基于状态反馈的四轮转向汽车LQR优化控制

为了提高汽车的操纵稳定性,以4轮转向(4WS)汽车为研究对象,建立了2自由度系统的数学模型和状态方程。并以横摆角速度和侧偏角为优化目标,设计了线性二次型调节器(LQR)。通过质心侧偏角和横摆角速度的共同反馈,控制汽车后轮转角,实现4WS控制。在MATLAB/Simulink环境下完成了传统前轮转向汽车、零侧偏角比例控制及LQR控制的4WS汽车仿真。结果表明,相对于其他控制策略,基于状态反馈的LQR优化控制能够改善汽车的操纵稳定性,但不能够既将汽车的质心侧偏角降到基本为零,同时又保证横摆角速度处于理想状态。因此,汽车动力学集成控制将是未来汽车发展的重要方向。     

倒立摆控制的设计与仿真

针对倒立摆的稳定控制问题,阐述了二阶倒立摆的数学模型,采用线性二次最优控制理论,设计了倒立摆控制系统的线性二次型调节器和线性二次型输出器,使倒立摆系统闭环稳定。在Matlab 6.5环境下,对倒立摆系统在两种控制器作用下的控制过程进行仿真.结果表明,在非线性控制问题中,线性二次型输出器与线性二次型调节器相比,对倒立摆系统的控制更有优势。     

基于多指标非线性控制的单级倒立摆控制

针对单级倒立摆的稳定性问题,建立了单级倒立摆系统的四阶非线性数学模型,运用多指标非线性控制方法,设计了一个多指标的非线性控制器,并借助于系统特征根配置的方法,整定了该控制器中的c、k参数,实现了小车的水平位置和摆杆角度的稳定控制．最后,同时对线性最优二次型调节器和多指标非线性控制进行仿真对比,仿真表明：与线性最优二次型调节器相比,多指标非线性控制方法在控制效果上更为令人满意．     

基于改进LQR方法的汽车横摆稳定性控制研究

为提高极限工况下汽车行驶的横摆稳定性,提出了一种改进的LQR横摆稳定性控制方法,考虑了路面附着极限的影响。在轮胎特性处于线性区域时,以二自由度线性模型作为参考模型,其稳态横摆角速度及质心侧偏角作为理想状态,当轮胎特性处于非线性区域时,以由路面附着系数决定的横摆角速度作为理想状态。根据线性二次型调节器(LQR)理论计算出维持汽车稳定所需要施加的附加横摆力矩。最后利用所建立的七自由度非线性模型,在正弦转向输入以及单移线工况下对控制方法进行了仿真验证,结果表明所设计的算法能够合理地控制横摆角速度及质心侧偏角,提高行驶的横摆稳定性。     

飞机起落架半主动控制系统的控制方法研究

利用磁流变阻尼器对起落架悬架系统进行半主动控制,将以前经常研究的二自由度起落架系统转换到一个考虑到反弹、着陆冲击时的俯仰和滚转运动的三自由度飞机系统来研究,能更好地模拟飞机的两个主起落架和前起落架轮的连续触地着陆的真实情况。磁流变阻尼器的半主动控制策略分别使用二种不同的控制器,即线性二次型调节器(LQR)和鲁棒控制器。斯宾塞模型用来预测的磁流变(MR)阻尼器的动力特性。对控制器在减少响应加速度和速度时的性能进行比较分析。仿真结果验证了飞机在着陆过程中受到干扰时鲁棒控制能提供较好的控制效果。     

三自由度直升机多模型LQR控制方法

针对三自由度直升机模型,为实现快速准确的跟踪控制,在现有线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulafor,LQR)最优控制理论的基础上,利用多模型切换控制的思想,建立多个模型,设计多模型LQR控制器,选择最贴近当前状态的模型,并将其所对应的控制量作用于直升机模型。MATLAB仿真及实物控制结果显示,控制响应时间缩短,跟踪误差减小,表明该方法是有效的,可以提高跟踪控制的快速性和准确性。     

压电智能梁的状态相关LQR振动控制

为改善采用压电材料的智能梁的振动控制,提出了一个状态相关LQR（Linear Quadratic Regulator）控制方法,在离散时刻上依据状态选取主控模态,调整目标函数并更新增益矩阵,从而使主控模态具有较大的阻尼,数值计算了一悬臂梁和简支梁在不同初始条件下的响应,结果表明,该方法能够有效改善控制效果。     

液位系统的模糊和LQR切换控制器设计

为了克服液位系统模糊控制的不稳定性和线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)控制的模型不确定性,设计了模糊和LQR切换控制器;根据系统液位反馈值设计模糊、模糊和LQR加权以及LQR控制并切换策略,确保在液位稳定的情况下实现控制器之间的平稳切换,避免了模糊和LQR直接切换时出现液位大幅度波动现象,并在Quanser公司的储联罐实验平台上进行实验研究,结果表明,模糊与LQR切换过程中液位平稳上升,模糊和LQR切换控制器提高了液位系统响应速度和稳定性。     

基于避撞轨迹跟踪的车辆稳定性控制仿真研究

以四轮独立制动且前轮转向的车辆作为研究对象,运用模型预测轨迹跟踪控制方法跟踪五次多项式避撞轨迹,同时运用线性二次型调节器(LQR)方法确定期望附加横摆力矩,进而运用轮胎力优化分配方法对制动力进行分配,最终实现避撞轨迹跟踪过程的汽车稳定性控制.仿真结果表明,在较低附着系数路面,增加汽车横摆力矩控制有效提升了车辆在避撞轨迹...     

基于最优特征配置理论设计的电力系统励磁控制器

提出了基于最优特征值配置原理设计最优励磁控制器的方法。首先建立了单机－无穷大系统中发电机组的线性化模型,在此基础上出了系统的状态空间描述并按最优特征值配置的原理设计了状态反馈矩阵。仿真结果表明按特征值最优配置理论设计的控制器,不仅能使性能指标达到最优,而且避免了按线性二次型最优控制理论设计时状态权矩阵选择的困难。     

电力系统动态无功/电压优化控制的一种新算法

在动态无功／电压优化控制问题中，将不可导的控制变量动作次数约束条件和含有离散变量的功率平衡等式约束条件进行了可导化的等价转换．利用控制变量中的离散变量构造了二次罚函数并引入到原对偶内点法中，以实现离散变量在优化过程中的逐次归整，在此基础上，建立了完整的基于非线性内点法的动态无功／电压优化控制的数学模型．算例结果表明，该方法在动态无功／电压优化控制中的效率显著优于动态规划法和遗传算法，并且算法迭代次数不随网络规模增大而明显增大，同时该算法既适用于配电系统，也适用于输电系统．     

用于消除区域间电力系统内振荡的最优鲁棒模型匹配控制器的设计

在大型电力系统中存在有自生的甚低频系统振荡。它一旦产生,就会不断增强,从而导致发电机组丧失同步以致使系统解体。本文推出一种新颖的最优控制对策,用以消除低频振荡,而又不损伤鲁棒数值特性。数字模拟结果表明,所推出的控制器可作为消除低频振荡的有效手段。     

宽带码分多址系统预测线性二次型功率控制算法

从最优控制的角度出发，将宽带码分多址系统中的功率控制问题转化成线性二次型的形式，利用线性预测技术预测链路增益，求解基于预测的线性二次型最优功率配置，仿真结果表明，该算法在满足各用户服务质量要求的前提下，与传统算法相比，收敛速度提高了7%，而系统能够支持的用户数是传统算法的1.2倍左右。     

利用统一潮流控制器抑制电力系统低频振荡

随着电力系统的日益发展和复杂化，大电网中的低频振荡问题显得越来越突出。统一潮流控制器(UPFC)是灵活交流输电系统(FACTS)中功能最强、最具通用型的设备，若附加适当的控制。可提高系统的暂态稳定性，抑制系统的低频振荡。文中首先考虑到逆变器输出电压幅值和相位的调节以及直流电容的充放电过程，以一组非线性微分方程来建立UPFC的动态模型，给出了单机无穷大系统的状态方程。在此基础上应用线性最优控制理论构造出UPFC状态反馈线性最优控制器，有效地抑制了系统的低频振荡，并配合理论进行了仿真研究。     

电力系统事故恢复过程中的负荷有功分配

对电力系统恢复过程中缺电区域的电力负荷分配问题进行了分析研究．为了满足电力系统实时调度的要求,建立了考虑Ｎ－１断线安全约束的负荷有功分配线性规划模型,并编制了程序,进行了计算．计算表明,该模型的计算结果符合调度实际情况,能够应用于实际调度．     

大型水轮发电机多微机最优励磁控制

阐述新研制的多微机励磁控制器的基本结构、工作原理、主要功能和试验结果。该控制器采用最优控制技术并借助专家系统部分功能。动模试验及电站投运试验表明，各项性能指标优于国家标准，完全满足大型水轮发电机的运行要求。     

不确定柔性倒立摆系统鲁棒控制器设计

针对多变量、非线性、强耦合的柔性倒立摆系统的不确定性,设计了鲁棒LQR（Linear Quadratic Regulator）控制器,并在柔性连接倒立摆上进行了仿真实验。实验结果表明,该鲁棒LQR控制器比原有的LQR控制器具有更好的抗干扰能力和稳定性。     

基于占空比动态分配控制的并联交错CCM PFC变换器

为减小甚至消除均流过程对总输入电流及输出电压的扰动,以提高输入功率因数. 在平均电流控制策略的基础上,提出一种控制占空比在并联变换器内部动态分配的均流控制器,即只在并联变换器内部,根据其电流偏差程度进行占空比动态调节来实现均流. 同时,采用单DSP实现并联PFC变换器电感电流的均匀交错,以减小系统滤波器的体积和提高系统的效率. 以3个功率因数校正(PFC)变换器并联为例,利用提出的研究方案获得了良好的均流性能,并实现了并联PFC变换器电感电流的交错,减小了输入电流的高频纹波. 实验结果证明了该控制方案的正确性,为并联的大功率功率因数校正变换器的数字控制提供了解决方案.     

基于模型分解的车辆侧倾控制器设计

八自由度车辆模型所包含的控制量较多, 对其直接分析控制有一定的难度, 为此, 提出一种模型分解方法。将原有整车模型分解成3 部分, 使每部分模型包含的控制量较整车模型明显减少, 便于对每部分单独设计控制器。同时对分解后模型的车辆侧倾角及其速度部分, 使用线性二次型最优控制方法, 设计状态最优控制器实现车辆稳定性控制。计算结果表明, 该控制器具有较好的控制效果, 既降低了分解后模型的分析难度又保证了车体控制的精度。