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Cascade explicit tube model predictive controller:application for a multi-robot system
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作者 Ehsan Soleimani Amirhossein Nikoofard Erfan Nejabat 《Control Theory and Technology》 2025年第2期237-252,共16页
In recent years,there has been a growing demand for more efficient and robust control strategies in cooperative multi-robot systems.This paper introduces the cascade explicit tube model predictive controller(CET-MPC),... In recent years,there has been a growing demand for more efficient and robust control strategies in cooperative multi-robot systems.This paper introduces the cascade explicit tube model predictive controller(CET-MPC),a control architecture designed specifically for distributed aerial robot systems.By integrating an explicit model predictive controller(MPC)with a tube MPC,our approach significantly reduces online computational demands while enhancing robustness against disturbances such as wind and measurement noise,as well as uncertainties in inertia parameters.Further,we incorporate a cascade controller to minimize steady-state errors and improve system performance dynamically.The results of this assessment provide valuable insights into the effectiveness and reliability of the CET-MPC approach under realistic operating conditions.The simulation results of flight scenarios for multi-agent quadrotors demonstrate the controller’s stability and accurate tracking of the desired path.By addressing the complexities of quadrotors’six degrees of freedom,this controller serves as a versatile solution applicable to a wide range of multi-robot systems with varying degrees of freedom,demonstrating its adaptability and scalability beyond the quadrotor domain. 展开更多
关键词 explicit model predictive control(MPC) Tube MPC Cascade controller QUADROTOR Multi-agent system Distributed formation control
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Observer-Based Robust Explicit Model Predictive Control for Path Following of Autonomous Electric Vehicles with Communication Delay
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作者 Jing Zhao Renbin Li +3 位作者 Mingze Lv Wenfeng Li Zhengchao Xie Pak Kin Wong 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 2025年第5期224-238,共15页
The existing research on the path following of the autonomous electric vehicle(AEV)mainly focuses on the path planning and the kinematic control.However,the dynamic control with the state observation and the communica... The existing research on the path following of the autonomous electric vehicle(AEV)mainly focuses on the path planning and the kinematic control.However,the dynamic control with the state observation and the communication delay is usually ignored,so the path following performance of the AEV cannot be ensured.This article studies the observer-based path following control strategy for the AEV with the communication delay via a robust explicit model predictive control approach.Firstly,a projected interval unscented Kalman filter is proposed to observe the vehicle sideslip angle and yaw rate.The observer considers the state constraints during the observation process,and the robustness of the observer is also considered.Secondly,an explicit model predictive control is designed to reduce the computational complexity.Thirdly,considering the efficiency of the information transmission,the influence of the communication delay is considered when designing the observer-based path following control strategy.Finally,the numerical simulation and the hardware-in-the-loop test are conducted to examine the effectiveness and practicability of the proposed strategy. 展开更多
关键词 Path following explicit model predictive control Communication delay Projected interval unscented Kalman filter
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基于Voronoi-Softmax概率分配的T型逆变器EMPC全局最优策略
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作者 张虹 孙道兴 +2 位作者 王超 马万基 杨佳霖 《电力系统保护与控制》 北大核心 2026年第4期154-164,共11页
T型三电平逆变器在传统有限集模型预测并网控制过程中,因相邻控制周期优化过程缺少关联,进而产生多周期局部最优化问题。提出一种基于Voronoi-Softmax概率分配的T型逆变器EMPC控制(Voronoi-Softmax explicit model predictive control, ... T型三电平逆变器在传统有限集模型预测并网控制过程中,因相邻控制周期优化过程缺少关联,进而产生多周期局部最优化问题。提出一种基于Voronoi-Softmax概率分配的T型逆变器EMPC控制(Voronoi-Softmax explicit model predictive control, VS-EMPC)策略。首先,采用死区线性化补偿策略修正并网模型。基于Voronoi图的思想,把开关序列的在线计算转化为对离线计算的显式模型预测控制状态空间进行Voronoi单元划分。在线查表得到3个候选矢量并结合在线Softmax概率探索机制和自适应动态系数计算,通过优化的概率引导进行多周期关联下最优候选矢量的选择。最后通过搭建半实物仿真实验平台,验证了所提策略良好的动稳态性能和在降低存储负担及实现全局最优控制方面的有效性。 展开更多
关键词 Voronoi-Softmax 三电平逆变器 概率分配 显式模型预测控制 全局最优
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Multiple-model adaptive explicit predictive control for nonlinear MIMO system
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作者 Lakshmi Dutta Dushmanta Kumar Das 《Journal of Control and Decision》 2025年第4期695-710,共16页
This work is to develop a blending-based multiple model adaptive explicit predictive control scheme for nonlinear MiMo systems that can handle parametric uncertainties.Here,for each identification model,an explicit no... This work is to develop a blending-based multiple model adaptive explicit predictive control scheme for nonlinear MiMo systems that can handle parametric uncertainties.Here,for each identification model,an explicit nonlinear model predictive control(ENMPC)law is computed in advance for the corresponding model.The generated control inputs from the set of ENMPC controllers are being blended online using a weighting vector that is continuously updated by the proposed adaptive identification schemes.The proposed control scheme is used to govern the tracking of a highly nonlinear helicopter model known as the twin rotor MIMO system(TRMS).Here,an extended Kalman filter(EKF)is used to estimate the unavailable states of the TRMS.Finally,simulation and experimental results are presented to prove that the proposed controller gives better performance than some reported works in the literature.The effectiveness of the proposed controller is demonstrated by experimental studies of the TRMS model. 展开更多
关键词 Multiple model adaptive explicit predictive control(MMAEPC) multi-input-multi-output(MIMO) twin rotor MIMO system(TRMS) extended Kalman filter(EKF) two degree of freedom of helicopter(2-DoF helicopter)model model predictive control(MPC)
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VSC-HVDC变量软约束期望区间跟踪的EMPC设计 被引量:3
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作者 张虹 刘旭 +3 位作者 张思雨 王鹤 庞健 辛业春 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2017年第14期182-189,共8页
根据直流线路电压与电流之间的非线性关系,建立了电压源换流器型高压直流(VSCHVDC)输电系统的分段仿射模型。针对带状态和输入约束的分段仿射系统动态变化快的特点,弥补模型预测控制滚动优化计算使得系统响应速度变慢、实时性降低的缺... 根据直流线路电压与电流之间的非线性关系,建立了电压源换流器型高压直流(VSCHVDC)输电系统的分段仿射模型。针对带状态和输入约束的分段仿射系统动态变化快的特点,弥补模型预测控制滚动优化计算使得系统响应速度变慢、实时性降低的缺点。采用离线计算和在线分析相结合的显式模型预测控制方法,将反复在线滚动优化计算转化为简单的查表过程。通过期望区间跟踪偏差项和添加变量软约束的方法优化VSC-HVDC系统的输出轨迹。仿真结果表明,所设计的显式模型预测控制器具有良好的动态性能和稳态性能,能够较好地抑制输出轨迹的波动,与模型预测控制相比,动态响应更快,控制的实时性更强。 展开更多
关键词 电压源换流器型高压直流 显式模型预测控制 期望区间 变量软约束 实时性
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EMPC中基于混合树型结构的点定位算法
6
作者 修晓杰 《杭州电子科技大学学报(自然科学版)》 2019年第3期65-72,共8页
针对显式模型预测控制中点定位问题,提出一种基于多维查找树的混合树型结构,树型结构分为"树干"、"树梢"和"叶子"三部分。"树干"部分以轴对准超平面作为划分超平面,使用分段仿射控制率数量作... 针对显式模型预测控制中点定位问题,提出一种基于多维查找树的混合树型结构,树型结构分为"树干"、"树梢"和"叶子"三部分。"树干"部分以轴对准超平面作为划分超平面,使用分段仿射控制率数量作为计算准则;"树梢"部分以边界超平面作为划分超平面,使用二叉搜索树结构,并通过划分阈值,限制二叉搜索树的高度;混合树型结构非叶子节点保存划分超平面信息,叶子节点保存分段仿射控制率信息。实验结果表明:算法能有效减少存储需求,提高在线查找效率,并能很好地协调预处理、在线计算和存储需求之间的关系。 展开更多
关键词 显式模型预测控制 K-D树 二叉搜索树 混合树型结构 分段仿射控制率
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基于EMPC的无刷双馈发电机直接功率控制 被引量:2
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作者 胡智宏 袁遇龙 +1 位作者 杨小亮 白家俊 《微特电机》 2023年第4期62-71,共10页
针对无刷双馈发电机模型复杂、耦合性强的问题,提出一种基于扩张状态观测器显式模型预测的直接功率控制策略。通过研究定子控制绕组侧电压与功率绕组侧有功功率和无功功率的关系,推导基于d-q旋转坐标系的直接功率控制状态方程,对功率实... 针对无刷双馈发电机模型复杂、耦合性强的问题,提出一种基于扩张状态观测器显式模型预测的直接功率控制策略。通过研究定子控制绕组侧电压与功率绕组侧有功功率和无功功率的关系,推导基于d-q旋转坐标系的直接功率控制状态方程,对功率实现解耦控制。针对模型预测控制在线计算的局限性和系统中存在的扰动因素,提出一种基于扩张状态观测器的显式模型预测控制。该控制策略通过扩张状态观测器对扰动项进行补偿,结合显式模型预测控制将模型预测控制中的优化问题移到“线下解决”,该控制策略提高了在线计算速度和精度,同时扩大了模型预测控制的应用范围。详细介绍了该控制策略的设计原理,并对30 kW低功率无刷双馈风力发电机的控制策略进行了仿真验证。结果表明,该控制方案性能良好,能够提高无刷双馈电机的抗扰动能力,特别是提高了转速和功率变化时的稳定性和鲁棒性。 展开更多
关键词 无刷双馈电机 模型预测控制 直接功率控制 扩张状态观测器 显式模型预测控制 功率绕组 控制绕组
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A Quantum-behaved Pigeon-Inspired Optimization approach to Explicit Nonlinear Model Predictive Controller for quadrotor 被引量:1
8
作者 Ning Xian Zhilong Chen 《International Journal of Intelligent Computing and Cybernetics》 EI 2018年第1期47-63,共17页
Purpose–The purpose of this paper is to simplify the Explicit Nonlinear Model Predictive Controller(ENMPC)by linearizing the trajectory with Quantum-behaved Pigeon-Inspired Optimization(QPIO).Design/methodology/appro... Purpose–The purpose of this paper is to simplify the Explicit Nonlinear Model Predictive Controller(ENMPC)by linearizing the trajectory with Quantum-behaved Pigeon-Inspired Optimization(QPIO).Design/methodology/approach–The paper deduces the nonlinear model of the quadrotor and uses the ENMPC to track the trajectory.Since the ENMPC has high demand for the state equation,the trajectory needed to be differentiated many times.When the trajectory is complicate or discontinuous,QPIO is proposed to linearize the trajectory.Then the linearized trajectory will be used in the ENMPC.Findings–Applying the QPIO algorithm allows the unequal distance sample points to be acquired to linearize the trajectory.Comparing with the equidistant linear interpolation,the linear interpolation error will be smaller.Practical implications–Small-sized quadrotors were adopted in this research to simplify the model.The model is supposed to be accurate and differentiable to meet the requirements of ENMPC.Originality/value–Traditionally,the quadrotor model was usually linearized in the research.In this paper,the quadrotormodel waskept nonlinear and the trajectorywill be linearizedinstead.Unequaldistance sample points were utilized to linearize the trajectory.In this way,the authors can get a smaller interpolation error.This method can also be applied to discrete systems to construct the interpolation for trajectory tracking. 展开更多
关键词 explicit Nonlinear model predictive controller Linearized trajectory Quantum-behaved Pigeon-Inspired Optimization
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基于EMPC方法的旋转倒立摆控制
9
作者 马永凌 《数字技术与应用》 2020年第11期19-22,186,共5页
基于拉格朗日方程对旋转倒立摆在不稳定平衡点上进行了线性化的数学建模。在多参数二次规划方法的基础上,建立了显示模型预测控制系统,且对在旋转倒立摆系统应用上做了研究。最后通过Matlab进行仿真,结果表明:EMPC方法对于旋转倒立摆的... 基于拉格朗日方程对旋转倒立摆在不稳定平衡点上进行了线性化的数学建模。在多参数二次规划方法的基础上,建立了显示模型预测控制系统,且对在旋转倒立摆系统应用上做了研究。最后通过Matlab进行仿真,结果表明:EMPC方法对于旋转倒立摆的平衡控制效果良好。 展开更多
关键词 旋转倒立摆 建模 多参数二次规划 显式模型预测控制 仿真
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基于EMPC的四足机器人控制方法研究
10
作者 周毅 张晴 杨金广 《工业控制计算机》 2024年第9期20-22,共3页
为了提高四足机器人的运动性能和弥补模型预测控制在线计算量大的不足,提出了基于显式模型预测控制(EMPC)理论的四足机器人控制方法。基于动力学和运动学理论建立四足机器人的状态空间模型,并确定目标函数和约束条件;利用EMPC理论,得到... 为了提高四足机器人的运动性能和弥补模型预测控制在线计算量大的不足,提出了基于显式模型预测控制(EMPC)理论的四足机器人控制方法。基于动力学和运动学理论建立四足机器人的状态空间模型,并确定目标函数和约束条件;利用EMPC理论,得到显式控制律实现四足机器人的控制。仿真结果表明,所提出的EMPC控制方法减少了在线计算时间,实现了四足机器人足端力控制。 展开更多
关键词 四足机器人 显示模型预测控制 多参数二次规划 运动学
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基于数据驱动观测器的永磁同步电机显式模型预测直接速度控制 被引量:5
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作者 史婷娜 赵梦圆 夏长亮 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第4期1248-1259,I0003,共13页
当参数失配时,永磁同步电机的显式模型预测(explicit model predictive,EMP)直接速度控制将出现明显的稳态静差。为此,现有方法通过配置扩张状态观测器(extended state observer,ESO)来实时观测和前馈补偿模型偏差,以实现无静差、高精... 当参数失配时,永磁同步电机的显式模型预测(explicit model predictive,EMP)直接速度控制将出现明显的稳态静差。为此,现有方法通过配置扩张状态观测器(extended state observer,ESO)来实时观测和前馈补偿模型偏差,以实现无静差、高精度的转速跟随控制。但实验和理论分析表明,由于ESO的带宽有限,对于变化扰动的补偿能力较弱,参数失配时系统的动态性能恶化。为同时改善参数失配时系统的稳态控制精度和动态性能,并提高鲁棒性,该文将无模型控制与EMP控制进行融合,通过构造超局部预测模型和数据驱动观测器,提出新的EMP直接速度控制策略。实验结果表明:所提方法凭借数据驱动观测器的高观测带宽,可以同时在动态和稳态阶段实现参数失配的优良补偿,兼顾动态与稳态性能。 展开更多
关键词 永磁同步电机 显式模型预测控制 直接速度控制 数据驱动 无模型控制
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智能汽车稳定性MPC实时性改进的显式解方法
12
作者 焦恒超 舒然 +2 位作者 曾兆枫 唐小林 舒红宇 《机械工程学报》 北大核心 2025年第10期263-275,共13页
模型预测控制(Model predictive control,MPC)具有很多优点,但用于智能汽车横摆稳定性控制时,由于其动力学模型的多约束和非线性问题,致使MPC优化算法复杂,难以实现足够短的控制周期和步长。为此,提出一种智能汽车横摆稳定性MPC的在线... 模型预测控制(Model predictive control,MPC)具有很多优点,但用于智能汽车横摆稳定性控制时,由于其动力学模型的多约束和非线性问题,致使MPC优化算法复杂,难以实现足够短的控制周期和步长。为此,提出一种智能汽车横摆稳定性MPC的在线显式求解方法,使用泰勒展开将非线性模型预测控制(Nonlinear model predictive control,NMPC)转换为线性时变模型预测控制(Linear time-varying model predictive control,LTV-MPC)。再使用滚动调整的权重系数,将不等式约束优化转换为能直接显式求解的无约束优化,以避免多步迭代寻优、加快MPC求解速度。仿真试验结果表明,在保证相同控制效果前提下,所提出的显式解方法能使MPC的求解速度提高3~4倍,可显著提高智能汽车横摆稳定性MPC的实时性。 展开更多
关键词 车辆横摆稳定性 模型预测控制 实时性 惩罚函数 显式求解
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基于SEN框架的间歇过程生产调度与显式模型预测控制集成优化
13
作者 王越 郭小晖 +1 位作者 金雨婷 金鑫 《辽宁石油化工大学学报》 2025年第4期80-88,共9页
采用同步法建立间歇过程生产调度和控制的集成框架模型。在调度部分,基于状态设备网络(SEN)和特定单元事件点连续建模法建立生产调度模型;调度和控制的集成模型属于混合整数动态优化问题,求解复杂且计算量大,为了解决在线计算负担重的问... 采用同步法建立间歇过程生产调度和控制的集成框架模型。在调度部分,基于状态设备网络(SEN)和特定单元事件点连续建模法建立生产调度模型;调度和控制的集成模型属于混合整数动态优化问题,求解复杂且计算量大,为了解决在线计算负担重的问题,采用显式模型预测控制(EMPC)进行离线求解;使用MPT工具箱解决EMPC动态问题;引入二进制变量,将求解得到的显式控制解转换为显式线性约束,并将其添加到调度模型中共同约束目标;通过算例分析,对优化结果与纯调度模型进行了对比分析,验证了集成模型的经济性。 展开更多
关键词 间歇过程生产调度 状态设备网络 集成模型 显式模型预测控制
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大惯量随动系统解析模型预测控制 被引量:9
14
作者 汪正军 王军政 +1 位作者 马立玲 赵江波 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1307-1312,共6页
为了提高时变负载大惯量随动系统的响应速度以及控制精度,将解析模型预测控制运用到负载系统的控制策略中.建立了大惯量随动系统负载的动力学模型,并考虑系统性能指标、能量输入功率和制动功率等约束条件,通过双无迹卡尔曼观测器对负载... 为了提高时变负载大惯量随动系统的响应速度以及控制精度,将解析模型预测控制运用到负载系统的控制策略中.建立了大惯量随动系统负载的动力学模型,并考虑系统性能指标、能量输入功率和制动功率等约束条件,通过双无迹卡尔曼观测器对负载惯量扰动进行实时观测,实现了大惯量随动系统的解析模型预测控制.仿真试验结果表明,包含了约束条件的解析模型预测控制,减小了大惯量随动系统的响应时间,提高了控制精度,达到了预期的控制效果. 展开更多
关键词 大惯量随动系统 解析模型预测控制 能量约束 扰动观测器 永磁同步电机
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基于电感辨识的内置式永磁同步电机电流模型预测控制 被引量:15
15
作者 贾成禹 王旭东 周凯 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期75-82,共8页
为了开发内置式永磁同步电机的电流模型预测控制算法,针对被控对象模型的非线性特点在控制器的设计过程中通过扩张转速相关状态的方式获得线性的预测模型,将d-q坐标系下的定子电压和电流的二次不等式形式的约束用一系列的线性不等式来... 为了开发内置式永磁同步电机的电流模型预测控制算法,针对被控对象模型的非线性特点在控制器的设计过程中通过扩张转速相关状态的方式获得线性的预测模型,将d-q坐标系下的定子电压和电流的二次不等式形式的约束用一系列的线性不等式来近似以简化预测算法的复杂性,由此把该模型预测控制问题转化为线性约束系统的多参数二次规划问题,通过离线求解获得全部最优控制状态反馈规律,解决了传统模型预测控制算法在线计算量大的问题。同时考虑到参数的时变特性,采用带遗忘因子的递推最小二乘法对交直轴电感参数进行在线辨识,将辨识结果用于扩张状态的参数和目标控制电压的计算中,提高了该电流控制器的鲁棒性。 展开更多
关键词 电流控制 模型预测控制 显式解 电感辨识 内置式永磁同步电机 递推最小二乘
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切换非线性系统全局优化运行的经济预测控制 被引量:10
16
作者 杨亚茹 李少远 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期1017-1027,共11页
切换非线性系统在不同模式间平稳切换和经济切换是全局优化运行的主要需求.针对不同模式有限时域下控制算法可行域未必存在交集的系统,提出了对应的经济预测控制算法(Economic model predictive control,EMPC)及切换策略.切换发生时,该... 切换非线性系统在不同模式间平稳切换和经济切换是全局优化运行的主要需求.针对不同模式有限时域下控制算法可行域未必存在交集的系统,提出了对应的经济预测控制算法(Economic model predictive control,EMPC)及切换策略.切换发生时,该方法在实时优化层求解和更新可行中间点,并构造基于耗散的局部EMPC辅助性能指标,在考虑中间点稳定性问题上使其尽可能逼近原经济性能.在先进控制层,利用局部EMPC将状态逐次稳定至中间点,同时利用中间点问题得到的最优轨迹保证模式间的经济切换.最后,分析了切换过程的暂态经济性.该方法实际可操作性强,仿真结果说明了方法的有效性. 展开更多
关键词 非线性系统 模式切换 经济预测控制 不可达 耗散
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考虑局部非线性结构振动的模型预测控制 被引量:3
17
作者 李飞 张盛 +1 位作者 彭海军 陈飙松 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期582-588,共7页
针对具有局部非线性的结构振动主动控制问题,首先,利用Newmark-β法推导了局部非线性结构动力响应的时域显式递推表达式。然后,基于该表达式,一方面建立了局部非线性结构振动预测模型,并借鉴模型的线性化思想对非线性环节进行处理,提出... 针对具有局部非线性的结构振动主动控制问题,首先,利用Newmark-β法推导了局部非线性结构动力响应的时域显式递推表达式。然后,基于该表达式,一方面建立了局部非线性结构振动预测模型,并借鉴模型的线性化思想对非线性环节进行处理,提出考虑局部非线性结构振动的模型预测控制算法;另一方面,在获取各仿真时刻的预测初始状态时,为避免直接对非线性动力学方程所有维度的完全迭代求解,推导了时域显式降维迭代方法,从而使在线计算效率得到显著提高。最后,分别以局部非线性弹簧振子系统在简谐激励作用下的无控动力学分析和含粘滞阻尼器毗邻框架建筑结构在地震激励作用下的受控振动为例,进行数值仿真,结果表明,本文算法计算准确且控制效果较好。 展开更多
关键词 局部非线性 显式递推表达式 模型线性化 模型预测控制 显式降维迭代
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电力系统电压崩溃的显式模型预测控制 被引量:4
18
作者 张聚 陈圆 丁靖 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2012年第16期8-14,共7页
由于电力系统不仅包含非线性动态,还包含了离散事件以及一些离散的操纵变量,因此电力系统本质上是一个复杂的混杂系统。利用混合逻辑动态(MLD)模型和分段仿射模型(PWA)描述电力系统的非线性动态特性、离散事件和变量,建立电力系统的混... 由于电力系统不仅包含非线性动态,还包含了离散事件以及一些离散的操纵变量,因此电力系统本质上是一个复杂的混杂系统。利用混合逻辑动态(MLD)模型和分段仿射模型(PWA)描述电力系统的非线性动态特性、离散事件和变量,建立电力系统的混杂系统模型。针对电力系统的混杂模型,将显式模型预测控制技术应用于电力系统,并对电力系统的电压进行稳定控制。数值仿真研究表明,所提方法能够预测和防止电压崩溃,并对于故障情况能够迅速地做出响应,表明该方法是有效的。 展开更多
关键词 电力系统 紧急电压控制 PWA近似 MLD模型 显式模型预测控制
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基于扰动观测器的PMSM模型预测电流控制 被引量:5
19
作者 贾成禹 王旭东 周凯 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2019年第10期23-25,95,共4页
针对电动车用永磁同步电机(PMSM)驱动系统对高性能电流控制的需求,提出了一种显式模型预测控制(EMPC)电流控制算法。通过对PMSM状态空间模型的线性化获得预测模型;将系统输入及状态的二次型约束条件用线性矩阵不等式近似,降低了EMPC问... 针对电动车用永磁同步电机(PMSM)驱动系统对高性能电流控制的需求,提出了一种显式模型预测控制(EMPC)电流控制算法。通过对PMSM状态空间模型的线性化获得预测模型;将系统输入及状态的二次型约束条件用线性矩阵不等式近似,降低了EMPC问题建模和求解的复杂度。针对模型线性化以及模型参数失配造成模型不准确的问题,设计了基于控制Lyapunov函数的观测器对状态和扰动进行了观测,该方法保证了估计误差的渐近稳定性,同时利用观测结果在EMPC闭环控制中实现电流的无稳态误差控制。实验结果证明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 永磁同步电机 电流控制 显式模型预测控制
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车辆多目标自适应巡航显式模型预测控制 被引量:22
20
作者 赵树恩 冷姚 邵毅明 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期206-216,共11页
为了兼顾车辆自适应巡航控制(ACC)系统的跟踪控制效果和实时性,提出了基于显式模型预测控制(EMPC)理论的车辆多目标自适应巡航控制方法;基于车辆间运动学关系建立自适应巡航控制运动学模型,根据预测控制理论推导预测时域内的跟踪误差预... 为了兼顾车辆自适应巡航控制(ACC)系统的跟踪控制效果和实时性,提出了基于显式模型预测控制(EMPC)理论的车辆多目标自适应巡航控制方法;基于车辆间运动学关系建立自适应巡航控制运动学模型,根据预测控制理论推导预测时域内的跟踪误差预测模型,并确定车辆安全性、跟踪性、经济性和舒适性等多性能目标函数和约束条件;运用显式模型预测控制中的多参数规划理论,将基于反复在线优化计算的闭环模型预测控制系统转化为与之等价的显式多面体分段仿射(PPWA)系统,通过离线计算获得期望加速度与距离误差、速度误差、自车加速度和前车加速度等状态变量之间的最优控制律,并设计在线查表的搜索流程,通过定位当前状态所处分区,并应用该分区的显式控制律实现自适应巡航控制;进行了纵向跟踪工况仿真验证,并与传统MPC-ACC控制方法进行对比。对比结果表明:在前车正弦加减速工况下,EMPC-ACC控制器单步运算速度比MPC-ACC控制器平均提升了53.51%,EMPC-ACC控制下的平均距离跟踪误差为0.220 3 m,平均速度误差为0.340 1 m·s-1;在前车阶跃加减速工况下,EMPC-ACC控制器单步运算速度比MPC-ACC控制器平均提升了72.96%,EMPC-ACC控制下的平均距离跟踪误差为0.331 9 m,平均速度误差为0.399 1 m·s-1。可见,提出的EMPC-ACC控制算法在保证纵向跟踪性能的前提下,有效地提高了自适应巡航控制的实时性。 展开更多
关键词 汽车工程 自适应巡航控制 多性能目标优化 显式模型预测控制 多面体分段仿射 多参数二次规划
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