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基于驾驶员需求转矩预测的模型预测控制能量管理 被引量：5
1
作者 江冬冬 李道飞 俞小莉 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1325-1334,1361,共11页
以并联式混合动力车辆为研究对象,基于驾驶员需求转矩预测,采用线性时变模型预测控制算法对对象车辆进行能量管理控制.根据驾驶员前一段时间内的需求转矩,可以预测下一时段内驾驶员的需求转矩.与指数函数预测方法相比,自回归模型在预测... 以并联式混合动力车辆为研究对象,基于驾驶员需求转矩预测,采用线性时变模型预测控制算法对对象车辆进行能量管理控制.根据驾驶员前一段时间内的需求转矩,可以预测下一时段内驾驶员的需求转矩.与指数函数预测方法相比,自回归模型在预测步长200步之内的预测准确度比指数函数高.根据纵向动力学公式,可以由预测获得的需求转矩序列计算获得预测的车速序列;采用线性化处理的方法,将具有非线性特性的车辆模型转化成线性时变模型,采用线性时变模型预测控制算法进行求解;将基于驾驶员需求转矩预测的模型预测控制算法和基于规则的控制算法、工况已知的模型预测控制算法进行对比.对比结果表明:基于驾驶员需求转矩预测的模型预测控制算法与基于规则的控制算法相比,在NEDC、UDDS和WLTC这3个标准工况下的燃油经济性均有所提高,但是与工况已知时的计算结果相比有提升的空间. 展开更多
关键词 并联式混合动力车辆 驾驶员需求转矩预测 能量管理控制 线性时变模型预测控制
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共轴式直升机建模与基于ESO的LTV MPC设计
2
作者 黄扬炼 双丰 周翔 《计算机仿真》 北大核心 2022年第12期28-33,共6页
考虑直升机在飞行过程中面临的外界风扰问题,为直升机姿态环设计一种基于扩张状态观测器(ESO)的线性时变模型预测控制器(LTV MPC)。对共轴双旋翼直升机进行动力学建模得到6自由度非线性数学模型,并通过实验数据进行模型验证。设计扩张... 考虑直升机在飞行过程中面临的外界风扰问题,为直升机姿态环设计一种基于扩张状态观测器(ESO)的线性时变模型预测控制器(LTV MPC)。对共轴双旋翼直升机进行动力学建模得到6自由度非线性数学模型,并通过实验数据进行模型验证。设计扩张状态观测器以观测系统在角速度通道的实时总扰动力矩,并将观测到的扰动力矩补充到直升机非线性模型的角速度微分方程中,将补充扰动力矩后的非线性模型进行泰勒展开得到直升机的线性时变(LTV)模型,以此线性时变模型作为预测模型,为直升机设计线性时变模型预测控制器。最后通过与多种控制算法进行仿真对比,验证了所设计控制器良好的姿态跟踪性能和强抗扰动性能。 展开更多
关键词 扩张状态观测器 扰动观测 线性时变模型预测控制 共轴双旋翼直升机建模 姿态控制
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一种基于LTVMPC改进的无人驾驶汽车路径跟踪控制算法 被引量：15
3
作者 张维刚 张朋 +1 位作者 韦昊 熊觉振 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期67-73,共7页
在低附着路面情况下,针对现有以线性时变模型预测控制(LTVMPC)为基础的无人驾驶汽车路径跟踪精确性和稳定性问题,提出一种改进的控制算法.以汽车动力学理论为基础,将四轮轮胎侧偏角和滑移率精确地表示为车辆状态量的非线性函数,在预测... 在低附着路面情况下,针对现有以线性时变模型预测控制(LTVMPC)为基础的无人驾驶汽车路径跟踪精确性和稳定性问题,提出一种改进的控制算法.以汽车动力学理论为基础,将四轮轮胎侧偏角和滑移率精确地表示为车辆状态量的非线性函数,在预测时域内对车辆状态方程线性化处理而求解雅可比矩阵时,为降低系统维度,将轮速作为非状态量,建立改进的三自由度车辆模型,在二次规划性能指标中加入横摆角速度跟踪误差项以提高路径跟踪性能,考虑质心侧偏角对跟踪精度和车辆稳定性的影响,修正参考横摆角,建立改进的LTVMPC.在Carsim-Simulink联合仿真平台进行低附着系数路面情况下的双移线跟踪仿真,结果表明改进后的控制算法在保证实时性的前提下,提高了路径跟踪的精确性和车辆行驶的稳定性. 展开更多
关键词 无人驾驶汽车 路径跟踪 线性时变模型预测控制 二次规划
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混动履带式无人平台轨迹跟踪控制研究 被引量：1
4
作者 张彬 邹渊 +3 位作者 张旭东 孙逢春 吴喆 孟逸豪 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期579-587,共9页
为了提高履带式无人平台的轨迹跟踪性能,提出了一种考虑纵向速度规划的分层轨迹跟踪算法并进行了联合仿真验证和实车验证。在建立了包含履带的滑移滑转率和质心侧偏角的车辆运动微分方程的基础上,完成分层轨迹跟踪算法框架的构建。上层... 为了提高履带式无人平台的轨迹跟踪性能,提出了一种考虑纵向速度规划的分层轨迹跟踪算法并进行了联合仿真验证和实车验证。在建立了包含履带的滑移滑转率和质心侧偏角的车辆运动微分方程的基础上,完成分层轨迹跟踪算法框架的构建。上层基于伪谱法的速度规划算法根据路面信息进行纵向速度规划,并将规划的速度作为目标车速下发给下层基于线性时变模型预测控制(LTV-MPC)的轨迹跟踪算法。基于LTV-MPC的算法通过建立预测模型和约束条件,二次规划求解出两侧电机的目标转速。通过Matlab/Simulink和RecurDyn的联合仿真以及实车验证了所提出的算法在不同地面条件下具有良好的轨迹效果。 展开更多
关键词 履带式无人平台 分层轨迹跟踪算法 纵向速度规划 滑移滑转率 线性时变模型预测控制
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非合作目标交会的双层MPC全局轨迹规划控制 被引量：3
5
作者 董凯凯 罗建军 +2 位作者 马卫华 高登巍 谭龙玉 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期217-228,共12页
针对空间非合作目标近距离视线交会中的全局最优鲁棒轨迹规划与控制问题,提出了基于高斯伪谱方法(GPM)和线性时变模型预测控制(LTVMPC)的双层模型预测控制(MPC)算法。在轨迹规划方面,以视线坐标系下的相对轨道动力学为模型、能量最少和... 针对空间非合作目标近距离视线交会中的全局最优鲁棒轨迹规划与控制问题,提出了基于高斯伪谱方法(GPM)和线性时变模型预测控制(LTVMPC)的双层模型预测控制(MPC)算法。在轨迹规划方面,以视线坐标系下的相对轨道动力学为模型、能量最少和控制精度最优为性能指标构建最优控制问题,利用GPM精度高、收敛速度快的特点将最优控制问题转化为易于求解的全局非线性规划问题,在MPC框架下求解得到全局最优的标称轨迹,克服了传统的MPC不适用于全局大范围非线性规划的缺点;在轨迹跟踪控制方面,考虑预测时域内状态转移矩阵的时变特性,设计了LTVMPC算法对标称轨迹进行追踪,避免了存在不确定性时轨迹的重规划,从而降低在线计算量,保证算法在线自主实施,并且采用滚动优化的策略使算法对不确定性具有鲁棒性。由于规划层和控制层考虑的约束相同,因此规划的轨迹是可控、可达的。数字仿真表明,在燃料消耗和交会时间等方面,提出的方法均显著优于传统的MPC方法,相较于传统的MPC方法,新算法的交会时间减少50%左右,燃料消耗降低30%以上。 展开更多
关键词 空间非合作目标 视线(LOS)坐标系 双层模型预测控制 高斯伪谱法(GPM) 线性时变模型预测控制(LTVMPC)
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