自适应模型预测控制的车道保持控制策略

建立车辆侧向动力学模块、车辆传感模块、道路曲率预瞄模块.在传统模型预测控制(MPC)算法的基础上,利用辛普森法则,结合车道保持优化性能指标和系统约束,设计基于自适应模型预测控制的车道保持控制策略.在Simulink环境下,将其与基于传统模型预测控制器进行比较分析.仿真结果表明:相较于模型预测控制,自适应MPC能够在各控制周期实现车辆模型更新,在强非线性工况下具备较好的鲁棒性,进而能够保证行车安全的前提下,获取较好的乘坐舒适性.     

船舶自动舵的研究

给出了用适应式ＰＩＤ及Ｈ∞鲁棒控制算法实现的船舶自动舵的研究结果；自动舵具有保持航向和航迹功能；适应式ＰＩＤ算法是根据船舶流行时的天气、海况、负载及航偏角大小改变ＰＩＤ比例、积分、微分系数以适应船舶航行需求；Ｈ∞鲁棒控制算法是藉助ＭＡＴＬＡＢ软件包的鲁棒控制工具箱，应用Ｈ∞控制理论的Ｓ／Ｔ／ＫＳ混合灵敏度问题设计船舶航向保持控制器；航迹算法采用自动航行方式以使船舶始终航行在计划航线的允许偏差带内；     

卫星编队的管道模型预测控制方法研究

提出一种针对静止轨道卫星编队构型保持的管道模型预测控制策略.利用CWH方程,构建了轨道相对运动模型.通过构建误差管道,设计鲁棒模型预测控制器,解决了模型失配所导致的不确定性问题.在Matlab/Simulink中搭建了系统仿真模型并进行了构型保持仿真.仿真结果显示,所设计的控制器能够很好地克服空间干扰以及模型失配所带来的不确定性,实现卫星编队的构型保持.      

基于侧推力最小原则的船舶动力定位控制

针对动力定位船舶的位置保持作业,基于侧推力最小原则,设计了艏向控制器和位置保持控制器.根据单摆在势场中的运动原理,利用滑模技术分别针对船舶的纵荡和艏向设计控制器,以使船舶与设定点保持固定距离,并且艏向始终正对环境力.研究了非线性无源状态观测器,对船舶的高频运动进行滤波并对船舶的运动速度进行估计,将状态反馈问题转换为输出反馈问题.仿真结果表明:该控制器无横向力输出,且转艏力矩很小,证明了该控制器的有效性.     

基于模糊PID的质子交换膜燃料电池输出电压控制

为了保持质子交换膜燃料电池(PEMFC)的输出电压稳定,该文提出了一种电压动态控制模型.设计了一种自适应模糊比例积分微分(PID)控制器.通过3个模糊控制器实时地整定PID控制器参数.当电池负载发生变化时,通过调节氢气流速控制PEMFC电堆的输出电压.仿真结果表明,所建模型能较好地反映PEMFC的动态性能.与PID控制器相比,自适应模糊PID控制器可以使电池的输出电压快速平滑地过渡到设定值.     

航向保持系统简捷非线性鲁棒控制

为克服船舶航向保持控制系统中传统Backstepping设计方法易产生静差及设计过程过于复杂等不足,提出一种把带积分项的Backstepping方法与闭环增益成形算法相结合的简捷非线性鲁棒控制器设计方案.理论分析和系统仿真结果均表明,通过该方案设计出的控制器可使船舶航向零误差渐近稳定,同时设计过程简捷,控制器结构简单且具有较强的鲁棒性.     

区间Ⅱ型变论域自适应模糊逻辑控制器

在变论域自适应模糊控制方法的基础上,结合Ⅱ型模糊集较强的鲁棒性和处理不确定性问题的能力,设计了一种区间Ⅱ型变论域自适应模糊逻辑控制器.为了使控制器保持在最优状态,采用粒子群优化算法来优化隶属度函数;然后由Lyapunov方法证明了区间Ⅱ型变论域自适应模糊逻辑控制器的稳定性.对Duffing系统和1维6卷混沌系统的仿真表明,区间Ⅱ型变论域自适应模糊逻辑控制器可以很好地跟踪参考信号,较之变论域模糊逻辑控制器,其可以有效地防止抖震且控制量较小.     

一种基于精确反馈线性化的非线性鲁棒控制器

基于精确反馈线性化原理将非线性数学模型线性化，然后用闭环增益成形算法设计出鲁棒精确反馈线性化控制器，并将之用于船舶自动舵的航向保持方案中，用Matlab的Simulink进行了名义模型、摄动模型和不同海况干扰等多方面的仿真研究，最后将结果与基于LQR的精确反馈线性化控制器的仿真结果进行较，得出本研究具有设计简单、物理意义明确和控制器鲁棒性较强的优点。     

带有执行器的船舶航向控制反馈线性化设计

针对带有执行机构的船舶航向保持控制系统，采用输入．状态反馈线性化方法设计控制器．由于船舶航向保持控制系统数学模型满足“三角形系统”的形式，可以直接得到反馈线性化的充分必要条件，可以避免反馈线性化理论中复杂对合条件的验证．基于该控制器，可以使得偏航船舶以指数渐进镇定于设定航向．并以大连海事大学远洋实习船“育龙”号为例，利用Matlab的Simulink工具箱进行了仿真研究，对所提出的控制器进行了验证．     

TCP网络的非线性自适应滑模控制

针对TCP网络存在网络参数高度变化和UDP流的情况,提出了两种非线性自适应滑模控制算法.考虑到系统不确定的上界很难获得,针对系统不确定的上界设计了一种自适应滑模控制器.由于使用了符号函数,该算法不能有效地抑制抖振.为此,设计了一种直接对不确定进行自适应的滑模控制器.仿真结果表明,对不确定的上界自适应的滑模控制器优于对上界自适应的滑模控制器,对上界自适应的滑模控制器优于PI控制器.     

船舶航迹保持的神经网络控制器研究

提出一种船舶航迹保持在线神经网络控制器。该控制器能解决精确的船舶动态模型难以建立的问题,能用舵角同时控制航迹偏差和航向偏差,能通过对控制精度的直接计算来自动地在线训练学习而不需离线训练学习过程。计算机仿真结果表明了该控制器训练方法的有效性和控制的鲁棒性。     

船舶航向非线性系统自适应模糊补偿控制

摘要： 研究了船舶直航和谐波航向控制问题.基于Lyapunov稳定性理论,将自适应模糊补偿技术应用到船舶航向非线性响应模型中,利用万能逼近定理构造模糊系统逼近系统中的未知非线性,提出了一种基于自适应模糊补偿且带有物理约束二阶滤波器的鲁棒跟踪控制器.运动响应模型考虑了建模误差和外界干扰,模糊系统能有效地逼近非线性系统,控制器能够准确地跟踪预设航向和转首角速度.舵角控制结合舵机伺服系统模型,操舵情况符合物理现实. 数值仿真在相同控制参数下与传统比例 微分(PD)控制作比较,结果验证了自适应模糊控制器的有效性和优越性.     

基于模糊航向制导的AUV航迹控制方法研究

提出了基于模糊航向制导的水下机器人间接航迹控制方法，航向制导环采用模糊算法进行最优艏向实时解算，再以此艏向作为期望航向进行航向控制；为提高系统的鲁棒性和自适应性能，航向控制环采用滑模控制器，最终实现AUV的航迹跟踪，最后，根据此方法进行了航迹跟踪试验，结果表明模糊艏向解算器的航迹控制精度要大大高于PID艏向解算器，并且设计方法易于理解，便于工程设计和应用。     

船舶拖缆作业时的循线航行和定点定位控制

针对拖缆作业船舶在进行循线航行和定点定位时受到的海洋环境力和拖缆拉力,建立了船舶、拖缆和拖体三者之间耦合的运动数学模型.因其控制系统具有较强的非线性,单独使用模糊控制效果不够理想,所以设计了Fuzzy-PID(Proportion Integration Differentiation)合成控制器.该控制器包含3个模块:大误差切换至Fuzzy控制模块;小误差切换至Fuzzy-I控制模块;微误差切换至Fuzzy-PID控制模块.仿真给出了船舶在扰动情况下循线拖曳时的拖体轨迹,并通过定点定位控制验证了该控制器具有更强的抗干扰性和鲁棒性,能够实现较高精度的定位控制.     

一种新的模糊自适应控制方法

针对未知的非线性不确定系统,提出了一种基于广义模糊双曲正切模型的模糊自适应控制方法·该方法采用广义模糊双曲正切模型作为未知的非线性对象的辨识器,以此为模糊自适应控制器提供参数自调整必需的梯度信息·通过与其他的辨识器比较,说明了广义模糊双曲正切模型辨识器具有辨识参数少,辨识复杂性较小,易于提高逼近精度的优点·自适应控制器的梯度算法使被控对象的输出能很好地跟踪期望输出·仿真结果表明,此控制方案对未知的非线性系统的输入有很强的自适应跟踪能力·     

不确定Duffing混沌系统的自适应跟踪控制

研究了连续时间Duffing混沌系统在具有不确定性扰动时的自适应跟踪控制问题．基于稳定性理论,在系统存在有界扰动但扰动的界大小未知时,采用自适应控制方法,构造出一个自适应控制器,可实现系统的状态渐近跟踪预先给定的轨线．仿真进一步说明了该控制器的有效性．     

用于壁板结构多模态振动主动控制的改进最小控制合成(MCS)算法

针对压电壁板结构,引入具有良好非线性控制性能的最小控制合成(minimal controller synthesis,MCS)算法来抑制其振动.鉴于标准的MCS算法在快速扰动下缺乏稳定性,为进一步提高其控制效果,构造了一种新的自适应补偿因子,形成了改进MCS算法-IMCS算法,并通过波波夫准则验证了该控制系统的稳定性.选取LQR(linear quadratic regulator)控制作为参考模型,分别施加宽频随机扰动和前2阶正弦混合脉冲激励,分析比较了IMCS算法和标准MCS算法的控制效果、自适应增益因子和跟踪误差.仿真结果表明,IMCS算法具有更快的收敛速度和更小的跟踪误差;多模态扰动实验结果表明,当存在外部非线性扰动时,IMCS算法具有更好的控制效果和鲁棒性.     

转子电阻未知时感应电机的一种自适应控制方法

提出了一种新型的非线性自适应跟踪控制方法,用于解决转子电阻未知,转子磁链需要观测时感应电机的高性能调速问题。控制系统的设计基于两相静止坐标系,针对电流跟随型逆变器情形,采用了Ｌｙａｐｕｎｏｖ型自适应机制。引入一定的近似处理后,转子电阻的估计方程简化为一阶动态方程。磁链自适应观测器中的非线性修正项除考虑转速跟踪误差的影响外,还考虑了转子电阻估计误差和磁链观测误差的影响。证明了控制系统的稳定性和跟踪性,并且给出了仿真结果。