最优控制

摘要： 传统的单相开关电流源电源使用坐标变换,在dq轴上做PI双电流环控制,但两者之间存在耦合,影响电流的控制精度,且需要较大的滤波电感,降低电源效率。文章提出一种基于滑模观测器的PI+最优控制的LCL型滤波器的单相逆变器控制策略。该策略消除LCL型逆变器固有的低阻尼问题,不增设额外的传感器,提升效率,并且电流的控制精度得到改善,基本消除稳态误差,具有较好的动态性能。仿真与实验结果验证所提方法的有效性。

摘要： 研究一类常微分方程支配的时间不一致控制问题。对时间区间离散化,构造序列最优控制问题,获得相应的序列值函数,并证明了值函数序列收敛于相应最优控制问题的值函数。

摘要： 本文研究了金融市场的风险传染问题.在推广了已有的传染病模型之后,利用最优控制理论推导出潜伏状态下金融子市场的最优治愈率,以及隔离状态下监管部门的最优隔离率的表达式.通过数值模拟获得了在不同情形下最优控制策略的变化,影响风险传染因素的结果.

摘要： 该文研究一类带有年龄等级结构的种群竞争模型的最优收获强度控制问题.证明了最优策略的存在性,关于含有分布式和边界控制函数的偏微分积分系统建立了一个新的连续性定理,据此并运用法锥和共轭系统技巧对最优策略进行了精确刻画.此外,也展示了一些数值实验结果,考察了价格函数对最优收益的影响.

摘要： 为提高轮毂电机驱动电动汽车行驶的平顺性,在轮辋内安装3组对称弹簧—阻尼装置,并建立轮毂电机悬架。在此基础上,轮毂电机驱动电动汽车主动悬架最优控制,以二次型最优控制为主要手段,并获得直线电机最优输出力,并利用内环推力滞环控制、外环速度PID控制的双闭环控制方式,获得最优力,可实现轮毂电机驱动电动汽车主动悬架最优控制效果提升。

摘要： 主动排油上浮过程是剖面浮标的应用中最耗能的环节之一,直接影响到剖面浮标的续航能力,本文通过对剖面浮标运动特性及其耗能原因分析,建立了剖面浮标上浮运动过程动力学模型,并基于能量转化分析,利用变分法推导了剖面浮标在给定时间、给定深度条件下所对应的最为节能的上浮速度。在此基础上设置了速度区间并提出了有效的闭环控制算法,使得浮标在上浮过程中的速度严格保持在此速度区间内,最终实现了节能和节时的兼顾。

摘要： 针对诱饵干扰下无人机集群作战中的计算量爆炸,攻击阈值控制解算困难问题,给出了一种基于兰彻斯特方程和最优控制模型的无人机集群作战攻击阈值控制方法。从机载雷达的性能出发,建立作战双方兵力损耗的微分方程,从而构建改进兰彻斯特方程;以兰彻斯特方程为最优控制的状态方程,以无人机攻击阈值为控制变量,建立弹药约束下无人机集群空战的最优控制模型,并且证明一方剩余兵力的最大化等价于另一方剩余兵力的最小化;最后采用直接凸优化法对最优控制问题进行求解,并进行仿真验证。

摘要： 对固定的观测时间,通过逻辑形式判断是否对动态受控系统的运行进行干预,实现目标的优化,这是生产生活实际常见的问题,这一类问题可以用带逻辑判断脉冲受控系统的最优控制问题进行描述.本文主要研究这一类最优控制问题,首先运用矩阵半张量积方法,将带有逻辑判断的脉冲表达式转换为代数表达式,然后通过Banach压缩映像原理,证明了受控系统解的存在唯一性;进而使用Mazur定理证明最优控制的存在性;最后,给出控制取值集U为全空间或开集情形下的最优性条件.作为应用,论文还给出一个模拟仿真的实例.

摘要： 利用终端观测值,研究了非散度型退化抛物方程中重构源项的反问题。基于最优控制理论,将反问题转换为了最优控制问题。建立了控制泛函极小元的存在性和必要条件,并由必要条件得到了最优问题的局部唯一性和稳定性。

摘要： 路径跟踪问题是智能网联汽车的研究热点之一,路径跟踪控制器设计的好坏直接影响智能网联汽车跟踪行驶时的可靠性。综合考虑车辆的路径跟踪精度和横向稳定性,建立两自由度汽车操纵动力学模型和路径跟踪位姿误差模型。通过反推法确定期望横摆角速度表达式,运用二次型最优控制方法设计路径跟踪控制器。采用量子粒子群算法(quantum-behaved particle swarm optimization,QPSO),对期望横摆角速度表达式中的参数c_(1)、c_(2)和k进行优化。以车辆换道和弯曲道路行驶为例,仿真研究控制器参数优化后的控制效果,以及不同车速和不同路径曲率的频率下控制器的鲁棒性。结果表明:参数c_(1)、c_(2)和k优化后,控制器改善了车辆质心侧偏角和横摆角速度的控制效果;当车速和路径曲率的频率变化时,控制器具有较明显的鲁棒性。能够进一步改善车辆的路径跟踪精度和横向稳定性,为智能网联汽车的路径跟踪控制研究提供一定的参考。

摘要： 全球经济的高速发展对能源的需求越来越高,微电网和分布式发电技术的优势越来越突出.在研究微电网的运行现状和电源特性的基础上,参照已得到的分布式电源数据,综合考虑微电网的结构特性和运行特点后,设计并实现了一种微电网最优控制仿真系统.经实验证明该系统能有效地提高模式识别率,其在微电网分布电源运行控制方面具有一定的参考价值.

摘要： 应用计量经济学方法,以1979～2015年GDP增长率与CPI时间序列数据估计了2020年CPI目标值,选择M0和M2为控制变量,建立我国GDP与CPI的二次线性最优控制(GDP-CPI LQOC)模型.结果显示,在我国“十三五”GDP6.5％预期增速下的CPI为2.54％,但仅按M0和M2以往增速还不能控制GDP和CPI的预期目标的精准实现.最优控制实验表明:M0、M2最优增长率分别为7.71％和14.10％.因此,与“十二五”相比,对M0、M2采取适度宽松的货币供应政策,就可以把“十三五”期间GDP与CPI预期目标的实现率提高到97％以上.

摘要： 本文针对有限差分随机逼近方法(FDSA)和同时扰动随机逼近算法(SPSA)的原理和优缺点,提出了一种有限差分梯度引导的同时扰动随机逼近算法(SPSA-FDG).基于CMG油藏数值模拟软件,建立油藏数值模拟模型,利用SPSA-FDG算法开展了聚合物驱最优控制研究,并将其优化结果与FDSA算法和SPSA算法进行对比分析.结果表明,SPSA-FDG算法收敛性要好于FDSA算法和SPSA算法,而且易于和任何油藏数值模拟器相结合,能够用来求解聚合物驱最优控制问题.从优化后的聚合物驱调控图可知,注入井聚合物驱前置段塞浓度最高,主要起到前缘调剖作用;主段塞及副主段塞浓度较高,用量最多,是聚合物驱改善油水流度比、降水增油的关键部分;后置段塞为流度保护段塞,浓度最低,用量最少,主要是为了防止后续水驱指进破坏主段塞影响降水增油效果.

摘要： 主动振动控制在过去三十年来取得了许多重要的研究进展,产生了一系列成熟的控制设计方法.除了传统上常用的前馈控制,反馈控制策略如H2/H∞也得到了广泛的应用.然而源起于控制理论的H2/H∞优化设计在应用于振动控制时,由于未能充分考虑主动控制系统的典型特征如传感与执行器数量有限、有限频率带等因素,并不总能获得满意的控制效果.为充分挖掘控制的性能,作者及其团队提出了一种“几何设计法”,该方法可以直观地获得最优控制器的存在性、唯一性、最优性,甚至受限情况下的性能极限.几何设计法相对于传统方法形成了明显的优势,本文旨在介绍这种方法,并通过数值仿真和试验来验证方法的有效性.

摘要： 地球静止轨道(GEO)卫星发射过程的最终段要求将卫星控制到GEO轨道上预定的地理经度位置,该问题称为GEO卫星定点入轨问题.本文针对连续小推力GEO卫星定点入轨最优控制问题进行了研究,给出了一套综合差分进化算法(DE)、混合法及参数延拓的最优转移时间控制策略.首先,仅考虑轨道面偏差和地理经度偏差,通过特定形式的推力假设及解析近似,快速给出J2摄动模型下、初始偏差轨道为偏心率等于0的地球同步轨道(GSO)的定点入轨转移时间估计;然后,针对同一问题,利用差分进化算法(DE)与混合法进行求解,得到时间最优的小推力控制;接着,考虑初始轨道形状偏差,延拓轨道偏心率和半长轴,得到J2摄动模型下、从给定初始偏差轨道开始的GEO卫星最短时间定点入轨控制律;最后在动力学模型中加入日月引力摄动项,利用序列二次规划(SQP)算法优化得到含主要空间摄动力影响作用的小推力GEO卫星最短时间定点入轨控制,以此近似高精度全摄动模型下的最短转移时间控制.该策略避免了参数初值的随机人为猜测,算法鲁棒性好,适用于求解任意初始轨道偏差的小推力GEO卫星最短时间定点入轨控制问题,所得结果经STK(Satellite Tool Kit)高精度仿真验证满足末端入轨精度要求,可为真实环境下GEO卫星定点入轨任务设计提供参考.

摘要： 位置控制器是空间飞行器的重要子系统,其性能将直接影响飞行器执行空间任务的成败.本文在将响应时间与燃料消耗加权最小的最优控制规律基础上,通过加入控制"死区",设计了最优位置控制器;最后在MATLAB/Simulink环境下,建立了位置控制系统仿真模型,并给出了仿真结果,初步显示了优化控制器设计的有效性.

摘要： 研究Radau伪谱法在巡航导弹最优制导律设计中的应用.建立巡航导弹制导律设计问题的最优控制模型,采用Radau伪谱法求解巡航导弹最优制导律设计问题,详细阐述了求解流程,通过仿真算例验证了求解方法的有效性.仿真结果表明,Radau伪谱法的边界控制精度和求解效率与节点个数密切相关,Radau伪谱法能以较小的计算代价获得较高的求解精度.研究结果为巡航导弹制导律设计和实时最优制导研究提供参考.

摘要： 当前,无人机飞行活动量不断增加,给复杂低空空域环境内的飞行安全带来了很大的安全隐患.然而目前高空民用航空领域的飞行避障体系难以在低空空域无人机中适用,亟需对低空空域无人机的自主飞行避障技术进行深入研究.本文通过构建低空空域四旋翼无人机的动力学模型,求解其在最小安全间隔约束下的最优控制问题,来获得无人机的自主避障参考轨迹.利用MATLAB程序进行了算法仿真,通过设置两种不同的避障场景,给出避障飞行路径,仿真结果验证了本文方法的有效性.

摘要： 首钢京唐第二冷轧分厂连退机组的退火炉采用法国斯坦茵的先进加热炉技术,通过模型计算实现了对连退机组预设定参数的正确处理和控制,保障了连退机组稳定运行,达到最优控制带钢质量、提高生产效率、降低能耗的作用.本文旨在对二级模型的模型控制功能、网络通信、监控系统进行研究与应用.

摘要： 为了实现远程制导火箭弹对目标的大弹着角打击,以提高远程火箭弹攻击地面目标的毁伤概率,基于微分几何理论,研究了一种具有定量弹着角约束的末制导律.首先基于火箭弹末制导策略,分析了引入过重力补偿的经典比例导引法在解决末端约束条件时的不足.在此基础上,针对制导火箭弹质心三维运动模型,推导了具有落角约束的末制导律,并以三种不同距离的地面固定目标为打击目标进行了仿真.仿真结果表明,末制导律能够满足大弹着角这一终端约束,并可实现弹着角的量化.

摘要： 现有技术尚不能准确控制点火闭合角，为确保点火能量，闭合角设置会偏大，使能效及设备可靠性降低。由此引起的耗能还严重影响电感点火在摩托车上的应用。方案包括控制电路，高压包，驱动电路，开关电路。还设置检测电路，检测初级电流达标时刻并与点火时刻比较，获得闭合角偏差并用来修正闭合角，保持点火电压恒定在最佳设计值。增加检测工况参数，参考数学模型，使点火能量逐周期与工况需求准确定量地匹配，统称最优闭合角点火电路及控制方法。完全解决了汽油机以恒值或按工况准确配置点火能量的难题。利于点火技术发展，配合发动机新技术，进一步降低点火能耗。摩托车从CDI升级至电感点火可不增大电池和磁电机。

摘要： 实施方式的最优控制系统具有控制对象参数决定部、极值控制参数决定部、以及极值控制部。控制对象参数决定部基于操作量和表示与控制对象过程的最优化有关的指标的评价量，决定表示控制对象过程的特性的控制对象参数，上述评价量基于与上述操作量对应变化的控制量。极值控制参数决定部基于由控制对象参数决定部决定出控制对象参数决定极值控制参数。极值控制部使用由极值控制参数决定部决定出的极值控制参数执行极值控制。

摘要： 实施方式的最优控制系统具有控制对象参数决定部、极值控制参数决定部、以及极值控制部。控制对象参数决定部基于操作量和表示与控制对象过程的最优化有关的指标的评价量，决定表示控制对象过程的特性的控制对象参数，上述评价量基于与上述操作量对应变化的控制量。极值控制参数决定部基于由控制对象参数决定部决定出控制对象参数决定极值控制参数。极值控制部使用由极值控制参数决定部决定出的极值控制参数执行极值控制。

摘要： 本发明的售电时机最优控制系统(10)具备通信部(11)、需求量预测部(12)、供给量预测部(13)及时机决定部(14)。通信部(11)取得多个蓄电装置(23、33、43)各自的蓄电量。需求量预测部(12)预测用户群(60)的电力需求量总和(Ta)。供给量预测部(13)根据所取得的蓄电量预测用户群(60)可供给的电力量总和(Tf)。时机决定部(14)根据预测的需求量总和(Ta)及预测的可供给的电力量总和(Tf)来决定售电时机。

摘要： 本发明提供一种最优控制系统(10)，包括对局部装置(4)进行控制的局部控制部(31)、对多个局部控制部(31)进行综合控制的总控制装置(2)、位于局部控制部(31)和总控制装置(2)之间并对在它们之间收发的控制信息进行标准化的控制信息标准化接口(1)。并且，控制信息标准化接口(1)具备控制条件信息存储部(12)和物理量变换部(11)，其中该控制条件信息存储部(12)存储对于局部装置(4)的控制由规定的标准物理量表示的制约条件和评价函数、以及属性信息，该物理量变换部(11)将从局部装置(4)取得的局部物理状态量变换为标准物理状态量，并且将通过总控制装置(2)算出的最优控制目标值变换为局部控制目标值。从而可进行多个控制参数的最优化并且减少该控制系统的建立所需要的时间和步骤。

摘要： 实施方式提供能够适应于控制对象工艺的动态而使极值控制更稳定地动作的最优控制装置、最优控制方法以及计算机程序。实施方式的最优控制装置具有第一梯度估计部、操作量决定部、第二梯度估计部以及参数调整部。第一梯度估计部基于表示评价量的信号来估计评价函数的雅可比式。操作量决定部通过对雅可比式的估计值进行积分来决定应使操作量移动的方向及量。第二梯度估计部基于表示评价量的信号来估计评价函数的黑塞式。参数调整部将被输入至操作量决定部的雅可比式的估计值除以基于评价函数的雅可比式或黑塞式的估计值的值而且是被调整为不为0的正则化信号，由此根据评价函数的变化来调整操作量决定部的积分增益。

摘要： 本发明公开了一种自适应最优控制方法和自适应最优控制系统。其中，该方法可以包括利用神经网络确定上行迭代性能指标函数；接着，判断上行迭代性能指标函数是否收敛，并根据收敛结果确定上行最优性能指标函数；然后，利用神经网络确定下行迭代性能指标函数；接着，判断下行迭代性能指标函数是否收敛，并根据收敛结果确定下行最优性能指标函数；再判断上行最优性能指标函数与下行最优性能指标函数是否相等；最后，在上行最优性能指标函数与下行最优性能指标函数相等的情况下，确定控制系统达到最优。本发明实施例只需通过上行函数和下行函数相等与否来判断鞍点的存在性，解决了如何使得控制系统稳定的技术问题。

摘要： 现有技术尚不能准确控制点火闭合角，为确保点火能量，闭合角设置会偏大，使能效及设备可靠性降低。由此引起的耗能还严重影响电感点火在摩托车上的应用。本发明方案包括控制电路，高压包，驱动电路，开关电路。还设置检测电路，检测初级电流达标时刻并与点火时刻比较，获得闭合角偏差并用来修正闭合角，保持点火电压恒定在最佳设计值。增加检测工况参数，参考数学模型，使点火能量逐周期与工况需求准确定量地匹配，统称汽油机最优闭合角点火电路及最优控制方法。完全解决了汽油机以恒值或按工况配置点火能量的难题。利于点火技术发展，配合发动机新技术，进一步降低点火能耗。摩托车从CDI升级至电感点火可不增大电池和磁电机。

摘要： 一种对非线性系统给定最优控制算法、水面艇能动力定位反馈控制增益方法及动力定位控制方法，涉及水面艇技术领域。现有技术中为了使水面艇在海洋中保持特定的位置，通常采用锚泊定位，但由于海洋风浪和执行器饱和输入受限的影响，水面艇会出现难以定点作业的问题。本申请采用的技术方案为：输入水面艇的期望位置和艏向角的状态量；输入水面艇推进器最大动力数值；通过水面艇的实际位置和艏向角的状态量与期望位置和艏向角的状态量的差值计算反馈控制增益K1；根据推进器最大动力数值计算反馈控制增益K2；根据K1和K2得到反馈控制增益K；根据反馈控制增益计算结果分配各推进器动力，实现水面艇动力定位控制。适用于不同条件下的水面定点作业。

摘要： 本发明公开了一种基于最优控制与安全距离的自动驾驶最速操纵控制系统及其控制方法，该系统包括数据采集系统、安全预警系统、最优控制系统和执行机构。其具体控制方法为：通过车载数据采集系统获取周围环境信息和汽车行驶状态。并通过采集到的信息确定汽车行驶的初始状态和终端状态；结合周围环境信息与安全预警模型判断汽车是否需要横向操纵；当需要横向操纵时，将汽车初始状态和终端状态输入到最优控制系统中，利用最优控制模型求解出汽车的最优操控输入，之后，将最优操控信号经D/A转换输入到执行机构中，由执行机构控制汽车完成纵、横向运动。本发明的控制系统及控制方法提高了自动驾驶汽车纵横向运动的安全性、快速性。