检索结果-内蒙古大学图书馆

信息与控制 2025年第1期54卷 66-78页

作者：李星辰李天勋游科友清华大学自动化系北京100084

模型预测控制(MPC)是一种具有稳定性保证的最优控制算法,但需要在线求解优化问题,这极大限制了其在嵌入式系统中的部署。得益于深度学习和计算硬件的发展,离线训练、在线推理的神经网络近似MPC方法受到了广泛关注,在实际控制系统中具有... 详细信息

模型预测控制(MPC)是一种具有稳定性保证的最优控制算法,但需要在线求解优化问题,这极大限制了其在嵌入式系统中的部署。得益于深度学习和计算硬件的发展,离线训练、在线推理的神经网络近似MPC方法受到了广泛关注,在实际控制系统中具有优异的表现。本文讨论了两个关键问题的最新进展:神经网络的结构设计、数据集生成和训练方法;神经网络近似误差的应对方法,以保证闭环系统稳定性和满足约束。最后,给出了神经网络在GPU(图形处理器)和FPGA(现场可编程门阵列)上的快速部署案例,展示了使用神经网络近似MPC的实际性能优势。

关键词：模型预测控制神经网络约束满足

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基于补偿控制的自适应模型预测控制

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控制理论与应用 2025年第3期42卷 455-462页

作者：张雪敏富月东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819

针对参数未知、外部干扰未知并且带有输入、输出约束的离散时间仿射非线性系统,本文基于高阶干扰观测器的投影算法与模型预测控制和补偿控制相结合,提出了一种基于补偿控制的自适应模型预测控制方法.利用基于高阶干扰观测器的投影算法... 详细信息

针对参数未知、外部干扰未知并且带有输入、输出约束的离散时间仿射非线性系统,本文基于高阶干扰观测器的投影算法与模型预测控制和补偿控制相结合,提出了一种基于补偿控制的自适应模型预测控制方法.利用基于高阶干扰观测器的投影算法对未知参数和外部干扰同步估计,根据干扰观测值和参数估计值设计补偿控制量,使系统输入和输出满足约束条件,从而保证模型预测控制优化问题的可行性,并使系统的输出收敛到标称系统的输出.最后,将所提方法应用到电熔镁砂熔炼过程中电极电流控制的仿真实验中,通过仿真验证所提方法的有效性.

关键词：模型预测控制补偿控制自适应控制参数估计电熔镁砂

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基于模型预测控制的掺氢微能源网低碳经济调度

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电力自动化设备 2025年第3期45卷 1-7,23页

作者：王沛张汉清杨楠邰能灵赵亮河海大学电气与动力工程学院江苏南京211100 国网江苏省电力有限公司南京供电分公司江苏南京210000 上海交通大学电气工程系上海200240 南方电网数字电网研究院股份有限公司广东广州510700

为了实现微能源网(MEG)的低碳经济运行,抑制风光出力给系统带来的不确定性,重点考虑氢能制、储、用各环节与MEG的耦合关系,建立考虑绿电-电解-掺氢转换过程的MEG优化调度模型,提出基于深度学习的模型预测控制调度策略。通过夏、冬典型... 详细信息

为了实现微能源网(MEG)的低碳经济运行,抑制风光出力给系统带来的不确定性,重点考虑氢能制、储、用各环节与MEG的耦合关系,建立考虑绿电-电解-掺氢转换过程的MEG优化调度模型,提出基于深度学习的模型预测控制调度策略。通过夏、冬典型日的仿真验证所提策略的有效性,基于多个典型场景验证氢能交互和阶梯碳价的引入可有效引导MEG低碳经济运行。参数敏感性分析结果表明,燃机掺氢比和碳基价的增大均会提高系统运行成本,有效降低系统碳排放量。

关键词：微能源网掺氢燃机模型预测控制阶梯碳交易低碳经济调度

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基于Koopman算子的连续搅拌反应釜的模型预测控制

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控制与决策 2025年第4期40卷 1181-1188页

作者：辛丽平牛先铎单文悦冯伟刘守元青岛理工大学信息与控制工程学院山东青岛266500

针对连续搅拌反应釜系统的浓度和温度的跟踪控制问题,提出基于Koopman算子的模型预测控制方法.基于Koopman算子建立CSTR的有限高维线性模型(24维),以CSTR的高维线性Koopman模型作为预测模型,结合预测控制滚动时域多目标优化,考虑状态约... 详细信息

针对连续搅拌反应釜系统的浓度和温度的跟踪控制问题,提出基于Koopman算子的模型预测控制方法.基于Koopman算子建立CSTR的有限高维线性模型(24维),以CSTR的高维线性Koopman模型作为预测模型,结合预测控制滚动时域多目标优化,考虑状态约束、控制目标、性能优化等约束条件,设计连续搅拌反应釜系统的温度和浓度跟踪控制算法.利用Matlab/Simulink仿真实验验证所提出方法的有效性.通过与CSTR的局部线性化模型预测控制算法(LMPC)和非线性模型预测控制算法(NMPC)进行仿真对比,验证所提出方法的优越性.实验结果表明,所提出方法无需依赖系统的精确数学模型,能避免求解非凸优化问题,而且收敛速度更快,控制精度更高.

关键词： Koopman算子模型预测控制连续搅拌反应釜浓度控制温度控制均方根误差

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基于模型预测控制的子母式无人机编队飞行控制方法

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自动化学报 2025年第2期51卷 312-326页

作者：李云鹏张立宪韩岳江蔡博张宇轩肖广洲哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

子母式无人机(Unmanned aerial vehicles,UAVs)通常指一类由无人载机搭载和投放多架子机执行协同作业任务的新型飞行器.相较于传统无人机和无人机集群,子母式无人机兼具航程长、空间可达性强等优势,得到了广泛关注.首先针对子母式无人... 详细信息

子母式无人机(Unmanned aerial vehicles,UAVs)通常指一类由无人载机搭载和投放多架子机执行协同作业任务的新型飞行器.相较于传统无人机和无人机集群,子母式无人机兼具航程长、空间可达性强等优势,得到了广泛关注.首先针对子母式无人机在编队飞行任务中的载机姿态稳定控制与子机轨迹跟踪控制问题,建立子母式无人机动力学模型.在此基础上,分别设计基于多平衡点切换模型预测控制的飞行控制方法以及基于多胞不确定性模型预测控制的轨迹跟踪控制方法,实现了子母式无人机的稳定、安全编队飞行.仿真结果表明,所提出的方法能够实现预期的编队飞行目标,具有良好的稳定性和鲁棒性.

关键词：子母式无人机模型预测控制切换控制编队控制

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永磁同步牵引电机全速域双模式模型预测控制策略

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中国电机工程学报 2025年第2期45卷 748-757,I0029页

作者：孙振耀徐帅任冠州马光同池茂儒轨道交通运载系统全国重点实验室(西南交通大学) 四川省成都市610031

有限集模型预测控制因具有多目标多约束的控制特性以及较好的动态控制性能,在中压大功率牵引传动领域得到较多关注。轨道车辆牵引电机调速范围较广,在高速弱磁域要求达到最大直流母线电压利用率。但是,传统有限集模型预测控制过调制能... 详细信息

有限集模型预测控制因具有多目标多约束的控制特性以及较好的动态控制性能,在中压大功率牵引传动领域得到较多关注。轨道车辆牵引电机调速范围较广,在高速弱磁域要求达到最大直流母线电压利用率。但是,传统有限集模型预测控制过调制能力有限,进入过调制后电流跟踪性能下降,无法最大化变流器直流母线侧电压利用率,实现方波运行。针对此问题,提出一种双模式模型预测控制方法,在线性速度范围内采用传统单步长预测控制,在高速弱磁域内采用一种改进多步长模型预测控制方法,实现牵引电机全速域工况运行。首先,建立永磁同步电机线性速度域内的预测电流模型和目标函数;其次,分析电机在方波工况下的交直流电流轨迹特征,引入多步长预测以计算电流轨迹平均值,建立基于电流平均值的目标函数,从而确定最优的换流时刻;再次,提出双滞环结构控制模式切换方法,实现线性控制模式和方波控制模式的平滑切换;建立前馈弱磁控制计算模型,实现高速弱磁区域的参考电流给定;最后,通过稳态和暂态实验结果验证所提出控制算法的有效性。

关键词：轨道车辆模型预测控制永磁同步电机方波弱磁控制多步长预测

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基于模型预测控制的无人车编队避障方法

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北京理工大学学报 2025年第1期45卷 34-41页

作者：张硕吴雨洋汪洋王一全崔星宿玉康北京理工大学机械车辆学院北京100081 中国北方车辆研究所北京100000

为研究障碍物环境下基于模型预测控制的无人车编队避障方法,建立了包含虚拟智能体状态的编队避障函数,使避障问题容易用优化方法求解.在无人车编队内部引入优先级策略实现编队内部避碰,并通过动态事件触发机制减小无人车之间通讯带宽占... 详细信息

为研究障碍物环境下基于模型预测控制的无人车编队避障方法,建立了包含虚拟智能体状态的编队避障函数,使避障问题容易用优化方法求解.在无人车编队内部引入优先级策略实现编队内部避碰,并通过动态事件触发机制减小无人车之间通讯带宽占用.对该方法进行了计算机仿真验证,在给定多边形障碍物环境下,使用领导者-追随者架构执行编队行驶任务,并借助事件触发器实现间歇通讯.结果表明,相较于传统方法,所设计的编队控制器能够提高带宽约束下无人车编队行驶安全性.

关键词：编队控制模型预测控制动态事件触发机制无人车避障

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基于前馈非线性模型预测控制的类车机器人路径跟踪

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工程科学学报 2025年第1期47卷 101-112页

作者：伊力夏提·伊力哈木江孟宇白国星顾青王国栋常鑫睿黄建秀郑燕北京科技大学机械工程学院北京100083 北京科技大学顺德创新学院顺德528399 中国移动通信集团内蒙古有限公司呼和浩特010020

类车机器人由于零件标准化程度低,侧偏刚度等轮胎力学参数难以准确获得,存在动力学建模十分困难的问题,因此现有研究工作通常以运动学模型作为类车机器人的控制模型,但由于其运动学模型存在模型失配,导致类车机器人与参考路径之间的误... 详细信息

类车机器人由于零件标准化程度低,侧偏刚度等轮胎力学参数难以准确获得,存在动力学建模十分困难的问题,因此现有研究工作通常以运动学模型作为类车机器人的控制模型,但由于其运动学模型存在模型失配,导致类车机器人与参考路径之间的误差、类车机器人的前轮转角和前轮转角速度出现剧烈振荡现象.针对前述问题,本文基于非线性模型预测控制(Nonlinear model predictive control,NMPC)的滚动优化原理,引入基于逆运动学模型的前馈转角信息,将前轮转向角作为预测模型的第四维,提出了一种基于前馈非线性模型预测控制(Feedforward NMPC,FNMPC)的类车机器人路径跟踪控制算法.并通过Simulink和CarSim进行了联合仿真,结果表明FNMPC有效减小了模型失配导致的振荡现象,同时具有较高的跟踪精度.其中前馈非线性模型预测控制器的位移误差幅值不超过0.1106 m,航向误差幅值不超过0.1253 rad.在相同工况下,线性模型预测控制、前馈线性模型预测控制、纯跟踪控制和Stanley控制误差发散,而本文提出的FNMPC相比已有NMPC跟踪精度更高,且控制增量绝对累计值相比NMPC控制器减小67.53%.通过线控类车机器人底盘作为实验平台完成的测试结果表明,NMPC系统在进入弯道时出现控制失控现象,在相同工况下,FNMPC系统能够有效完成对参考路径的跟踪,同时将位移误差幅值控制在0.1624 m以内,航向误差幅值控制在0.1138 rad以内.

关键词：类车机器人路径跟踪前馈信息模型预测控制平顺性

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光储氢集成系统的随机模型预测控制方法

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电力自动化设备 2025年第2期45卷 86-93,126页

作者：王翰林赵建立张沛超孙烨上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室上海200240 国网上海市电力公司上海200122

光储氢集成系统是提升光伏消纳率、降低电解制氢成本的重要途径之一,但电解槽复杂的非线性模型以及光伏出力的高随机性给系统运行优化带来了困难。提出电解槽的高精度凸拟合模型,该模型能计及电解槽功率和温度对效率的影响,且便于优化... 详细信息

光储氢集成系统是提升光伏消纳率、降低电解制氢成本的重要途径之一,但电解槽复杂的非线性模型以及光伏出力的高随机性给系统运行优化带来了困难。提出电解槽的高精度凸拟合模型,该模型能计及电解槽功率和温度对效率的影响,且便于优化问题的建模与求解。将模型预测控制(MPC)与随机优化相结合,提出光储氢集成系统的二阶段随机MPC方法。建立双层求解框架,其中上层用于处理电解槽的非线性模型,下层基于交替方向乘子法实现大规模场景的解耦计算。光储氢集成系统的仿真算例结果表明,配置电池、储氢罐等储能单元显著提升了制氢的经济性和光伏消纳率;相较于常规MPC,考虑光伏和氢负荷分布信息的二阶段随机MPC进一步提升了系统经济性。

关键词：电解槽光储氢集成系统最优调度凸拟合模型模型预测控制随机优化

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基于分层模型预测控制的含风电电力系统恢复在线决策方法

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电工技术学报 2025年第5期40卷 1471-1486页

作者：顾雪平魏佳俊白岩松李少岩刘玉田华北电力大学电气与电子工程学院保定071003 电网智能化调度与控制教育部重点实验室(山东大学) 济南250061

在“双碳”背景下,电力系统的风电渗透率不断提升,风电机组对大停电后系统恢复过程的影响日益显著。为应对风电出力不确定性对恢复过程的影响,该文提出了一种基于分层模型预测控制的电力系统恢复在线决策方法。首先,为满足不同的恢复决... 详细信息

在“双碳”背景下,电力系统的风电渗透率不断提升,风电机组对大停电后系统恢复过程的影响日益显著。为应对风电出力不确定性对恢复过程的影响,该文提出了一种基于分层模型预测控制的电力系统恢复在线决策方法。首先,为满足不同的恢复决策需求,引入分层控制结构,将恢复任务解耦,以动态更新的风电预测信息为基础,提出基于两种滚动机制的双层滚动优化策略:上层考虑元件恢复次序的后效性,采用前瞻到底滚动机制进行元件恢复次序决策;下层考虑风电预测精度近高远低的实际,采用滑动时间窗口滚动机制进行发电机组出力计划和负荷恢复计划决策。然后,在反馈校正环节,根据实测风电数据,建立储能等灵活性资源的实时调度模型并修正风电功率预测。最后,通过修改的新英格兰39节点系统和实际系统算例验证所提方法的有效性与实用性。

关键词：模型预测控制大停电风电不确定性滚动机制在线恢复实时校正

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