自动驾驶车辆LQR轨迹跟踪控制器设计

为了提高智能车的控制精度,以碰撞中心(Center of Percussion,COP)为参考点建立前馈-反馈控制模型,并用该控制模型求解LQR(Linear Quadratic Regulator)问题,获得状态反馈控制率,实现最优控制。在双移线工况和8字形工况下,使用Matlab/Simulink和Carsim对LQR轨迹跟踪控制器进行联合仿真。结果表明:与固定增益前馈-反馈控制器相比,LQR轨迹跟踪控制器的控制精度更高。     

加速器磁铁电源PSO-LQR控制器设计与研究

磁铁电源是加速器的重要组成部分.该设计以磁铁电源为控制对象,并提出了基于PSO的磁铁电源LQR控制器的设计.首先,利用现代控制理论建立了磁铁电源的状态空间模型,而后采用粒子群算法对磁铁电源LQR控制器加权矩阵进行了优化,以保证能够为加速器快速地提供所需的磁场.仿真结果表明,该课题所采用的方法能够满足系统输出快速响应的要求,各项指标优于传统方法所得到的结果.     

有限时间离散随机奇异系统的非零和博弈

针对噪声同时依赖于状态和控制的It8型离散随机奇异系统,讨论其在有限时域内的非零和博弈问题.首先,讨论了单人博弈问题(离散随机奇异系统最优控制问题),即双人博弈的特殊情形,借鉴连续随机奇异系统的相关研究,利用配方法,得到了离散随机奇异系统单人博弈最优策略存在的充分条件等价于相应的差分方程存在解.在此基础上,通过转换方法,由单人博弈推广到两人博弈,得到了有限时间离散随机奇异系统非零和博弈问题的均衡解.该均衡解存在的充分条件等价于其相应耦合Riccati差分方程存在解,并给出了最优策略及最优值的表达式.     

基于能量和LQR的Furuta摆系统控制研究及仿真

针对由驱动臂和一个未驱动摆杆组成的欠驱动Furuta摆系统,设计了基于能量的起摆控制器和LQR状态跟随器.控制任务是将未驱动摆杆稳定在上方不稳定点的同时,使驱动臂稳定.首先对Furuta摆进行基于能量的起摆控制,然后根据能量的多少切换至稳摆控制.仿真结果表明:基于能量的起摆控制与LQR控制相结合,稳定性好,起摆成功率高.将程序移植并用上位机显示运行结果,数据表明了控制算法的合理性和有效性.     

粘弹性阻尼器隔震结构的振动控制研究

对设置粘弹性阻尼且基础隔震结构的混合振动控制问题进行了研究.采用开尔文模型模拟粘弹性阻尼器所产生的非线性力,推导出混合控制的运动微分方程,结合线性二次型最优控制理论（LQR）,用MATLAB编制相应的动态仿真程序进行动态仿真.研究结果表明：设置粘弹性阻尼器隔震结构采用混合控制是有效的,结构的隔震层相对位移和顶层位移反应大大降低.     

基于磁流变阻尼器的车辆悬架振动优化控制

针对磁流变(MR)阻尼器所固有的高度非线性特性,提出运用神经网络技术建立MR阻尼器的神经网络模型来模拟其逆向动特性,即给定MR阻尼器的位移、速度和期望输出力,预测所需的输入电压.同时将该逆模型与LQR主动控制方法结合形成闭环反馈控制,从而建立起基于MR阻尼器的车辆悬架半主动控制.仿真结果表明,这种半主动控制策略是可行的,较被动悬架系统其减振效果得到明显改善.     

动态时滞系统的最优控制

针对同时存在状态时滞和控制输入时滞的状态空间模型的线性系统和一个积分二次型成本函数,研究了其最优控制问题.采用Lyapunov稳定性定理,导出了闭环系统二次稳定和保证成本函数极小值的LQ(linearquadratic)控制器存在的一个充分条件.为该类系统的LQ控制器设计提供了一种理论方法.     

基于联合时频分析的设备状态评估方法

在机电设备状态评估过程中,提出了一种基于联合时频分析的振动、噪声信号测量与分析方法.该方法可以通过综合利用机电设备运行过程中的振动与噪声信号中的有用信息,完成对整机运行状态评估.最后,以某舰船的电机作为实验对象,构建一套振动和噪声测量系统,并运用戈勃变换对所测得的振动和噪声信号进行联合时频分析,从而得到电机真实的运行状态.实验结果表明所提出的测量与分析方法是正确有效的.     

多元比值系统最优控制的提法与建模方法

本文在状态空间描述意义下讨论多元比值系统最优控制问题的提法，文中在阐述多元比值系统最优控制问题的基础上，建立了规范结构最优控制模型，并对建模方法作了讨论。     

基于模拟退火算法的汽车悬架最优控制研究

设计了一种基于模拟退火算法优化常规线性二次最优控制器权值矩阵的方法。利用该算法的随机搜索特点,以主动悬架性能指标为目标函数对权值矩阵进行优化设计,提高了LQR控制器的设计效率和控制性能,解决了常规线性二次最优控制器的权值矩阵确定问题。应用该方法进行了汽车悬架主动控制仿真。研究结果表明:基于模拟退火算法优化的LQR控制器的汽车主动悬架相对于应用常规LQR控制器的主动悬架和被动悬架,能够大大改善主动悬架的性能;同时在充分利用常规LQR控制器优势的基础上,改善了其权值矩阵确定存在的问题。     

起重机小车吊重动力学系统状态空间重构

为获得桥门式起重机吊重摆角和摆角角速度等系统状态变量,计算得到状态观测器与小车吊重系统输出的差值,再经过观测器的增益向量调节送至观测器的反馈输入端.在系统参数确定时,观测器的极点位置是影响观测时间的主要参数.为了使观测器精确重构状态变量,将观测器的极点配置在复平面负实轴上,观测器极点分布与观测时间关系曲线的平缓变化区域.     

基于改进小波变换方法的混沌信号去噪研究

针对混沌信号和噪声频谱互相重叠,传统方法难以实现有效滤波这一问题,提出一种改进的小波去噪方法.该方法采用参数加权法构造信号,将小波分解系数进行阈值处理,通过循环迭代,利用序列中包含的有效信息,将有用信号提取出来.仿真结果表明,利用改进小波变换去噪方法改善了混沌时间序列的预测结果,证明了该方法的有效性.     

Soft-Sensing Method with Online Correction Based on Semi-Supervised Learning

Soft sensing has been widely used in chemical industry to build an online monitor of the variables which are unmeasurable online or measurable online but with a high cost. One inherent difficulty is insufficiency of the training samples because the labeled data are limited. Besides, the traditional soft-sensing structure has no online correction mechanism. The forecasting result may be incorrect if the working condition is changed. In this work, a semi-supervised learning(SSL) method is proposed to build the soft-sensing model by use of the unlabeled data. Meanwhile, an online correction mechanism is proposed to establish a soft-sensing approach. The mechanism estimates the input variables at each step by a prediction model and calibrates the output variables by a compensation model. The experimental results show that the proposed method has better prediction accuracy and generalization ability than other approaches.     

Technique of Probability Density Function Shape Control for Nonlinear Stochastic Systems

The shape control of probability density function(PDF) of the system state is an important topic in stochastic systems. In this paper, we propose a control technique for PDF shape of the state variable in nonlinear stochastic systems. Firstly, we derive and prove the form of the controller by investigating the Fokker-PlanckKolmogorov(FPK) equation arising from the stochastic system. Secondly, an approach for getting approximate solution of the FPK equation is provided. A special function including some parameters is taken as the approximate stationary solution of the FPK equation. We use nonlinear least square method to solve the parameters in the function, and capture the approximate solution of the FPK equation. Substituting the approximate solution into the form of the controller, we can acquire the PDF shape controller. Lastly, some example simulations are conducted to verify the algorithm.     

基于状态观测器的单相逆变电源控制技术研究

文章基于单相逆变电源的数学模型,设计了能保证系统渐进稳定的控制率,同时利用观测器观测控制率中的部分状态变量,在理论分析的基础上进行了实验研究。实验结果验证了控制方法的有效性。     

Guaranteed Cost Iterative Learning Control for Multi-Phase Batch Processes

Batch process is a typical multi-phase process. Due to the interaction between the phases of the batch process, high precision control in a single phase cannot guarantee high precision control of the whole batch process. In order to solve this problem, the guaranteed cost iterative learning control (ILC) of multi-phase batch processes is studied in this paper. Firstly, through introducing the output error, the state error and the extended information, the multi-phase batch process is transformed into an equivalent 2D switched system which has different dimensions. In addition, under the measurable condition, the guaranteed cost iterative learning control law with extended information is designed. The proposed control law ensures not only the stability of the system but also the optimal control performance. Next, in order to study the stability of the system and the minimum running time under the condition of stable running, the multi-Lyapunov function method is used. By means of the average dwell time method, the sufficient conditions ensuring system to be exponentially stable are given in the form of linear matrix inequality (LMI). Finally, the injection molding process is taken as an example to make simulation, which shows the feasibility and effectiveness of the proposed method.     

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公路建设对自然生态系统造成了负面影响，为了将其对环造的影响降到最低，恢复项目环境影响区建设前的生态状况，使土地被赋予符合可持续发展的新用途，必须进行景观生态重建。本文立足中国国情，借鉴国外公路、矿区景观生态重建的经验，结合可持续发展的原则，论述了公路景观生态重建过程中应注意的若干问题，包括景观生态重建的原则、景观生态重建的实施体系和建立重建效果评价指标体系等，力求为国内公路的景观生态重建提供依据。     

数字控制系统中的微分器

为了抑制微分器噪声输出和提高信噪比,文中列出了几种微分器的数值算法,并进而总结为一个计算公式。根据模拟电路经离散化得到的脉冲传递函数,既可作为带有低通滤波性能的微分器,又可作为微分状态估计器。本文所述的微分器无论在结构、计算速度等方面均优于一般状态空间方法设计的状态估计器。     

铁道车辆蛇行稳定性主动控制综述

为了抑制蛇行运动,提高列车临界速度,针对铁道车辆特殊的轮轨自激振动系统综述了蛇行稳定性主动控制的总体结构形式、控制目标、控制算法、测量系统、作动系统、试验验证等关键环节的研究进展;概括了稳定性控制的典型结构形式及其各自的特点;根据不同运用场景,归纳了稳定性主动控制的主要目标,梳理了稳定性控制的主要算法以及优缺点;分析了不同反馈量测量方法的可行性和可靠性,研究了作动器动态特性对控制效果的影响;给出了稳定性控制的试验研究方法,展望了未来蛇行稳定性主动控制在算法设计、失效安全等方面的研究重点。研究结果表明:在蛇行稳定性主动控制研究中,控制方式和算法的选取要同时考虑控制目标的不同;除了高轮轨匹配等效锥度下的二次蛇行稳定性控制之外,控制目标应同时考虑低轮轨匹配等效锥度下的一次蛇行稳定性控制;控制方式应尽量简单、可靠、易于实施,且对测量系统的要求要小;测量系统也应尽量简单可测,以减小随机扰动和噪声对测量结果可靠性的影响;作动器响应时间及其时滞补偿方法共同决定了蛇行稳定性主动控制的实用效能;控制系统失效不能影响列车的运行安全,这是决定主动控制能否推广应用的关键。      

统计能量法及其在提速客车噪声预测中的应用

为了预测提速客车内部噪声能量分布及噪声传递路径，用统计能量法对其进行了分析，讨论了统计能量法分析复杂振声系统的基本原理及稳态振声系统统计能量分析的基本方程．以唐山车辆厂提速客车为应用实例，获得了车内总的声功率在车底架、窗玻璃等主要传递路径上的能量分布，并给出了车窗双层玻璃不同厚度的高频响应以及车底架地板涂抹阻尼材料吸收低频声能的机理的治理措施。