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基于在线高斯模型驱动MPC的四旋翼轨迹跟踪控制 被引量:1
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作者 叶大鹏 陈书达 张之得 《飞行力学》 北大核心 2025年第1期56-62,共7页
针对四旋翼飞行器轨迹跟踪控制中模型预测控制(MPC)的标称模型不确定问题,提出了一种基于在线高斯过程回归模型增强的模型预测控制(OGP-MPC)方法,利用在线高斯过程回归(OGP)模型补偿标称模型的动力学误差。设计了一种新的在线GP模型更... 针对四旋翼飞行器轨迹跟踪控制中模型预测控制(MPC)的标称模型不确定问题,提出了一种基于在线高斯过程回归模型增强的模型预测控制(OGP-MPC)方法,利用在线高斯过程回归(OGP)模型补偿标称模型的动力学误差。设计了一种新的在线GP模型更新框架,通过引入子GP模型对新数据进行预处理,提高数据质量,进而迭代更新主GP模型参数,以实现自适应动力学模型误差补偿。仿真结果表明,相比传统MPC和GP-MPC,所提方法在圆形轨迹下的模型精度和跟踪精度提升均超过16%,空间曲线轨迹下提升超过5%。 展开更多
关键词 四旋翼 模型预测控制 数据驱动 高斯过程回归 轨迹跟踪
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Safe Motion Planning and Control Framework for Automated Vehicles with Zonotopic TRMPC 被引量:2
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作者 Hao Zheng Yinong Li +1 位作者 Ling Zheng Ehsan Hashemi 《Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期146-159,共14页
Model mismatches can cause multi-dimensional uncertainties for the receding horizon control strategies of automated vehicles(AVs).The uncertainties may lead to potentially hazardous behaviors when the AV tracks ideal ... Model mismatches can cause multi-dimensional uncertainties for the receding horizon control strategies of automated vehicles(AVs).The uncertainties may lead to potentially hazardous behaviors when the AV tracks ideal trajectories that are individually optimized by the AV's planning layer.To address this issue,this study proposes a safe motion planning and control(SMPAC)framework for AVs.For the control layer,a dynamic model including multi-dimensional uncertainties is established.A zonotopic tube-based robust model predictive control scheme is proposed to constrain the uncertain system in a bounded minimum robust positive invariant set.A flexible tube with varying cross-sections is constructed to reduce the controller conservatism.For the planning layer,a concept of safety sets,representing the geometric boundaries of the ego vehicle and obstacles under uncertainties,is proposed.The safety sets provide the basis for the subsequent evaluation and ranking of the generated trajectories.An efficient collision avoidance algorithm decides the desired trajectory through the intersection detection of the safety sets between the ego vehicle and obstacles.A numerical simulation and hardware-in-the-loop experiment validate the effectiveness and real-time performance of the SMPAC.The result of two driving scenarios indicates that the SMPAC can guarantee the safety of automated driving under multi-dimensional uncertainties. 展开更多
关键词 Automated vehicles Automated driving Motion planning Motion control Tube mpc ZONOTOPE
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基于MPC-IMFAC的船舶路径跟随控制方法研究 被引量:2
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作者 李诗杰 刘泰序 +2 位作者 刘佳仑 徐诚祺 何家伟 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期317-325,共9页
[目的]旨在解决环境干扰和模型不确定性下的路径跟随控制问题,特别是外部风浪环境对船舶路径跟随控制的影响。[方法]在模型预测控制(MPC)控制器的基础上,引入改进无模型自适应控制(IMFAC)作为路径跟随控制补偿器,修正船舶状态与预测状... [目的]旨在解决环境干扰和模型不确定性下的路径跟随控制问题,特别是外部风浪环境对船舶路径跟随控制的影响。[方法]在模型预测控制(MPC)控制器的基础上,引入改进无模型自适应控制(IMFAC)作为路径跟随控制补偿器,修正船舶状态与预测状态之间的误差,以解决在突发横风和外部存在风浪等环境干扰下的模型精度不足问题,从而提高路径跟随控制精度。并以缩比KVLCC2船模为对象进行船舶路径跟随控制仿真实验。[结果]仿真结果表明,与传统MPC控制相比,MPC-IMFAC方法使船舶在突发干扰下最大绝对航向误差降低25.4%。在时变环境干扰下绝对航向平均误差减少2.6%。[结论]研究表明,该控制方法在确保路径跟随控制精度的基础上,具备较好的抗干扰能力。 展开更多
关键词 路径跟随控制 模型预测控制 无模型自适应控制 操纵性 运动控制 自适应控制系统
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基于NSGA-Ⅱ优化的电动汽车热管理系统MPC策略开发及性能
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作者 戴春江 林文野 +4 位作者 李帅旗 陈翔 宋文吉 冯自平 Frédéric KUZNIK 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第6期2200-2214,共15页
电动汽车热管理在保障电动汽车的安全性、提高舒适度和降低能耗等方面具有重要意义,而热管理系统的核心是优良的控制策略。本工作回顾了现有的电动汽车热管理系统控制策略的优点与不足,提出并评价了一种基于NSGA-Ⅱ算法优化的模型预测控... 电动汽车热管理在保障电动汽车的安全性、提高舒适度和降低能耗等方面具有重要意义,而热管理系统的核心是优良的控制策略。本工作回顾了现有的电动汽车热管理系统控制策略的优点与不足,提出并评价了一种基于NSGA-Ⅱ算法优化的模型预测控制(MPC)策略并用于电动汽车的热管理。首先建立了电动汽车热管理系统的仿真模型;随后通过融合MPC策略和NSGA-Ⅱ多目标优化提出了可以实现多目标控制的电动汽车热管理策略;最后通过比较多个工况下不同控制策略对汽车热管理系统性能的影响,以验证所提出的基于NSGA-Ⅱ优化的MPC策略的有效性。研究结果发现,在不同工况下,所提出的MPC策略均可有效控制乘员舱温度和电池温度,减小乘员舱温度和电池温度的波动幅度,削减汽车行驶工况剧烈变化对电池温度的影响;同时,MPC策略可有效降低热管理系统能耗,相对于开关控制策略和PID控制策略可实现可观的节能率,分别达到4%~15%和1%~6%。 展开更多
关键词 热管理 控制优化 mpc NSGA-Ⅱ 电动汽车
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基于MPC分层控制的自适应巡航策略 被引量:2
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作者 音建华 牛礼民 +2 位作者 张义奇 司铭 周天鹏 《安徽工业大学学报(自然科学版)》 2025年第1期36-45,71,共11页
为减少车辆追尾等交通事故的发生,同时提升跟车稳定性、经济性和乘坐舒适性,提出1种车辆自适应巡航分层控制(adaptive cruise control,ACC)策略。上层控制器基于模型预测控制(model predictive control,MPC)计算车辆输出期望加速度,并... 为减少车辆追尾等交通事故的发生,同时提升跟车稳定性、经济性和乘坐舒适性,提出1种车辆自适应巡航分层控制(adaptive cruise control,ACC)策略。上层控制器基于模型预测控制(model predictive control,MPC)计算车辆输出期望加速度,并根据行车工况切换进行速度与间距控制;下层控制器基于建立的纯电动汽车逆纵向动力学模型、驱动电机和制动模型优化驱动/制动切换策略,并通过上层输出的期望加速度计算得到期望电机转矩或期望制动管路压力,控制车辆的加速度和速度,达到速度控制或间距控制的目的。在CarSim/Simulink中设置4种典型行车工况进行仿真实验,验证提出ACC策略的性能。结果表明:在定速巡航与跟车巡航工况下,车辆能够快速稳定地跟随设定的初始速度行驶,且与前车始终保持安全车距;在紧急制动工况下,车辆能够迅速做出减速反应,与前车保持安全距离;在复杂工况下,车辆沿着期望路径行驶且平稳跟踪前车,车辆跟随的动态响应良好。提出的控制策略在不同行驶工况下均可准确安全地跟踪目标车辆,且可兼顾经济性和舒适性的要求。 展开更多
关键词 自适应巡航 分层控制 模型预测控制(mpc) 智能驾驶 CarSim/Simulink 电动汽车
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Fault-observer-based iterative learning model predictive controller for trajectory tracking of hypersonic vehicles 被引量:2
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作者 CUI Peng GAO Changsheng AN Ruoming 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 2025年第3期803-813,共11页
This work proposes the application of an iterative learning model predictive control(ILMPC)approach based on an adaptive fault observer(FOBILMPC)for fault-tolerant control and trajectory tracking in air-breathing hype... This work proposes the application of an iterative learning model predictive control(ILMPC)approach based on an adaptive fault observer(FOBILMPC)for fault-tolerant control and trajectory tracking in air-breathing hypersonic vehicles.In order to increase the control amount,this online control legislation makes use of model predictive control(MPC)that is based on the concept of iterative learning control(ILC).By using offline data to decrease the linearized model’s faults,the strategy may effectively increase the robustness of the control system and guarantee that disturbances can be suppressed.An adaptive fault observer is created based on the suggested ILMPC approach in order to enhance overall fault tolerance by estimating and compensating for actuator disturbance and fault degree.During the derivation process,a linearized model of longitudinal dynamics is established.The suggested ILMPC approach is likely to be used in the design of hypersonic vehicle control systems since numerical simulations have demonstrated that it can decrease tracking error and speed up convergence when compared to the offline controller. 展开更多
关键词 hypersonic vehicle actuator fault tracking control iterative learning control(ILC) model predictive control(mpc) fault observer
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基于ESO和MPC的光伏模型预测MPPT控制系统设计 被引量:1
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作者 林江 马子钰 +2 位作者 杜伟 孙睿择 李义 《工业仪表与自动化装置》 2025年第4期49-55,共7页
针对多传感器使用降低系统可靠性及传统PI光伏MPPT控制策略动态性能差的问题,提出了一种基于扩张状态观测器的光伏模型预测MPPT控制策略。构造了电压、电流扩张状态观测器,实现电压、电流实时在线估计,减少了传感的使用;结合扰动观察法... 针对多传感器使用降低系统可靠性及传统PI光伏MPPT控制策略动态性能差的问题,提出了一种基于扩张状态观测器的光伏模型预测MPPT控制策略。构造了电压、电流扩张状态观测器,实现电压、电流实时在线估计,减少了传感的使用;结合扰动观察法及模型预测控制策略,以光伏输出电压为控制对象,设计成本函数实现光伏MPPT控制;搭建了基于MATLAB/Simulink的光伏系统模型进行对比验证。结果表明,扩张状态观测器能够精确的实现电压、电流实时在线估计,代替电压电流传感器,提升系统的可靠性;光伏模型预测MPPT控制策略比传统PI控制策略具有更强的鲁棒性和更好的动态性能。 展开更多
关键词 扩张状态观测器 模型预测控制 扰动观测法 MPPT
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基于自适应预测时域MPC的轨迹跟踪控制
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作者 郑讯佳 曹泽义 +2 位作者 陈星 刘辉 高建杰 《汽车安全与节能学报》 北大核心 2025年第5期773-783,共11页
针对自动驾驶车辆轨迹跟踪控制中通常未考虑道路曲率和车速信息的问题,为抑制车辆轨迹跟踪过程中的横向偏差并增强控制系统的抗干扰性,提出了一种结合模糊控制策略的时域自适应调整模型预测控制(MPC)轨迹跟踪控制算法。通过建立车辆的... 针对自动驾驶车辆轨迹跟踪控制中通常未考虑道路曲率和车速信息的问题,为抑制车辆轨迹跟踪过程中的横向偏差并增强控制系统的抗干扰性,提出了一种结合模糊控制策略的时域自适应调整模型预测控制(MPC)轨迹跟踪控制算法。通过建立车辆的运动学模型以及模型预测控制器,设计不同速度工况,将道路曲率和期望车速作为模糊控制输入,利用模糊控制器优化模型预测控制算法的预测时域参数;采用Carsim和Simulink联合仿真,分别在2个不同曲率的轨迹上进行不同速度的轨迹跟踪控制。结果表明:自适应时域模型预测控制器(MPC)在双移线工况下,相比固定时域控制器和线性二次型调节器(LQR),低速(30 km/h)和高速(90 km/h)时横向误差最大降低85.81%和78.86%;在多弯道工况下,低速和高速时横向误差最大降低96.32%和86.4%。该控制策略能显著提升系统跟踪性能,在不同速度工况下能够有效降低轨迹偏差并维持车辆动态稳定性。 展开更多
关键词 自动驾驶 轨迹跟踪 自适应 模型预测控制(mpc)
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考虑功率运行点的风电场混合储能MPC控制策略 被引量:1
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作者 张建辉 滕婕 +2 位作者 李秀慧 贺悝 谭庄熙 《电网与清洁能源》 北大核心 2025年第2期130-137,146,共9页
提出一种考虑运行点的的风电场混合储能模型预测控制(model predictive control,MPC)策略,实现有效平滑风电出力和混合储能系统内部功率分配。首先,以储能系统出力最优为目标,满足并网标准和储能运行约束作为约束条件,推导出平滑风电出... 提出一种考虑运行点的的风电场混合储能模型预测控制(model predictive control,MPC)策略,实现有效平滑风电出力和混合储能系统内部功率分配。首先,以储能系统出力最优为目标,满足并网标准和储能运行约束作为约束条件,推导出平滑风电出力的预测控制模型,调用求解器实现储能出力优化。然后,基于一阶低通滤波解耦内部功率,考虑蓄电池运行点对混合储能功率解耦的影响,以调整超级电容出力为原则,提出改善混合储能内部无效能量交换的滤波参数调整规则,并设计滤波参数模糊控制规则实现自适应控制,有效避免蓄电池-超级电容间无效能量交换,并能延长蓄电池运行寿命。最后,在MATLAB/SIMULINK中搭建风电场-混合储能系统并网模型,并采用实际风电功率数据进行验证,算例表明,相比低通滤波法,所提策略使混合储能能量交换降低44.94%;蓄电池-超级电容间无效能量交换降低99.4%,有效提升混合储能系统整体运行效能。 展开更多
关键词 风电功率平滑 mpc控制 功率运行点 模糊控制 混合储能
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基于快速MPC的固定翼无人机空中着陆抗扰控制
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作者 张啸天 廖飞 何德峰 《高技术通讯》 北大核心 2025年第5期535-547,共13页
针对固定翼无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)与舰载飞行平台间空中着陆的末段控制问题,提出一种基于快速模型预测控制(model predictive control,MPC)的固定翼无人机空中着陆抗扰控制方法。结合固定翼无人机动力学模型,在气流坐标... 针对固定翼无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)与舰载飞行平台间空中着陆的末段控制问题,提出一种基于快速模型预测控制(model predictive control,MPC)的固定翼无人机空中着陆抗扰控制方法。结合固定翼无人机动力学模型,在气流坐标系下对外界风扰动及着陆过程中抵近乱流扰动进行精确建模。设计拓展状态观测器(extended state observer,ESO),估计空中着陆末段过程的系统状态和特殊集总扰动,实现扰动有效补偿。进一步,根据固定翼无人机纵-横向的解耦动力学模型将固定翼无人机的空中着陆控制问题描述为约束下有限时域最优控制问题即MPC问题,并构建针对近端随机障碍的线性化约束;应用拉格朗日法和滚动时域优化原理,获得MPC问题在约束条件下的近似最优解。数值对比仿真实验验证了所提出的空中着陆扰动补偿解耦控制方法具有较好的抗扰性能及实时性能,能够满足空中自动对接着陆的任务需求。 展开更多
关键词 固定翼无人机 空中着陆控制 模型预测控制 拓展状态观测器 解耦控制
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基于MPC算法的山地果园智能水肥系统设计
11
作者 张真真 华珊 +3 位作者 华咏竹 李双伟 韩恺源 许敏界 《节水灌溉》 北大核心 2025年第6期30-36,共7页
肥料和水分是山地果园作物生长和培育的基础,灌溉设施和水肥比例不精准会影响山地果园的经济效益,水肥一体机可以按照山地果园作物需肥规律和特点制定合理的施肥灌溉方案。为了解决传统水肥一体机存在的管理粗放,智能化水平低,精准性和... 肥料和水分是山地果园作物生长和培育的基础,灌溉设施和水肥比例不精准会影响山地果园的经济效益,水肥一体机可以按照山地果园作物需肥规律和特点制定合理的施肥灌溉方案。为了解决传统水肥一体机存在的管理粗放,智能化水平低,精准性和实时性差的问题,设计了一套基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)算法的智慧水肥一体灌溉系统。该系统利用蓝牙mesh组网获取果园内信息,通过WIFI Halow技术实现数据上传,并通过MPC算法计算电动球阀的开度,实现远程精确控制水肥溶液电导率(Electrical Conductance,EC)。试验结果表明,该系统的调节时间为7.3 s,较群体智能优化PID控制缩短了82.4%,超调量为1.32%,较群体智能优化PID控制减少了80.9%。所设计的系统有效地提高了水肥灌溉过程混肥精度,能够节约灌溉所需的水量、减少人工成本、提升生产效率。 展开更多
关键词 模型预测控制(mpc) 水肥一体化 智能水肥系统 山地果园
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Predictive Control Model Based on the MPC Algorithm on Three Different Road Sections
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作者 Xiaoxi Liu Xixi Zheng +1 位作者 Shuming Zhang Zhidong Wang 《Journal of Electronic Research and Application》 2024年第2期116-123,共8页
Predictive control is an advanced control algorithm,which is widely used in industrial process control.Among them,model predictive control(MPC)is an important branch of predictive control.Its basic principle is to use... Predictive control is an advanced control algorithm,which is widely used in industrial process control.Among them,model predictive control(MPC)is an important branch of predictive control.Its basic principle is to use the system model to predict future behavior and determine the current control action by optimizing the objective function.This paper discusses the application of MPC in the prediction and control of the speed of vehicles to optimize traffic flow.It is a valuable reference for alleviating traffic congestion and improving travel efficiency and smoothness and provides scientific basis and technical support for future highway traffic management. 展开更多
关键词 mpc algorithm Variable speed limit control HIGHWAY
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基于等效馈线的高压孤岛微电网多矢量MPC策略
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作者 王雪伟 张明锐 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第6期2121-2132,I0007,共13页
高压孤岛微电网中,并联逆变器因输出阻抗不匹配而产生环流,影响系统传输效率和稳定性。该文基于等效馈线策略,结合外接电感和虚拟电感,合成自适应虚拟阻抗,用于动态调节输出阻抗匹配特性。为缓解传统PI控制响应速度慢的缺点,提出基于混... 高压孤岛微电网中,并联逆变器因输出阻抗不匹配而产生环流,影响系统传输效率和稳定性。该文基于等效馈线策略,结合外接电感和虚拟电感,合成自适应虚拟阻抗,用于动态调节输出阻抗匹配特性。为缓解传统PI控制响应速度慢的缺点,提出基于混合多矢量模型预测控制(model predictive control,MPC)的两步加速预测方法,在提高控制精度的同时降低实时计算量。最后,通过负荷突变和负荷波动两种典型工况,对比分析传统电压电流双环控制与不同矢量MPC控制的环流和谐波抑制效果。结果表明,基于等效馈线策略的混合多矢量MPC两步加速预测控制在保留环流抑制效果的同时可提升谐波抑制能力,加快响应速度。 展开更多
关键词 孤岛微电网 等效馈线 自适应虚拟阻抗 混合多矢量模型预测控制 加速预测
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Self-Tuning of MPC Controller for Mobile Robot Path Tracking Based on Machine Learning
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作者 LIU Yuesheng HE Ning +3 位作者 HE Lile ZHANG Yiwen XI Kun ZHANG Mengrui 《Journal of Shanghai Jiaotong university(Science)》 2024年第6期1028-1036,共9页
Model predictive control(MPC)is a model-based optimal control strategy widely used in robot systems.In this work,the MPC controller tuning problem for the path tracking of the wheeled mobile robot is studied and a nov... Model predictive control(MPC)is a model-based optimal control strategy widely used in robot systems.In this work,the MPC controller tuning problem for the path tracking of the wheeled mobile robot is studied and a novel self-tuning approach is developed.First,two novel path tracking performance indices,i.e.,steadystate time ratio and steady-state distance ratio are proposed to more accurately reflect the control performance.Second,the mapping relationship between the proposed indices and the MPC parameters is established based on machine learning technique,and then a novel controller structure which can automatically tune the control parameters online is further designed.Finally,experimental verification with an actual wheeled mobile robot is conducted,which shows that the proposed method could outperform the existing method via achieving significant improvement in the rapidity,accuracy and adaptability of the robot path tracking. 展开更多
关键词 model predictive control(mpc) path tracking mobile robot machine learning parameter tuning
原文传递
基于变预测时域的MPC车辆纵横向跟踪控制研究
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作者 卢国强 高伟 邓召文 《拖拉机与农用运输车》 2025年第4期29-32,共4页
为了改善MPC控制精度,提升汽车在不同车速下的轨迹跟踪精度和稳定性,提出一种变预测控制时域的MPC纵横向跟踪控制器。首先搭建汽车动力学模型,然后根据不同的预测时域、控制时域对MPC控制器的影响,分别设计了自适应MPC横向控制器、位置... 为了改善MPC控制精度,提升汽车在不同车速下的轨迹跟踪精度和稳定性,提出一种变预测控制时域的MPC纵横向跟踪控制器。首先搭建汽车动力学模型,然后根据不同的预测时域、控制时域对MPC控制器的影响,分别设计了自适应MPC横向控制器、位置速度的双PID纵向控制器,最后,以纵向车速为耦合点开发了纵横向综合控制系统,并搭建MatLab/Simulink和CarSim联合仿真平台,在不同车速下对设计的纵横向轨迹跟踪控制系统进行了仿真研究。结果表明,设计的变预测时域MPC纵横向跟踪控制器提升了车辆的高低速轨迹跟踪精度,有效的缩短了跟踪误差,同时保证了行驶稳定性和舒适性。 展开更多
关键词 变预测控制时域 mpc控制器 双PID控制 纵横向控制
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基于LSTM-MPC的四旋翼无人机不平衡负载姿态控制 被引量:1
16
作者 方应才 张东升 《山东交通学院学报》 2025年第3期86-93,共8页
为解决四旋翼无人机姿态控制中不平衡负载及控制系统非线性问题,采用长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络与模型预测控制(model predictive control,MPC)优势互补方法,提出LSTM-MPC策略。通过LSTM神经网络预测姿态变化,增... 为解决四旋翼无人机姿态控制中不平衡负载及控制系统非线性问题,采用长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络与模型预测控制(model predictive control,MPC)优势互补方法,提出LSTM-MPC策略。通过LSTM神经网络预测姿态变化,增强无人机姿态控制系统对误差的预判能力;将MPC作为前馈控制,动态优化控制输入,二者结合显著提高系统控制精度。采用MATLAB对四旋翼无人机不平衡负载姿态控制进行仿真试验,仿真结果表明:采用LSTM-MPC策略对四旋翼无人机滚转角、俯仰角和偏航角期望值跟踪效果的均方根误差比采用MPC策略分别减小13.33%、12.31%和11.11%,比采用模糊比例-积分-微分(proportional-integral-derivative,PID)策略分别减小14.05%、25.33%、23.81%。采用某品牌F450四旋翼无人机平台搭载0.6 kg负载开展不平衡负载姿态控制飞行测试,测试结果表明:采用LSTM-MPC策略的四旋翼无人机滚转角、俯仰角和偏航角实际输出结果与期望值的平均误差分别为3.91%、5.31%和1.10%,表明LSTM-MPC策略能有效提高四旋翼无人机不平衡负载姿态控制的飞行稳定性。 展开更多
关键词 四旋翼无人机 LSTM神经网络 mpc 不平衡负载 姿态控制
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基于MPC的无人驾驶汽车轨迹跟踪研究 被引量:1
17
作者 李士强 张肖景 闫光玉 《专用汽车》 2025年第4期73-74,91,共3页
随着无人驾驶技术的快速发展和广泛应用,轨迹跟踪控制已成为实现安全、可靠的自动驾驶功能的核心问题之一。基于此,提出一种基于模型预测控制(MPC)的无人驾驶汽车轨迹跟踪方法,以提高车辆在不同工况下的跟踪精度和稳定性。首先,建立了... 随着无人驾驶技术的快速发展和广泛应用,轨迹跟踪控制已成为实现安全、可靠的自动驾驶功能的核心问题之一。基于此,提出一种基于模型预测控制(MPC)的无人驾驶汽车轨迹跟踪方法,以提高车辆在不同工况下的跟踪精度和稳定性。首先,建立了简化的无人驾驶汽车三自由度运动学模型,并对其进行了线性化和离散化处理。其次,基于该模型设计了MPC轨迹跟踪控制器,详细推导了目标函数和约束条件,并将其转化为二次规划问题进行求解。最后,通过Simulink/Carsim联合仿真平台,对所设计的控制器进行了验证。仿真结果表明,在圆形轨迹和直线轨迹跟踪中,MPC控制器均表现出良好的性能,横向最大误差小于0.35 m,纵向最大误差小于0.3 m(圆形轨迹)和0.15 m(直线轨迹),且在不同车速下均能保持较高的跟踪精度。所设计的MPC控制器能够有效满足无人驾驶汽车的轨迹跟踪要求,为无人驾驶系统的实际应用提供了一定的参考价值。 展开更多
关键词 无人驾驶汽车 模型预测控制(mpc) 轨迹跟踪 运动学模型
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基于模糊MPC的自主车辆队列转向换道协同控制系统设计
18
作者 杨立柱 李冰 《电子设计工程》 2025年第3期53-57,62,共6页
传统的自主车辆队列控制方法主要依赖于简单的规则和传感器信息,在复杂场景下往往难以达到理想的稳定性和实时性。为提高自主车辆队列在不同工况下执行转向换道时的行驶稳定性和实时性,提出基于模糊模型预测控制(Model-based Predictive... 传统的自主车辆队列控制方法主要依赖于简单的规则和传感器信息,在复杂场景下往往难以达到理想的稳定性和实时性。为提高自主车辆队列在不同工况下执行转向换道时的行驶稳定性和实时性,提出基于模糊模型预测控制(Model-based Predictive Control,MPC)的自主车辆队列转向换道协同控制系统设计。该系统的硬件结构包括电源管理模块、电机驱动模块、传感器采集模块以及通信模块等。基于硬件结构建立自主车辆队列数学模型,获取自主车辆队列的行驶特性。在MPC控制器中引入模糊控制策略完成系统的软件设计,实现自主车辆队列转向换道的协同控制。实验结果表明,所提方法控制精度和实时性高,且能够有效提高车辆的行驶稳定性。 展开更多
关键词 传感器采集 车辆队列模型 mpc 模糊控制策略 转向换道协同控制
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基于牛顿-拉夫逊算法求解的MPC避障路径规划
19
作者 王耀 李占龙 《农业装备与车辆工程》 2025年第1期103-109,共7页
在动态环境中,模型预测控制结合人工势场法对于多约束的非线性方程求解能力并不高,缺乏实时性,无法及时调整路径来规避移动障碍物,并且规划的路径并不平滑,从而增加碰撞风险。为了解决这一问题,针对智能车辆提出了一种新方法,在预测控... 在动态环境中,模型预测控制结合人工势场法对于多约束的非线性方程求解能力并不高,缺乏实时性,无法及时调整路径来规避移动障碍物,并且规划的路径并不平滑,从而增加碰撞风险。为了解决这一问题,针对智能车辆提出了一种新方法,在预测控制的目标函数与约束条件下,引入修正的势场函数,并与牛顿-拉夫逊优化方法(NR-MPC)相结合,实现最优轨迹的搜索。仿真结果表明,在超车过程中,算法NR-MPC的横摆速度比MPC减小80%,比AFP-MPC减小37%,前轮转角比MPC小1.63 rad,比AFP-MPC小0.21 rad,并且NR-MPC算法的转角和航向角变化在6 s后很快变得平缓,10 s左右变得稳定,明显优于MPC和AFP-MPC。该轨迹规划器比APF-MPC控制器展现出更理想的稳定性,牛顿-拉夫逊优化算法求解规划的路径比单一人工势场法更快,有更高的实时性,规划的曲线更加平滑安全,跟踪精度也更加精确。 展开更多
关键词 牛顿-拉夫逊优化算法 mpc模型预测控制 避障 局部路径规划
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基于FCS-MPC的凝结水泵电机变频控制方法 被引量:1
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作者 苏飞 《微特电机》 2025年第1期65-69,共5页
面对复杂多变的火力发电机组运行环境,凝结水泵运行需求增大,但是稳定性不足。研究一种基于有限集模型预测控制的水泵电机变频控制方法。设计价值函数及期望值,将价值函数最小化作为目标函数,将变频控制过程转换为优化求解过程;利用飞... 面对复杂多变的火力发电机组运行环境,凝结水泵运行需求增大,但是稳定性不足。研究一种基于有限集模型预测控制的水泵电机变频控制方法。设计价值函数及期望值,将价值函数最小化作为目标函数,将变频控制过程转换为优化求解过程;利用飞蛾扑火优化算法,在控制输入空间内寻求使得价值函数最小的最优控制输入,应用到凝结水泵控制系统中;通过变频器实现凝结水泵电机变频控制。结果表明,超调量在不同时刻均保持在相对较低的水平,凝结水泵电机变频控制的稳定性较好,可以应对复杂多变的火电机组运行环境。 展开更多
关键词 有限集模型预测控制 火电机组 凝结水泵 状态反馈量 价值函数 变频控制方法
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