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无模型自适应控制的现状与展望 被引量:123
1
作者 侯忠生 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期586-592,共7页
给出了无模型控制的定义,并对已存在的无模型控制方法进行了分类.综述了无模型自适应控制理论和方法的现状和进展.讨论了无模型自适应控制与其他控制方法的主要区别,提出了两种无模型自适应控制方法与已有基于模型的控制方法优势互补... 给出了无模型控制的定义,并对已存在的无模型控制方法进行了分类.综述了无模型自适应控制理论和方法的现状和进展.讨论了无模型自适应控制与其他控制方法的主要区别,提出了两种无模型自适应控制方法与已有基于模型的控制方法优势互补的模块化设计方案,提出了有待于进一步研究的问题. 展开更多
关键词 非线性系统 非参数模型 伪偏导数 无模型自适应控制 无模型控制 模块化设计 综述
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再论无模型自适应控制 被引量:26
2
作者 侯忠生 《系统科学与数学》 CSCD 北大核心 2014年第10期1182-1191,共10页
回顾了无模型控制以及无模型自适应控制(MFAC)产生的历史,以及20世纪90年代初国内外关于无模型控制方法研究的一些重要文章;论述了MFAC的概念,方法,以及与其它的主流控制方法之间的差异;指出了非线性系统的动态线性化方法是数据驱动的MF... 回顾了无模型控制以及无模型自适应控制(MFAC)产生的历史,以及20世纪90年代初国内外关于无模型控制方法研究的一些重要文章;论述了MFAC的概念,方法,以及与其它的主流控制方法之间的差异;指出了非线性系统的动态线性化方法是数据驱动的MFAC,数据驱动的自适应迭代学习控制以及数据驱动的迭代学习控制方法的基础工具;最后,简要总结和展望了MFAC可能的未来研究话题. 展开更多
关键词 无模型控制 无模型自适应控制 数据驱动控制 动态线性化 自适应控制 综述 基于模型的控制理论
原文传递
变电站巡检机器人数据驱动无模型自适应控制 被引量:27
3
作者 王建邦 袁智勇 +3 位作者 陈波 陈浩敏 杨占杰 任超 《电测与仪表》 北大核心 2019年第19期114-120,共7页
针对变电站巡检机器人动力学建模及参数辨识复杂等问题,文中提出了一种基于双闭环的巡检机器人数据驱动无模型自适应控制方法。为了便于理解和仿真需要,对变电站巡检机器人的模型进行了简单的介绍;根据机器人的位姿跟踪误差进行外环的设... 针对变电站巡检机器人动力学建模及参数辨识复杂等问题,文中提出了一种基于双闭环的巡检机器人数据驱动无模型自适应控制方法。为了便于理解和仿真需要,对变电站巡检机器人的模型进行了简单的介绍;根据机器人的位姿跟踪误差进行外环的设计,为内环提供虚拟参考输入;根据无模型自适应控制方法进行内环控制器的设计,对机器人的虚拟参考速度进行跟踪。值得注意的是,文中所提方法只用到了输入输出数据,没有用到任何模型信息,因此是完全无模型的。最后,通过MATLAB进行仿真,验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 巡检机器人 数据驱动 无模型自适应控制
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离散时间非线性系统的数据驱动无模型自适应迭代学习控制(英文) 被引量:20
4
作者 金尚泰 侯忠生 +1 位作者 池荣虎 柳向斌 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1001-1009,共9页
本文基于迭代域的动态线性化方法,提出了一类单入单出离散时间非线性系统的数据驱动无模型自适应迭代学习控制方案.无模型自适应迭代学习控制本质上属于一种数据驱动控制方法,仅利用被控对象的输入输出数据即可实现控制方案的设计.理论... 本文基于迭代域的动态线性化方法,提出了一类单入单出离散时间非线性系统的数据驱动无模型自适应迭代学习控制方案.无模型自适应迭代学习控制本质上属于一种数据驱动控制方法,仅利用被控对象的输入输出数据即可实现控制方案的设计.理论分析表明无模型自适应迭代学习控制方案可以保证最大学习误差的单调收敛性.数值仿真和快速路交通控制应用验证了无模型自适应迭代学习控制方案的有效性. 展开更多
关键词 数据驱动控制 迭代学习控制 无模型自适应控制 动态线性化方法 单调收敛性 快速路交通控制
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高阶无模型自适应迭代学习控制 被引量:15
5
作者 池荣虎 侯忠生 +1 位作者 于镭 隋树林 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2008年第7期795-798,共4页
针对一类非线性非仿射离散时间系统,提出了高阶无模型自适应迭代学习控制方案.控制器的设计和分析仅依赖于系统的输入/输出(I/O)数据,不需要已知任何其他知识.该方法采用了高阶学习律,可利用更多以前重复过程中的控制信息提高系统收敛性... 针对一类非线性非仿射离散时间系统,提出了高阶无模型自适应迭代学习控制方案.控制器的设计和分析仅依赖于系统的输入/输出(I/O)数据,不需要已知任何其他知识.该方法采用了高阶学习律,可利用更多以前重复过程中的控制信息提高系统收敛性,且学习增益可通过"拟伪偏导数"更新律迭代调节.仿真结果验证了所提出算法的有效性. 展开更多
关键词 无模型自适应控制 迭代学习控制 高阶学习控制律 学习增益
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神经网络控制、无模型控制PID控制仿真比较 被引量:9
6
作者 朱娟萍 侯忠生 熊丹 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期751-754,766,共5页
在同一条件下,对三种仅用受控系统 I/O 数据来设计控制器的方法进行了控制性能仿真比较,三个受控系统分别取自文[1]和[5]。三种不同的控制方法各有其优缺点,仿真结果表明:无模型自适应控制具有其他两种方法所不具备的优点,适合处理结构... 在同一条件下,对三种仅用受控系统 I/O 数据来设计控制器的方法进行了控制性能仿真比较,三个受控系统分别取自文[1]和[5]。三种不同的控制方法各有其优缺点,仿真结果表明:无模型自适应控制具有其他两种方法所不具备的优点,适合处理结构时变、参数时变、阶数时变非线性离散时间系统的控制问题。 展开更多
关键词 神经网络控制 NARMA 无模型自适应控制 PID控制 非线性系统
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一类非线性离散系统自适应准滑模控制 被引量:14
7
作者 侯忠生 王卫红 金尚泰 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期505-509,共5页
针对一般非线性离散时间系统的不确定性和扰动抑制问题,提出一种新的自适应准滑模控制算法.算法包括两部分,其一是基于紧格式动态线性化模型的自适应准滑模控制器设计,其中动态线性化方法中"伪偏导数"的估计算法仅依赖于系统... 针对一般非线性离散时间系统的不确定性和扰动抑制问题,提出一种新的自适应准滑模控制算法.算法包括两部分,其一是基于紧格式动态线性化模型的自适应准滑模控制器设计,其中动态线性化方法中"伪偏导数"的估计算法仅依赖于系统I/O实时量测值.其二是采用径向基神经网络估计器来估计系统的综合不确定性.理论分析证明了系统的BIBO稳定性.仿真结果验证了所提算法的有效性. 展开更多
关键词 准滑模控制 无模型自适应控制 动态线性化 神经网络 非线性离散时间系统
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基于无模型自适应控制的城轨列车自动驾驶研究 被引量:17
8
作者 石卫师 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期72-77,共6页
城轨列车ATO(Automatic Train Operation)目标速度曲线的精确追踪是保障城轨列车安全、高效、舒适和节能的关键环节。针对列车ATO系统为非线性时变滞后复杂系统,具有建模难和鲁棒性要求高等特点,本文将无模型自适应控制方法引入ATO目标... 城轨列车ATO(Automatic Train Operation)目标速度曲线的精确追踪是保障城轨列车安全、高效、舒适和节能的关键环节。针对列车ATO系统为非线性时变滞后复杂系统,具有建模难和鲁棒性要求高等特点,本文将无模型自适应控制方法引入ATO目标速度曲线追踪控制器的设计问题中。通过与PID控制方法对比,基于MFAC(Model Free Adaptive Control)的ATO目标速度曲线追踪控制算法,具有追踪效果好、速度误差小、停车精度高、舒适度高、能耗少等特点。 展开更多
关键词 无模型自适应控制 列车自动驾驶 目标速度曲线 非线性系统 城市轨道交通
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基于Matlab-Simulink的MFA控制模块开发与仿真 被引量:15
9
作者 李传庆 刘广生 《控制工程》 CSCD 2008年第S2期61-62,84,共3页
无模型自适应控制(Model-free Adaptive Control,MFAC)是一种先进的控制策略。MFA控制器可以独立于受控对象进行独立的设计,而且具有很强的适应性和鲁棒性。介绍了无模型自适应控制的基本原理,在Matlab-Simulink平台上,给出了MFA控制器... 无模型自适应控制(Model-free Adaptive Control,MFAC)是一种先进的控制策略。MFA控制器可以独立于受控对象进行独立的设计,而且具有很强的适应性和鲁棒性。介绍了无模型自适应控制的基本原理,在Matlab-Simulink平台上,给出了MFA控制器较为详细的开发过程,主要包括Simulink模块搭建以及嵌入模块中的S-function代码两部分。针对过程系统中普遍采用的二阶滞后模型进行了仿真研究,结果表明了MFA控制器的可行性和有效性。 展开更多
关键词 无模型控制 无模型自适应控制 MATLAB-SIMULINK 仿真
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扰动抑制无模型自适应控制的鲁棒性分析 被引量:14
10
作者 卜旭辉 侯忠生 金尚泰 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期358-362,共5页
针对一类存在测量扰动的SISO非线性离散时间系统,研究无模型自适应控制算法的扰动作用问题.首先给出了系统输出误差与测量扰动的关系,分析了测量扰动对控制性能的影响.然后提出了一种带有滤波器的改进无模型自适应控制算法,该算法较常... 针对一类存在测量扰动的SISO非线性离散时间系统,研究无模型自适应控制算法的扰动作用问题.首先给出了系统输出误差与测量扰动的关系,分析了测量扰动对控制性能的影响.然后提出了一种带有滤波器的改进无模型自适应控制算法,该算法较常规无模型自适应控制算法可有效抑制测量扰动的作用.仿真结果验证了理论分析的正确性. 展开更多
关键词 无模型自适应控制 测量扰动 滤波算法 鲁棒性
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基于无模型自适应控制的双馈风机次同步振荡附加阻尼控制方法 被引量:14
11
作者 吴熙 王梦婷 +3 位作者 施星宇 徐珊珊 袁超 杨宏宇 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期3601-3613,共13页
双馈风机并网系统易发生次同步振荡,受制于建模精度及控制器本身参数结构的固定性,传统的附加阻尼控制器可能存在适应性不强的问题。该文设计一种基于无模型自适应控制的次同步阻尼控制方法,依托动态线性化技术从系统输入输出数据中提... 双馈风机并网系统易发生次同步振荡,受制于建模精度及控制器本身参数结构的固定性,传统的附加阻尼控制器可能存在适应性不强的问题。该文设计一种基于无模型自适应控制的次同步阻尼控制方法,依托动态线性化技术从系统输入输出数据中提取动态特征,以摆脱控制方法对建模准确性的依赖,增强控制器自适应性。首先,基于无模型控制方法设计控制器结构,并提出一种适用于阻尼控制的一步向前加权预测控制算法;进一步地,从理论上证明改进控制算法下闭环系统的跟踪误差一致最终有界性及有界输入–有界输出稳定性,并提出控制器参数的优化方法。最终,在综合考虑风速、风电场有功/无功出力、风机台数、线路串补度等影响因素的情况下,验证所提控制方法的抑制效果,结果表明,该方法具备很强的自适应性,在多种工况下均能有效抑制次同步振荡。 展开更多
关键词 次同步振荡 无模型自适应控制 附加阻尼控制器 双馈风电系统
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多变量系统的变时滞无模型预测滤波PID控制 被引量:14
12
作者 侯小秋 《黑龙江科技大学学报》 CAS 2019年第5期614-620,共7页
针对已有多变量紧格式动态线性化方法的泛模型仅适用于干扰为常值干扰和慢变化干扰的系统,在泛模型中加入辅助向量和时变时滞,当干扰为常值和慢变化情形时,提出一种更加有效的多变量紧格式动态线性化方法的泛模型。采用多变量增量型预... 针对已有多变量紧格式动态线性化方法的泛模型仅适用于干扰为常值干扰和慢变化干扰的系统,在泛模型中加入辅助向量和时变时滞,当干扰为常值和慢变化情形时,提出一种更加有效的多变量紧格式动态线性化方法的泛模型。采用多变量增量型预测滤波PID控制,基于可克服算法病态的非线性递推最小二乘算法对PID控制参数在线优化,给出多变量系统的在线修正参数的变时滞无模型自适应预测滤波PID控制算法。结果表明,因提出的PID控制算法具有在线修正参数性能和无模型自适应预测控制功能,具有优良的控制效果。 展开更多
关键词 无模型自适应控制 预测滤波PID控制 紧格式动态线性化方法 变时滞 非线性递推最小二乘法 多变量系统
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基于数据驱动方法的控制器设计及其参数整定 被引量:13
13
作者 王卫红 侯忠生 +1 位作者 霍海波 金尚泰 《系统科学与数学》 CSCD 北大核心 2010年第6期792-805,共14页
以一般离散时间非线性系统为研究对象,提出一类基于数据驱动的控制器设计及其参数整定方法.方法首先依据非参数时变动态线性化定理提出3种控制器结构,再采用迭代反馈整定方法(IFT)优化其控制器参数,从根本上解决了IFT方法给定控制器结... 以一般离散时间非线性系统为研究对象,提出一类基于数据驱动的控制器设计及其参数整定方法.方法首先依据非参数时变动态线性化定理提出3种控制器结构,再采用迭代反馈整定方法(IFT)优化其控制器参数,从根本上解决了IFT方法给定控制器结构时存在的盲目性.最后将该方法与另外两种数据驱动控制方法—无模型自适应控制(MFAC)和IFT方法进行比较研究,结果表明方法是有效的. 展开更多
关键词 数据驱动 非参数时变动态线性化 无模型自适应控制 迭代反馈整定
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基于神经网络的数据驱动互联电力系统负荷频率控制 被引量:12
14
作者 陈宗遥 卜旭辉 郭金丽 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第21期5451-5461,共11页
针对高度复杂的电力系统存在的建模误差和不确定性等问题,该文基于无模型自适应控制算法提出一种不依赖电力系统模型信息的负荷频率控制策略。首先将电力系统的动力学模型抽象为一般的非线性函数,在其I/O数据之间引入时变的伪偏导数,将... 针对高度复杂的电力系统存在的建模误差和不确定性等问题,该文基于无模型自适应控制算法提出一种不依赖电力系统模型信息的负荷频率控制策略。首先将电力系统的动力学模型抽象为一般的非线性函数,在其I/O数据之间引入时变的伪偏导数,将非线性电力系统等效为动态线性数据模型;然后构建一个径向基神经网络在线估计系统的伪偏导数,并使用优化理论设计数据驱动的负荷频率控制方案,在理论上严格分析了闭环电力系统的稳定性和径向基神经网络估计方法的收敛性;最后在互联电力系统上验证该负荷频率控制方法在不利用模型信息的前提下,能够取得良好的跟踪性能。 展开更多
关键词 互联电力系统 负荷频率控制 无模型自适应控制 径向基函数神经网络 数据驱动控制
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基于虚拟参考反馈整定的改进无模型自适应控制 被引量:13
15
作者 金尚泰 赵汝莉 +1 位作者 侯忠生 池荣虎 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2015年第12期2175-2180,共6页
针对一类离散时间非线性系统,提出一种基于虚拟参考反馈整定的改进无模型自适应控制方案.首先,利用动态线性化方法给出非线性系统的紧格式动态线性化模型;然后,基于优化技术设计控制算法和伪偏导数估计算法;最后,设计基于虚拟参考反馈... 针对一类离散时间非线性系统,提出一种基于虚拟参考反馈整定的改进无模型自适应控制方案.首先,利用动态线性化方法给出非线性系统的紧格式动态线性化模型;然后,基于优化技术设计控制算法和伪偏导数估计算法;最后,设计基于虚拟参考反馈整定的伪偏导数初值和重置值的估计算法.该控制方案设计仅依赖于被控系统的输入和输出数据,且能保证闭环系统的稳定性和收敛性.仿真比较结果验证了所提出方法的有效性. 展开更多
关键词 数据驱动控制 无模型自适应控制 虚拟参考反馈整定 非线性系统
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应用于车辆纵向控制的无模型自适应滑模预测控制方法 被引量:11
16
作者 江浩斌 冯张棋 +2 位作者 洪阳珂 韦奇志 皮健 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期319-329,共11页
鉴于汽车纵向动力学系统为典型的参数时变不定、多扰动的非线性离散系统,基于精确数学模型的控制算法较难取得理想效果,本文中采用无需模型、基于输入/输出数据的控制算法。首先,基于紧格式动态线性化数据模型,将无模型自适应控制(MFAC... 鉴于汽车纵向动力学系统为典型的参数时变不定、多扰动的非线性离散系统,基于精确数学模型的控制算法较难取得理想效果,本文中采用无需模型、基于输入/输出数据的控制算法。首先,基于紧格式动态线性化数据模型,将无模型自适应控制(MFAC)算法、滑模控制(SMC)算法和模型预测控制(MPC)算法相结合,设计了无模型自适应控制器。接着,通过理论分析对其进行了稳定性证明,最后将所提出的控制算法与常用于纵向控制的前馈+反馈算法和MFASMC(MFAC+SMC)算法进行了仿真对比,并通过硬件在环实验(HIL)验证了算法的有效性。结果表明,该控制算法响应速度快、鲁棒性强,且输出更为平滑,可较好地应用于智能汽车纵向动力学控制。 展开更多
关键词 智能汽车 纵向动力学控制 数据驱动控制 无模型自适应控制 滑模控制 模型预测控制
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数据驱动的无模型自适应直线伺服系统精密控制和实现 被引量:12
17
作者 曹荣敏 周惠兴 侯忠生 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期310-316,共7页
针对现代制造业对高精度机床伺服系统的要求,将数据驱动的无模型自适应控制方法应用到直线伺服系统的位置控制中,控制器设计不包括直线伺服系统结构的任何信息,是直接基于动态线性化模型中伪偏导数的估计和预报,而伪偏导数是根据直线电... 针对现代制造业对高精度机床伺服系统的要求,将数据驱动的无模型自适应控制方法应用到直线伺服系统的位置控制中,控制器设计不包括直线伺服系统结构的任何信息,是直接基于动态线性化模型中伪偏导数的估计和预报,而伪偏导数是根据直线电机电压输入和位置输出在线估计的.永磁同步直线电机运动控制系统的实时实验结果表明,在相同条件下,数据驱动的无模型自适应控制方法的位置跟踪误差比PID减小了0.4mm到2.6mm,比神经网络控制时减小了0.2mm到0.5mm.该方法还提高了对负载扰动的鲁棒性. 展开更多
关键词 数据驱动控制 无模型自适应控制 精密运动控制 永磁同步直线电机 鲁棒性
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一类非线性大滞后系统自适应积分滑模控制 被引量:12
18
作者 侯明冬 王印松 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1182-1188,共7页
针对一类非线性大滞后系统,基于伪偏导数概念的动态线性化非线性系统模型,利用离散时间预测器技术,实现了系统原始表达式中滞后环节的隐性表达,并结合离散积分滑模控制(discrete integral sliding mode control, DISMC)方法,提出了一种... 针对一类非线性大滞后系统,基于伪偏导数概念的动态线性化非线性系统模型,利用离散时间预测器技术,实现了系统原始表达式中滞后环节的隐性表达,并结合离散积分滑模控制(discrete integral sliding mode control, DISMC)方法,提出了一种新的无模型自适应离散积分滑模控制(model-free adaptive discrete integral sliding mode control, MFA-DISMC)方案.该方法的主要特点是控制器设计仅取决于被控对象的输入和输出测量数据.通过理论分析证明了算法的稳定性,仿真研究表明,相比于无模型自适应控制(model-free adaptive control, MFAC)、Smith预估控制、改进的MFAC控制以及比例–积分–微分(proportional-integral-derivative, PID)控制方法,本文方法具有更快的响应速度和更强的鲁棒性.最后,通过双容水箱液位控制系统的实验研究,验证了所提出方法的有效性. 展开更多
关键词 无模型自适应控制 积分滑模控制 动态线性化 大滞后系统 双容水箱液位系统
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分布式电驱动车辆线控转向系统MFAC主动容错控制 被引量:12
19
作者 罗禹贡 陈锐 胡云 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第22期131-139,共9页
为解决分布式电驱动车辆线控转向系统容错控制大多需要故障诊断与隔离模块,以及过于依赖精确车辆动力学模型问题,提出基于多输入多输出无模型自适应线控容错控制方法。通过分析车辆3自由度模型确定无模型自适应控制的输入输出关系,建立... 为解决分布式电驱动车辆线控转向系统容错控制大多需要故障诊断与隔离模块,以及过于依赖精确车辆动力学模型问题,提出基于多输入多输出无模型自适应线控容错控制方法。通过分析车辆3自由度模型确定无模型自适应控制的输入输出关系,建立面向线控转向系统的多输入多输出无模型自适应主动容错控制器(Multi-input multi-output model free adaptive control,MIMO-MFAC)并进行求解,并通过理论推导证明了控制器单调收敛。在此基础上基于Matlab/Simulink和CarSim对该容错控制方法进行了仿真验证,仿真结果表明当转向系统发生故障时,容错控制方法能协同驱动系统产生额外的横摆力矩进行补偿,保证车辆既能维持期望车速也不偏离既定轨迹行驶。最后,通过驾驶模拟器试验验证了该容错控制算法的实时性。 展开更多
关键词 分布式电驱动车辆 主动容错控制 无模型自适应控制 线控转向系统
原文传递
小型无人直升机的无模型自适应鲁棒控制设计 被引量:12
20
作者 潘晓龙 鲜斌 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期1171-1178,共8页
本文针对小型无人直升机的姿态控制问题,考虑到现有基于模型的控制方法对系统动力学模型的依赖性,以及未建模动态对系统控制性能的影响,设计了一种新的基于数据驱动的无模型自适应鲁棒控制律.通过基于数据驱动的设计方法,降低了控制器... 本文针对小型无人直升机的姿态控制问题,考虑到现有基于模型的控制方法对系统动力学模型的依赖性,以及未建模动态对系统控制性能的影响,设计了一种新的基于数据驱动的无模型自适应鲁棒控制律.通过基于数据驱动的设计方法,降低了控制器对直升机动力学模型先验知识的依赖,补偿了未建模不确定性的影响.仅利用无人直升机的输入输出数据,即可实现对无人直升机系统的稳定姿态控制.然后本文结合离散滑模控制设计,补偿了未知外界扰动的影响,提高了系统的鲁棒性,并通过理论证明了控制误差的收敛性和闭环系统的稳定性.最后,在本研究组自主开发的无人直升机飞行控制实验平台上,进行了无人机实时控制实验.实验结果表明,本文所提出的控制算法取得了很好的姿态控制效果,并对系统不确定性和外界风扰动具有良好的鲁棒性. 展开更多
关键词 无人直升机 数据驱动 无模型自适应控制
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