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基于控制变量参数化方法的自由漂浮空间机器人路径规划 被引量：15
1
作者 张旭 曾祥鑫 郎博 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期372-378,共7页
针对自由漂浮空间机器人传统路径规划方法对基座卫星扰动较大的问题,提出了一种基于控制变量参数化的路径规划方法。该方法将路径规划问题转化成以基座姿态扰动最小为目标函数并满足一系列约束条件的最优控制问题,并采用控制变量参数化... 针对自由漂浮空间机器人传统路径规划方法对基座卫星扰动较大的问题,提出了一种基于控制变量参数化的路径规划方法。该方法将路径规划问题转化成以基座姿态扰动最小为目标函数并满足一系列约束条件的最优控制问题,并采用控制变量参数化方法进行离散化处理,将最优控制问题转化成求解非线性规划问题,并给出了完整的理论收敛性证明,从而准确地估计出自由漂浮空间机器人末端执行器的最优路径。仿真结果表明,与传统的分解加速度方法相比,该方法得到的运动路径所引起的基座卫星姿态扰动为0.104rad,相比传统方法降低了17.53%,验证了所提路径规划方法的有效性与最优性。 展开更多
关键词 自由漂浮空间机器人 姿态扰动 控制变量参数化 路径规划
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带不等式路径约束最优控制问题的惩罚函数法 被引量：12
2
作者 胡云卿 刘兴高 薛安克 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第12期1996-2001,共6页
控制变量参数化(Control variable parameterization,CVP)方法是目前求解流程工业中最优操作问题的主流数值方法,但如果问题中包含路径约束,特别是不等式路径约束时,CVP方法则需要考虑专门的处理手段.为了克服该缺点,本文提出一种基于L... 控制变量参数化(Control variable parameterization,CVP)方法是目前求解流程工业中最优操作问题的主流数值方法,但如果问题中包含路径约束,特别是不等式路径约束时,CVP方法则需要考虑专门的处理手段.为了克服该缺点,本文提出一种基于L1精确惩罚函数的方法,能够有效处理关于控制变量、状态变量、甚至控制变量/状态变量复杂耦合形式下的不等式路径约束.此外,为了能使用基于梯度的成熟优化算法,本文还引进了最新出现的光滑化技巧对非光滑的惩罚项进行磨光.最终得到了能高效处理不等式路径约束的改进型CVP架构,并给出相应数值算法.经典的带不等式路径约束最优控制问题上的测试结果及与国外文献报道的比较研究表明:本文所提出的改进型CVP架构及相应算法在精度和效率上兼有良好表现. 展开更多
关键词 流程工业 最优控制 控制变量参数化 不等式路径约束 惩罚函数
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基于拟能量的高超声速飞行器再入轨迹优化 被引量：4
3
作者 孙勇 段广仁 +1 位作者 张卯瑞 张泽 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期262-266,共5页
考虑高超声速飞行器再入过程总加热量最小,基于拟能量将单段轨迹优化转化为多段轨迹优化问题,采用非等间距控制变量参数化方法对每段轨迹分别优化.高超声速飞行器再入轨迹必须满足热流率、动压和过载3个约束.通过把控制变量参数化,同时... 考虑高超声速飞行器再入过程总加热量最小,基于拟能量将单段轨迹优化转化为多段轨迹优化问题,采用非等间距控制变量参数化方法对每段轨迹分别优化.高超声速飞行器再入轨迹必须满足热流率、动压和过载3个约束.通过把控制变量参数化,同时引入时间尺度变换和不等式约束转化方法,将轨迹优化问题转化为含有约束的非线性规划问题.基于拟能量概念,将再入轨迹进行了分段优化,以4段为例进行了仿真,计算时间比单段情况下缩短了约50%. 展开更多
关键词 高超声速飞行器 拟能量 再入轨迹优化 控制变量参数化
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动态优化问题的瞬态自适应麻雀搜索算法求解 被引量：2
4
作者 刘睿 莫愿斌 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2022年第12期3651-3657,共7页
动态优化普遍存在于工业过程控制领域,是实现系统稳态与产值最大化的重要手段,应用并发展更加高效的动态优化方法逐渐成为了当前研究的热点。鉴于此,提出一种基于瞬态自适应麻雀搜索算法(TASSA)的动态优化问题求解方案。首先,分析了原... 动态优化普遍存在于工业过程控制领域,是实现系统稳态与产值最大化的重要手段,应用并发展更加高效的动态优化方法逐渐成为了当前研究的热点。鉴于此,提出一种基于瞬态自适应麻雀搜索算法(TASSA)的动态优化问题求解方案。首先,分析了原始麻雀搜索算法的缺陷,为了提升全局勘探能力,引入瞬态搜索策略指导加入者的寻优过程;其次,采用随迭代而变化的惯性权重调节具体的搜索方式,增强了算法的动态适应能力,并通过九组基准函数的数值测试确认了改进策略的有效性;最后,采用时域等分的方式,在控制变量参数化(CVP)的框架下利用TASSA对三组典型的动态优化问题进行求解,对比不同文献中的方法,所提算法取得了更精确的结果。 展开更多
关键词 动态优化 过程控制 控制变量参数化 麻雀搜索算法
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热率约束下高超声速飞行器Gauss时间网格参数化轨迹规划 被引量：2
5
作者 刘平 刘航 +1 位作者 仇国庆 刘兴高 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期2283-2292,共10页
针对热率约束下高超声速飞行器(HV)再入轨迹规划,提出一种结合光滑化不等式约束处理和非均匀Gauss离散时间网格的改进控制变量参数化(CVP)优化算法.首先,结合HV动力学方程和约束条件建立了HV再入轨迹优化问题;然后,采用光滑化函数对不... 针对热率约束下高超声速飞行器(HV)再入轨迹规划,提出一种结合光滑化不等式约束处理和非均匀Gauss离散时间网格的改进控制变量参数化(CVP)优化算法.首先,结合HV动力学方程和约束条件建立了HV再入轨迹优化问题;然后,采用光滑化函数对不等式路径约束进行处理并引入附加状态变量转化进微分方程中;进一步,在CVP算法框架下,给出了基于Gauss分布的时间网格控制参数化策略,以此改善HV攻角控制精度进而提升HV再入航程;最后,在通用航空器模型上进行仿真测试,验证提出方法的性能并分析不同热率约束限值对最大航程规划的影响.结果显示,相较于均匀时间网格参数化CVP–S–P方法,改进方法再入航程增加320.1 km(提升4.1%),表明了改进算法的有效性;同时,基于本文方法仿真结果,热率限值降低对HV最大航程减少有限,当热率限值降低15%时,最大航程损失仅3.16%,展示了本文方法对HV热防护设计的理论价值. 展开更多
关键词 高超声速飞行器 轨迹优化 热率约束 非均匀离散 控制向量参数化 飞行路径
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一种用于SGCMG奇异规避的CVP轨迹规划
6
作者 刘畅 王昊 +1 位作者 杨帆 金仲和 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2020年第4期7-14,共8页
采用单框架控制力矩陀螺(SGCMG)作为执行机构的小型敏捷卫星在姿态机动过程中存在着奇异问题。本文从SGCMG姿态控制系统整体出发,将奇异问题转化为状态约束的动态控制问题,基于控制变量参数化(CVP)方法,设计了一种用于SGCMG奇异规避的... 采用单框架控制力矩陀螺(SGCMG)作为执行机构的小型敏捷卫星在姿态机动过程中存在着奇异问题。本文从SGCMG姿态控制系统整体出发,将奇异问题转化为状态约束的动态控制问题,基于控制变量参数化(CVP)方法,设计了一种用于SGCMG奇异规避的轨迹规划。该算法在实现小型敏捷卫星大角度姿态机动过程无奇异的基础上,将SGCMG框架角转速的最优轨迹通过CVP方法进行分段线性规划。这种规划策略对框架伺服系统的算法设计无复杂要求,仅需要简单的加减速控制,从而节约了星上资源。在轨迹规划实现过程中,考虑了工程实际中的约束条件,可以按照姿态机动任务要求规划出一条综合考虑能量资源和目标精度的最优轨迹。仿真结果表明:该算法实现了姿态参数轨迹和星体角速度轨迹的平缓变化,目标误差在1×10^(-3)量级,星体在机动过程中运行稳定,SGCMG不会出现奇异现象。 展开更多
关键词 敏捷卫星 单框架控制力矩陀螺 控制变量参数化 轨迹规划 姿态控制
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处理动态优化问题中控制变量路径约束的方法 被引量：4
7
作者 胡云卿 刘兴高 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期440-449,共10页
目前国际上对动态优化问题中的状态变量路径约束已有一些研究,但专门处理控制变量路径约束的方法却鲜见报道.本文首先介绍两种分别基于三角函数变换、约束算子截断来处理控制变量路径约束的方法,然后提出一种基于光滑化的二次罚函数方法... 目前国际上对动态优化问题中的状态变量路径约束已有一些研究,但专门处理控制变量路径约束的方法却鲜见报道.本文首先介绍两种分别基于三角函数变换、约束算子截断来处理控制变量路径约束的方法,然后提出一种基于光滑化的二次罚函数方法.光滑化罚函数方法不仅能够处理控制变量路径约束,而且还能同时处理关于状态变量的路径约束.最后使用目前流行的控制变量参数化(Control variable parameterization,CVP)策略对最终获得的、不再含控制变量路径约束的动态优化问题求解.实例测试一展现了三种方法各自的特点;实例测试二表明了光滑罚函数方法的有效性和优越性. 展开更多
关键词 动态优化 路径约束 控制变量 控制变量参数化
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分段线性变参数控制在数字式自动找平控制系统中的应用 被引量：4
8
作者 张新荣 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期123-126,共4页
为了验证分段线性变参数控制在自动找平控制系统中的应用前景,对自动找平控制系统的结构、控制方式进行了介绍;分析了分段线性控制方式的工作原理及特点,在实验室建立了沥青混凝土摊铺机数字式自动找平控制系统试验台,设计了3套试验方案... 为了验证分段线性变参数控制在自动找平控制系统中的应用前景,对自动找平控制系统的结构、控制方式进行了介绍;分析了分段线性控制方式的工作原理及特点,在实验室建立了沥青混凝土摊铺机数字式自动找平控制系统试验台,设计了3套试验方案,即普通电磁阀方案、高速开关阀方案和分段线性控制方案;对这3种控制方案进行了试验比较,得出了在阶跃干扰作用下,3种控制方案的响应速度及产生超调时的超调量。结果表明:分段线性控制方案具有较快的响应速度,但在系统产生超调时,其超调量相对较大。 展开更多
关键词 机械工程 自动找平控制器 分段线性变参数控制 摊铺机
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鱼雷涡轮发动机转速闭环控制仿真 被引量：1
9
作者 马良 杨赪石 +3 位作者 张孝毅 路骏 陈刚 韩勇军 《鱼雷技术》 2016年第6期431-437,共7页
为实现鱼雷的大范围变速能力,针对热动力鱼雷某型号涡轮发动机系统的非线性和大范围换速和变深中参数变化大的问题,通过对变燃料泵、燃烧室和发动机建模,仿真获得了系统的非线性特性和动态特性以及不同工况下的系统参数,制定了转速闭环... 为实现鱼雷的大范围变速能力,针对热动力鱼雷某型号涡轮发动机系统的非线性和大范围换速和变深中参数变化大的问题,通过对变燃料泵、燃烧室和发动机建模,仿真获得了系统的非线性特性和动态特性以及不同工况下的系统参数,制定了转速闭环控制策略,采用变参数PID控制算法,完成了涡轮发动机转速的闭环控制仿真。仿真结果表明,涡轮发动机的转速闭环控制性能良好。 展开更多
关键词 热动力鱼雷 涡轮发动机 转速 闭环控制 变参数PID
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