finally, satisfactory results of simulation experiments verify the validity of this algorithm.
文摘混合式配电变压器(hybrid distribution transformer,HDT)能够替代传统配电变压器,在配电网中实现无功功率动态调节,从而提升电能质量。为了将HDT应用于主动配电网电压无功优化场景,对其拓扑结构以及运行机理进行分析,由此推导其可控无功功率范围。以稳定节点电压和控制成本最小化为目标,建立含多台HDT的无功动态优化模型。为解决动态优化模型存在由于线路参数误差所导致的模型不确定性问题,设计一种鲁棒模型预测控制策略。通过确定模型不确定性的边界,将含不确定性约束的优化问题转化为Min-Max问题,并最终转化含二阶锥约束的二次规划问题。在有效应对模型不确定性影响的同时,实现优化问题高效求解。在改进后的IEEE 33节点系统上的测试结果,验证了所提控制策略的有效性和鲁棒性。
