基于多面体不变集的离线鲁棒预测控制器综合 被引量：13

1

作者 席裕庚 朱红林 李德伟 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期187-190,195,共5页

提出一种基于多面体不变集的离线鲁棒预测控制器综合算法.该算法离线确定一组反馈控制律及其对应的不变集,在线控制时根据当前状态所处的位置选择相应的控制律,不仅扩大了初始可行域,还能在一定程度上改善控制性能.仿真结果表明了采用... 提出一种基于多面体不变集的离线鲁棒预测控制器综合算法.该算法离线确定一组反馈控制律及其对应的不变集,在线控制时根据当前状态所处的位置选择相应的控制律,不仅扩大了初始可行域,还能在一定程度上改善控制性能.仿真结果表明了采用多面体不变集的优越性. 展开更多

关键词 鲁棒预测控制 多面体不变集 离线设计

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具有自适应噪声边界的Tube可达集鲁棒预测控制 被引量：9

2

作者 王超 张胜修 +1 位作者 秦伟伟 郑建飞 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期11-18,共8页

针对过程噪声设定边界与真实噪声边界失配的有界干扰离散线性不确定系统,提出一种具有自适应噪声边界的Tube可达集鲁棒模型预测控制方法.首先,该算法引入基于MIT规则的自适应集员滤波在线估计系统状态和噪声边界.其次,基于估计值,通过... 针对过程噪声设定边界与真实噪声边界失配的有界干扰离散线性不确定系统,提出一种具有自适应噪声边界的Tube可达集鲁棒模型预测控制方法.首先,该算法引入基于MIT规则的自适应集员滤波在线估计系统状态和噪声边界.其次,基于估计值,通过迭代自适应集员滤波的时间更新部分计算出预测时域内闭环不确定系统状态的可达集.最后,用可达集代替不变集并根据Tube鲁棒模型预测控制策略,给出了实际不确定系统的控制律,确保系统状态鲁棒渐近稳定,并收敛于终端干扰不变集.仿真结果验证了该控制方法的有效性. 展开更多

关键词 鲁棒模型预测控制 集员滤波 参数定界 可达集 多面体不变集

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多胞约束LPV系统多面体不变集RMPC算法 被引量：8

3

作者 王明昊 刘刚 +1 位作者 赵鹏涛 杨述华 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2013年第11期1661-1666,共6页

针对一类输入和输出受约束且具有多胞结构的离散LPV系统,提出一种基于多面体不变集的鲁棒模型预测控制(RMPC)算法.选取一系列收敛于原点的离散状态点,计算每个状态的反馈控制率,构建相应的多面体不变集.在每一个采样时刻,确定包含当前... 针对一类输入和输出受约束且具有多胞结构的离散LPV系统,提出一种基于多面体不变集的鲁棒模型预测控制(RMPC)算法.选取一系列收敛于原点的离散状态点,计算每个状态的反馈控制率,构建相应的多面体不变集.在每一个采样时刻,确定包含当前状态的最小多面体不变集,通过计算与相邻两个多面体不变集的位置关系,执行连续的状态反馈控制率.仿真结果表明,相比椭圆不变集离线RMPC算法,所提出算法扩大了系统的稳定区域,取得了保守性较小的结果. 展开更多

关键词 线性变参数 多面体不变集 鲁棒模型预测控制 椭圆不变集 离线

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非线性系统双模鲁棒预测控制:不变集切换方法 被引量：7

4

作者 赵敏 李少远 《系统科学与数学》 CSCD 北大核心 2007年第3期365-377,共13页

提出了一种基于不变集切换的非线性系统鲁棒预测控制算法,采用分段蕴含方法将非线性系统动态用一组线性变参数(LPV)系统动态包裹;计算出非线性系统的平衡面,对于每个LPV蕴含模型,针对相应的平衡点构造多面体不变集,得到覆盖非线性系统... 提出了一种基于不变集切换的非线性系统鲁棒预测控制算法,采用分段蕴含方法将非线性系统动态用一组线性变参数(LPV)系统动态包裹;计算出非线性系统的平衡面,对于每个LPV蕴含模型,针对相应的平衡点构造多面体不变集,得到覆盖非线性系统平衡面的一组相互重叠的不变集;在线根据系统当前状态所处的不变集和LPV区间切换控制律,最终保证闭环系统的稳定性。与传统的非线性预测控制相比,这种方法在构造不变集和确定控制律的计算都是离线进行,而在线只需根据当前状态切换控制律即可,从而避免了求解复杂的非凸非线性规划,在很大程度上降低了在线计算量。 展开更多

关键词 约束非线性系统 鲁棒预测控制 LPV蕴含 线性矩阵不等式 半定规划 多面体不变集

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基于Tube不变集的鲁棒模型预测控制

5

作者 邢丽娟 杨世忠 《控制工程》 CSCD 北大核心 2023年第11期2085-2090,共6页

针对具有持续有界扰动的线性变参数系统,设计一种基于Tube不变集的鲁棒模型预测控制算法。离线算法结合系统多胞体模型参数变化的影响,构建系统的Tube不变集。在对应标称模型状态变量的多面体不变集算法基础上,得到系统的多面体状态允... 针对具有持续有界扰动的线性变参数系统,设计一种基于Tube不变集的鲁棒模型预测控制算法。离线算法结合系统多胞体模型参数变化的影响,构建系统的Tube不变集。在对应标称模型状态变量的多面体不变集算法基础上,得到系统的多面体状态允许不变集序列。在线算法通过强控制优化得到标称模型系统的控制量,以得到符合实际控制过程的系统控制量,给出本算法的详细步骤和系统稳定性证明。仿真结果验证了本算法的有效性,表明本算法将持续有界扰动对系统的影响限制在Tube不变集中,实现了系统的快速稳定控制。 展开更多

关键词 Tube不变集 鲁棒模型预测控制 线性变参数系统 多胞体模型 多面体不变集

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一类离散不确定系统的Tube不变集离线鲁棒模型预测控制 被引量：3

6

作者 秦伟伟 马建军 +1 位作者 郑志强 刘刚 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2011年第3期307-312,共6页

针对一类输入和状态受限的离散线性不确定系统,提出了一种基于Tube不变集的离线鲁棒模型预测控制方法.首先针对输入和状态约束线性时不变标准系统,设计了改进的基于多面体不变集的离线模型预测控制算法,并证明了稳定性.其次对于存在未... 针对一类输入和状态受限的离散线性不确定系统,提出了一种基于Tube不变集的离线鲁棒模型预测控制方法.首先针对输入和状态约束线性时不变标准系统,设计了改进的基于多面体不变集的离线模型预测控制算法,并证明了稳定性.其次对于存在未知有界干扰的实际不确定系统,引入了Tube不变集策略,通过设计对应标准模型的最优控制序列和状态轨迹,给出了实际不确定系统的离线Tube不变集控制策略,保证系统状态鲁棒渐近稳定,并收敛于终端干扰不变集.仿真结果验证了该控制方法的有效性. 展开更多

关键词 离散不确定系统 Tube不变集 多面体不变集 鲁棒模型预测控制

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高超声速飞行器的离线双模预测控制方法 被引量：3

7

作者 高海燕 蔡远利 马宇 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期120-124,共5页

针对预测控制在高超声速飞行器控制中面临的在线计算时间问题,提出了离线双模预测控制方法。首先采用LQR方法设计无约束反馈控制增益,然后根据计算得到的控制增益和高超声速飞行器的约束条件计算多面体不变集,根据多参数二次规划解的性... 针对预测控制在高超声速飞行器控制中面临的在线计算时间问题,提出了离线双模预测控制方法。首先采用LQR方法设计无约束反馈控制增益,然后根据计算得到的控制增益和高超声速飞行器的约束条件计算多面体不变集,根据多参数二次规划解的性质将多面体不变集进行区域划分并计算相应区域的自由控制变量。在线时只需要搜索当前时刻状态所处的分区,极大地减小了在线计算时间,为高超声速飞行器的实时控制提供了保证。仿真试验表明,提出的方法在保持在线算法的控制性能的同时,极大减少了仿真运行时间,实现了高超声速飞行器的实时控制。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 双模预测控制 多参数二次规划 多面体不变集

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基于多面体不变集的变终端约束集RMPC 被引量：1

8

作者 秦伟伟 马建军 +1 位作者 李鹏 郑志强 《控制工程》 CSCD 北大核心 2011年第6期855-857,930,共4页

针对一类状态和输入受约束的多胞不确定线性时变系统,提出了一种基于多面体不变集的变终端约束集鲁棒模型预测控制算法。首先采用基于状态反馈增益的多面体不变集计算方法,给出了一种新的控制不变集序列构造方法,然后以控制不变集序列... 针对一类状态和输入受约束的多胞不确定线性时变系统,提出了一种基于多面体不变集的变终端约束集鲁棒模型预测控制算法。首先采用基于状态反馈增益的多面体不变集计算方法,给出了一种新的控制不变集序列构造方法,然后以控制不变集序列的并集作为终端约束集,结合在线优化和增益切换,实施变终端约束集双模鲁棒预测控制。该算法不仅有效地扩大了终端约束集,而且采用离线方式计算不变集序列降低了在线运算量。最后仿真结果验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 多面体不变集 控制不变集 双模预测控制 变终端约束集

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面向高超声速飞行器的新型复合神经网络预测控制方法 被引量：2

9

作者 马宇 蔡远利 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期28-34,65,共8页

针对高超声速飞行器(HV)受外界持续干扰影响以及非对称约束限制的问题,提出了一种基于神经网络的新型复合预测控制方法。首先,为了实现HV对攻角和控制信号这2类非对称约束的限制,利用多面体不变集处理非对称约束的能力,基于HV多个速度... 针对高超声速飞行器(HV)受外界持续干扰影响以及非对称约束限制的问题,提出了一种基于神经网络的新型复合预测控制方法。首先,为了实现HV对攻角和控制信号这2类非对称约束的限制,利用多面体不变集处理非对称约束的能力,基于HV多个速度和高度的离散点,构建多面体不变集序列,并设计HV标称纵向模型(无持续干扰)的标称预测控制器;然后,基于神经网络,设计自适应神经网络干扰观测器估计HV的速度、攻角、俯仰角速率3个回路的干扰,并获得补偿控制器,有效抑制持续干扰。仿真结果表明:在HV受到外界持续干扰以及非对称约束限制的情况下,该方法可保证高度跟踪误差和速度跟踪误差分别收敛到10-4 km和10-4 km/s的范围内,而无补偿控制方法的跟踪误差则会大幅度振荡。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 预测控制 神经网络 多面体不变集

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时变非线性不确定系统的鲁棒模型预测控制 被引量：2

10

作者 邢丽娟 杨世忠 《计算机仿真》 北大核心 2020年第11期245-249,共5页

针对系统同时具有时变非线性和参数不确定性的特点而难于实现快速稳定控制的问题,提出一种基于多胞体模型的鲁棒模型预测控制算法。离线时采用多胞体模型显式描述系统的参数不确定性,结合系统的时变非线性,由线性矩阵不等式优化得到系... 针对系统同时具有时变非线性和参数不确定性的特点而难于实现快速稳定控制的问题,提出一种基于多胞体模型的鲁棒模型预测控制算法。离线时采用多胞体模型显式描述系统的参数不确定性,结合系统的时变非线性,由线性矩阵不等式优化得到系统的最大控制律,并构建相应的多面体不变集序列。在线时根据系统状态变量在多面体不变集序列中的位置,采用插值优化得到实际控制律,实现系统的优化控制。通过控制仿真比较验证了所提算法的有效性。所提算法减少了系统的在线运算量,增强了系统的鲁棒性和控制效果,为时变非线性不确定系统的快速稳定控制提供一种可行的方法。 展开更多

关键词 时变非线性不确定系统 鲁棒模型预测控制 多胞体模型 线性矩阵不等式 多面体不变集

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基于最小衰减率多面体不变集的鲁棒模型预测控制 被引量：1

11

作者 杨世忠 邢丽娟 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2019年第1期74-79,共6页

针对一类具有输入输出约束的多胞体结构线性变参数系统,提出了一种基于最小衰减率多面体不变集的鲁棒模型预测控制算法,算法分为在线和离线两个部分.为增强系统控制效果,提高系统响应速度,离线算法首先采用寻求状态变量的最小衰减率的... 针对一类具有输入输出约束的多胞体结构线性变参数系统,提出了一种基于最小衰减率多面体不变集的鲁棒模型预测控制算法,算法分为在线和离线两个部分.为增强系统控制效果,提高系统响应速度,离线算法首先采用寻求状态变量的最小衰减率的方法优化出一系列状态变量及相应的状态反馈控制律,然后构建出相应的多面体不变集序列;在线算法根据当前实测状态变量,在多面体不变集序列内确定状态变量所处的最小多面体不变集,通过在线优化得出系统的控制输入.给出了鲁棒模型预测控制算法的详细步骤和系统的闭环稳定性证明.仿真结果验证了本算法的有效性,表明本算法使系统的闭环响应更为快速和稳定. 展开更多

关键词 线性变参数系统 鲁棒模型预测控制 最小衰减率 多面体不变集 在线优化

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基于非线性干扰观测器的高超声速飞行器离线预测控制方法 被引量：1

12

作者 马宇 蔡远利 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期825-832,共8页

针对高超声速飞行器存在参数不确定和外界强干扰的纵向非线性模型,结合非线性干扰观测器的干扰辨识能力和离线预测控制显式处理系统约束的优点,提出一种基于非线性干扰观测器的离线预测控制方法。首先针对标称情况下的纵向模型,引用多... 针对高超声速飞行器存在参数不确定和外界强干扰的纵向非线性模型,结合非线性干扰观测器的干扰辨识能力和离线预测控制显式处理系统约束的优点,提出一种基于非线性干扰观测器的离线预测控制方法。首先针对标称情况下的纵向模型,引用多面体不变集理论,设计离线预测控制器;然后在存在干扰的情况下,采用非线性干扰观测器估计未知干扰,并设计合适的补偿增益,对离线预测控制器进行补偿,提高其鲁棒性。仿真结果表明,该控制器不仅能够有效抑制干扰,而且保证系统状态和控制输入在给定的约束范围内,实现速度和高度指令的精确跟踪。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 离线预测控制 多面体不变集 非线性干扰观测器

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基于容许集的变终端约束MPC控制

13

作者 秦伟伟 马建军 +1 位作者 郑志强 刘刚 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2010年第11期1698-1702,共5页

针对一类输入和状态受约束的离散线性系统,提出一种基于N步容许集的变终端约束集模型预测控制方法.首先给出多面体不变集序列作为终端约束集的离线模型预测控制算法,扩大了终端约束集.为进一步扩大初始状态可镇定区域,引入N步容许集,设... 针对一类输入和状态受约束的离散线性系统,提出一种基于N步容许集的变终端约束集模型预测控制方法.首先给出多面体不变集序列作为终端约束集的离线模型预测控制算法,扩大了终端约束集.为进一步扩大初始状态可镇定区域,引入N步容许集,设计了基于容许集的变终端约束集模型预测控制方法.该算法采用离线设计、在线优化方法,实现了系统渐近稳定,不仅降低了在线运算量,而且扩大了初始状态可镇定区域.仿真结果表明了算法的有效性. 展开更多

关键词 约束离散系统 N步容许集 多面体不变集 模型预测控制

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可变多胞体结构的鲁棒模型预测控制

14

作者 杨世忠 邢丽娟 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2020年第7期266-272,共7页

针对一类具有输入输出约束的线性变参数系统,提出了一种可变多胞体结构的多面体不变集鲁棒模型预测控制算法,算法分为在线和离线两个部分。离线算法构建系统的未知但有界误差描述模型,根据状态的变化得到可变参数的多胞体结构,并转化为... 针对一类具有输入输出约束的线性变参数系统,提出了一种可变多胞体结构的多面体不变集鲁棒模型预测控制算法,算法分为在线和离线两个部分。离线算法构建系统的未知但有界误差描述模型,根据状态的变化得到可变参数的多胞体结构,并转化为状态空间模型的多胞体形式,然后采用线性矩阵不等式的优化方式得到一系列离线嵌套多面体不变集。在线算法根据状态变量在嵌套多面体不变集中的位置,结合可变多胞体结构,通过线性插值的优化方式得到系统的实际控制律。给出算法的详细步骤和系统闭环稳定性证明。仿真结果验证了该算法的有效性,表明该算法使系统的闭环响应更为快速和稳定。 展开更多

关键词 线性变参数系统 鲁棒模型预测控制 多胞体 多面体不变集

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不确定跳变系统反馈预测控制

15

作者 闻继伟 刘飞 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期916-920,933,共6页

针对一类受限不确定离散Markov跳变系统,提出一种反馈预测控制器设计方法.为便于工程应用,该方法考虑了各模态下的动态系统参数存在多胞不确定性,以及各模态间的跳变转移概率部分未知的情形.通过优化无穷时域的二次型性能指标来确定预... 针对一类受限不确定离散Markov跳变系统,提出一种反馈预测控制器设计方法.为便于工程应用,该方法考虑了各模态下的动态系统参数存在多胞不确定性,以及各模态间的跳变转移概率部分未知的情形.通过优化无穷时域的二次型性能指标来确定预测控制器及其对应的椭圆不变集,控制器保证了闭环系统鲁棒均方稳定.同时,用所求得的控制增益在线构造了一组渐近稳定的多面体不变集,在一定程度上扩大了系统状态可行集的范围.数值示例验证了所提方法的可行性和有效性. 展开更多

关键词 MARKOV跳变系统 跳变转移概率 反馈预测控制 多面体不变集 半正定规划 线性规划

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最大控制律的多面体不变集鲁棒模型预测控制

16

作者 邢丽娟 杨世忠 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2019年第12期34-38,共5页

为实现线性变参数系统的快速稳定控制,提出一种最大控制律的多面体不变集鲁棒模型预测控制算法。离线时,通过设定一组渐近趋向于稳定点的给定值,按照状态变量到稳定点距离大致相同的原则,构建一系列状态变量值集合,通过优化得到每个集... 为实现线性变参数系统的快速稳定控制,提出一种最大控制律的多面体不变集鲁棒模型预测控制算法。离线时,通过设定一组渐近趋向于稳定点的给定值,按照状态变量到稳定点距离大致相同的原则,构建一系列状态变量值集合,通过优化得到每个集合中较大的控制律,然后采用反推的方式优化得到一系列最大的控制律,并结合系统的输入输出约束得到离线多面体不变集。在线时,根据每个采样周期状态变量在多面体不变集中的位置,通过线性插值优化得到系统的实际控制律。给出离线在线算法的详细步骤和系统的闭环稳定性证明。通过仿真比较验证所提算法的有效性,表明所提算法使系统响应更为快速和稳定。 展开更多

关键词 最大控制律 多面体不变集 鲁棒模型预测控制 线性变参数系统 优化

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基于PLC的一种离线鲁棒模型预测控制算法实现

17

作者 黎智 《制造业自动化》 北大核心 2010年第A5期125-128,共4页

在介绍了一种新型多面体不变集鲁棒预测控制器设计算法后,本文重点阐述了算法在PLC中的实现方法及其应用研究。论文采用PLC来实现上述的控制算法,在工程应用中具有更高的稳定性和实用性。仿真结果表明,该算法的应用效果完全满足实际工... 在介绍了一种新型多面体不变集鲁棒预测控制器设计算法后,本文重点阐述了算法在PLC中的实现方法及其应用研究。论文采用PLC来实现上述的控制算法,在工程应用中具有更高的稳定性和实用性。仿真结果表明,该算法的应用效果完全满足实际工程要求。本文中提到的应用方法可直接或稍加修改应用于实际工业过程。 展开更多

关键词 模型预测控制 鲁棒控制 多面体不变集 PLC

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时变不确定系统的输出反馈鲁棒预测控制方法

18

作者 王超 张胜修 +1 位作者 张超 秦伟伟 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2014年第4期71-77,共7页

针对存在有界干扰的多胞线性时变系统,提出了在系统状态不可测时的输出反馈Tube不变集鲁棒模型预测控制方法。该方法基于状态反馈Tube不变集鲁棒模型预测控制策略,在性能指标与控制器设计中直接利用观测状态,通过对真实状态和观测状态... 针对存在有界干扰的多胞线性时变系统,提出了在系统状态不可测时的输出反馈Tube不变集鲁棒模型预测控制方法。该方法基于状态反馈Tube不变集鲁棒模型预测控制策略,在性能指标与控制器设计中直接利用观测状态,通过对真实状态和观测状态定义多面体不变集序列,确保给出的基于估计状态的反馈控制律使包含状态观测器在内的整个闭环系统状态鲁棒渐近稳定,并收敛于终端干扰不变集。仿真结果验证了该控制方法的有效性。 展开更多

关键词 有界干扰 多胞不确定系统 鲁棒模型预测控制 状态估计 输出反馈 多面体不变集

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扩展约束仿射非线性系统预测控制吸引域

19

作者 王超 张胜修 +1 位作者 秦伟伟 郑建飞 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2014年第5期551-557,共7页

针对受约束的仿射型非线性系统,提出了一种采用扩张终端约束集与其容许集来扩大其双模非线性模型预测控制吸引域的新方法.首先,采用反馈线性化控制律和非线性系统的多面体线性微分包含,给出了一种求解仿射非线性系统最大控制不变集的方... 针对受约束的仿射型非线性系统,提出了一种采用扩张终端约束集与其容许集来扩大其双模非线性模型预测控制吸引域的新方法.首先,采用反馈线性化控制律和非线性系统的多面体线性微分包含,给出了一种求解仿射非线性系统最大控制不变集的方法,并基于此设计了扩张终端约束集的不变集切换控制策略;其次,引入区间算法,研究了约束非线性系统N步容许集的离线算法,在此基础上以扩张终端约束集的N步容许集作为初始状态吸引域,利用双模单步优化控制策略以实现系统状态渐近稳定,并扩大了预测控制的吸引域;最后,将该算法用于一类典型的非线性过程——连续搅拌反应釜的控制中,仿真结果验证了方法的有效性. 展开更多

关键词 约束非线性系统 非线性模型预测控制 吸引域 多面体不变集 连续搅拌反应釜

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