控制学科在环的主动悬架多学科设计优化

基于多学科设计优化的思想,提出一种控制学科在环的多学科设计优化方法,将控制学科纳入系统的优化回路内,可以充分考虑系统的结构设计和控制学科之间的协同作用,以实现更好的整体优化效果.以主动悬架的设计优化为例,建立了1/4车辆主动悬架模型和LQG控制器模型,并基于多学科可行法的优化框架,进行多学科分析,对结构参数和控制器参数同时进行优化.优化结果表明,该方法能协调悬架动力学和控制学科之间的耦合关系,获取整体最优解.优化后的主动悬架在保证悬架工作空间和轮胎变形在一定的范围内,且不消耗更多能量的前提下,使车身加速度均方根值降低了27%.      

正装优化法确定斜拉桥合理施工状态

为确定斜拉桥的合理施工状态,使其成桥后达到理想成桥状态,采用正装优化法,建立索力优化的二次规划模型,并在模型中引入加权系数来更好地实现多目标控制参数的调整,使理想成桥状态下控制目标的不闭合差降至最低.运用该正装优化法对仙桃汉江公路大桥的施工张拉索力进行了优化计算.结果表明,该方法力学概念明确、计算速度快,克服了倒拆法等确定施工状态时难以闭合的弊端.     

基于切换控制的均匀液位控制

过程工业中常常提出均匀液位控制问题,即在保证液位不出界的前提下,使输出流量尽可能平缓.对于此类受限控制问题,模型预测控制可以取得满意效果,但在线优化的复杂性又阻碍了算法在实际中的推广.基于模型预测控制,提出了一种通过调整预测时间域长度来处理液位约束的方法,加上对未知扰动的估计算法,最终推出切换PI控制律.该方法既简化了在线优化过程,又增强了对随机扰动的适应性,已成功地应用于甘肃金川集团公司6 kt磨浮系统中.     

基于特殊二进制编码的自学习模糊遗传算法

为了提高自适应遗传算法(AGA:Adaptive Genetic Algorithm)的鲁棒性,并使之更有效地求解属于NP难类型的组合优化问题,提出了一种自学习模糊自适应遗传算法.该混合算法利用一个特殊二进编码标准GA在线学习AGA运行特性;通过强化学习方式自动设计和调整模糊知识系统,基于GA的自学习模糊技术可以获取AGA所需的优化模糊系统.仿真试验演示了采用所提出自动化方式设计的动态参数AGA系统及其自学习结果.试验结果表明,该算法可以用于解决类似于旅行商问题的组合优化问题.     

非线性系统的分层优化预测控制

提出了一种基于分层优化策略和动态最优控制解法的非线性系统预测控制算法,该方法大大减小了在线计算量,使实时控制成为可能.给出了详尽的理论推导,以一个仿真算例证明了算法的正确、可行与有效性.     

静态结构化不确定性极小极大控制在网络中的应用

研究了具有静态结构化不确定性时滞系统的极小极大鲁棒控制问题.针对乘时二次型性能指标,运用Lyapunov方法得到极小极大鲁棒控制器的存在条件,并引入凸优化算法求解控制器最优参数和性能指标的最小上界.最后,将该算法应用于带有时滞因素的TCP网络拥塞控制中,使路由器的队列长度能够更快地收敛于期望值,并且稳态时的振荡很小.通过与其他方法的比较,说明了该方法在实际应用中的有效性与优越性.     

基于凸优化的城轨列车车载复合储能控制系统优化方法

针对城轨列车复合储能系统的功率匹配不佳、能量利用率不高等问题,提出了一种凸优化能量控制策略.通过建立主动式复合储系统,进行系统模型的凸优化,以电池SOC和成本为目标函数,进行最优化分析,利用MATLAB进行仿真.仿真结果表明：该方法得到了全局最优能耗成本,电池的SOC达到最优,使整车的系统能量利用率提升9.6%,降低了系统的能耗,提高了整车经济性和稳定性.     

模糊环境下的供应链库存决策问题研究

针对由一个中心仓库、一个分销中心和多个零售商组成的三级分销系统,研究了模糊环境下该分销系统的库存决策问题,建立了分销系统的总成本与服务水平的集成优化模型.目的是确立中心仓库、分销中心和零售商的最经济的订货批量,从而使分销系统的模糊总成本最小.最后,通过数值方法求解了此模型.     

无人直升机自抗扰自适应轨迹跟踪混合控制

为满足无人直升机高精度轨迹跟踪的控制需求,并降低直升机动力学模型误差对飞行控制器飞行控制效果产生的影响,提出自抗扰自适应直升机混合控制.该控制器的内环控制采用模型跟随自适应控制,通过使用动量反向传播算法(MOBP)对该内环控制参数进行实时优化.通过使用自抗扰控制(ADRC)对直升机的水平速度进行控制.仿真结果表明,该混合控制器能够实现直升机对预定轨迹的跟踪.相对PID和级联ADRC控制,该控制器具有更好的抗扰性和鲁棒性.通过在200 kg级的专业植保无人直升机XV-2上搭载所提出的控制器,使其自主飞行轨迹跟踪控制的均方根误差在0.6 m以内.     

基于PSO的自抗扰飞行控制律参数优化方法

提出了一种基于粒子群优化(PSO)的自抗扰(ADRC)超机动飞行控制律参数优化方法.分析了自抗扰超机动飞行控制律的参数取值和调节问题,讨论了扩张状态观测器(ESO)中非线性函数的系数对系统性能的影响,并给出了系统的性能指标函数.在给定的参数范围内,采用标准的PSO算法对ESO中非线性函数的系数进行了参数优化,优化结果表明:这种算法可以按性能指标搜索到近似的最优参数.采用该算法得到的参数对超机动飞行控制律进行了数字仿真.仿真结果表明:控制律具有良好的动态和稳态性能,该参数优化方法是有效的.     

逆推法实现轧钢加热炉的优化控制

利用机理分析方法建立并改进轧钢加热炉中钢坯温度的预报模型,得出一定条件下炉温分布与钢温变化惟一对应的特点,据此提出一种以优化钢坯升温曲线来逆推炉温分布的新方法.这种逆推法更加有利于实现多目标的优化.对钢坯升温优化模型中目标函数及约束条件进行分析,更全面地兼顾了钢坯质量与节能,使炉温设定更符合生产目标.该方法在优化问题的求解方面更为简单,运算速度更快,更利于实时控制.     

广义T-S模糊系统的非脆弱保代价控制

对于给定的系统,在控制器存在可加摄动的情况下,通过并行分配补偿的方法设计了状态反馈最优保代价控制器,使系统不仅渐近稳定而且具有最小性能指标上界.基于线性矩阵不等式处理的方法,给出了该控制器存在的充分条件;通过建立和求解一个凸优化问题,给出最优非脆弱保代价控制器的设计方法,最后通过算例显示了所给方法的有效性.     

生料浆制备过程的优化控制软件

针对生料浆制备过程,研究了该过程的优化控制方法,根据优化控制方法,研发了生料浆制备过程的优化控制软件.优化控制软件由优化软件、过程控制软件和监控画面等组成.描述了优化控制软件的结构、功能、程序流程图以及软件界面等内容.     

张骥《关学宗传》的学术史意义

为了提高拓扑优化在实际工程应用中的速度,将一种基于拓扑灵敏度的拓扑优化算法与免组装有限元法结合,对汽车悬架控制臂进行多工况拓扑优化.该方法使用一致的体素单元划分网格,用压缩共轭梯度法(DCG)加速有限元的求解,得到结构的应力和应变场,从而获得拓扑灵敏度场,用来控制结构拓扑变化.通过添加多工况优化以及加工约束功能,使该方法更符合工程应用的要求.通过对比,该方法和商用软件能够获得性能接近、形状相似的优化结构,而整个优化过程的速度有显著提高.     

基于粒子群算法的快速路投资优化方法

从投资影响交通网络容量出发,提出一种新的以元胞传输模型CTM(cell transit model)理论为基础的快速路投资优化方法.首先,对元胞传输模型进行改进以实现局部匝道控制;其次,利用粒子群智能优化方法,构造了元胞通行能力优化问题的粒子群表达方法;并定义了总行车里程(TDT)和系统总延误(TD)作为衡量快速路系统的性能指标.计算结果显示投资前TDT为12 004 874m,TD为3 582 405.1s,投资后TDT为13 128 283m,TD为3 537 468.7s,总行车里程投资后较投资前增加了1 123 409m,总延误投资后较投资前减少了44 936.4s.结果分析表明,新优化方法使总行车里程显著增长,使系统总延误显著降低,提高了整个路网性能.该投资优化方法可以较好地解决快速路投资优化问题.     

基于状态反馈H∞控制的水电机组鲁棒调速器

针对轴流转浆式双调节水轮机的特点,提出了一种双调节水轮机的优化控制方法,该方法基于状态反馈H∞控制理论,利用求取线性矩阵不等式完成系统优化控制设计.它可以使得在扰动下水轮发电机组的导叶与浆叶的位置按照各自的优化控制规律进行调整,从而使水力过渡过程达到优化.仿真结果表明提出的控制方案可使系统的扰动特性得到明显改善,同时也使系统具有较强的鲁棒性.     

利用遗传算法实现CMOS组合电路静态功耗优化

面向基于标准单元的CMOS组合电路,利用输入向量控制技术,采用遗传算法作为求解手段,建立了CMOS组合电路静态功耗优化环境.在遗传算法中利用电路状态差异度作为适应度函数,求解使电路静态功耗最小的输入向量.实验结果表明,使用该方法能明显优化静态功耗,运行时间合理,不需要进行HSpice模拟,摆脱了对目标工艺的依赖.     

LQR优化的BP神经网络PID控制器设计

针对传统神经网络PID(比例 积分 微分)控制器和传统线性二次调节器(LQR)优化型PID控制器对无刷直流电机转速控制恢复时间长及抗干扰性较差等问题, 提出一种LQR优化的BP神经网络PID控制器, 用于无刷直流电机的转速控制. 首先, 利用BP神经网络对PID增益进行调节, 提高控制器的动态适应性和鲁棒性； 然后, 采用LQR优化BP神经网络最优输出, 使其更接近目标PID增益. 仿真结果表明, 该控制器有效提高了响应速度, 减小了稳态误差并增强了抗干扰能力.     

基于动态优化的多模型广义预测控制器设计

针对工业控制过程中广泛存在系统参数突变的问题,将多模型切换的广义预测控制器引至动态优化策略下的分层式控制系统中,设计了基于动态优化的多模型广义预测控制器.该模型预测控制结构以获取最大经济效益为目标,上层结构对经济目标函数进行动态优化,得到使经济利益最大的关键变量设定值;下层结构中MPC层采用多模型广义预测控制器代替传统单模型广义预测控制器追踪上层得到的设定值,即采用多个固定模型和自适应模型并行辨识系统的动态特性,提高系统暂态性能和模型参数跳变时系统的调节能力;底层为PID控制器用于抑制过程中的扰动.通过仿真验证了该方法的可行性和有效性.     

大型油压机的多泵组合控制系统优化设计

为了实现对大型油压机换向时压力的控制,减少对压机的冲击,提出采用定量泵和比例变量泵多泵组合控制系统设计的方法.利用MATLAB数学建模和仿真,对油泵的动态性能做出分析,确定分时启动油泵的优化时间,使输出流量近似于正弦曲线.该控制系统有效地降低了对大型油压机的冲击,具有稳定性、节能性及降低经济成本等多方面的优势.