线性二次型调节器

摘要： 针对植保无人机在作业时易受环境及模型参数影响,提出一种反步滑模姿态控制算法,分别在无故障干扰与有故障干扰情况下,对线性二次型调节器法(Linear quadratic regulator,LQR)控制、滑模法控制(Sliding mode control,SMC)、积分反步法控制(Integrator backstepping controller,IBC)开展仿真对比试验。结果表明,在无故障干扰下3种算法均能在较短时间内达到平稳状态,在有加性故障干扰时线性二次型调节器法控制无法快速达到平衡状态,滑模控制有抖动,积分反步法震荡较大。为解决此问题,基于反步法设计位置姿态控制律对植保无人机闭环控制回路作补偿,构造滑模观测器实时观测执行器故障情况;设计基于反步滑模控制(Backstepping sliding mode,BSM)容错控制器,并开展仿真与物理试验。可知,反步滑模控制物理实现简单、响应时间短、容错控制性强、鲁棒性好,植保作业更加精准高效。

摘要： 针对植保无人机在作业时易受环境及模型参数影响,提出一种反步滑模姿态控制算法,分别在无故障干扰与有故障干扰情况下,对线性二次型调节器法(Linear quadratic regulator,LQR)控制、滑模法控制(Sliding mode control,SMC)、积分反步法控制(Integrator backstepping controller,IBC)开展仿真对比试验。结果表明,在无故障干扰下3种算法均能在较短时间内达到平稳状态,在有加性故障干扰时线性二次型调节器法控制无法快速达到平衡状态,滑模控制有抖动,积分反步法震荡较大。为解决此问题,基于反步法设计位置姿态控制律对植保无人机闭环控制回路作补偿,构造滑模观测器实时观测执行器故障情况;设计基于反步滑模控制(Backstepping sliding mode,BSM)容错控制器,并开展仿真与物理试验。可知,反步滑模控制物理实现简单、响应时间短、容错控制性强、鲁棒性好,植保作业更加精准高效。

摘要： 针对传统无人机集群飞行控制需要规划过多飞行路径的问题,设计一种结合线性二次型调节器(LQR)与机间防撞的分布式协同控制器,不需要为集群设计相对构型,只需给定一条满足无人机动力学约束的飞行路径,集群就可沿路径飞行。该控制器通过设计自适应通信拓扑来稳定加入机间防撞机制带来的抖振效应,并使集群具有良好可扩展性。仿真结果表明,所设计的分布式控制器可以实现规划一条路径下无人机集群无机间碰撞的稳定飞行。

摘要： 为了研究智能汽车横向轨迹跟踪控制,基于线性二次型调节器(LQR)算法对汽车横向控制进行了研究,设计了二自由度动力学LQR控制器和带有前馈项的LQR控制器。利用MATLAB/Simulink和CarSim搭建了系统的联合仿真模型,在多种速度的双移线工况下进行仿真验证。仿真结果表明:在恶劣工况下,前馈LQR控制具有比LQR控制更好的跟踪优势,对外部环境干扰和车辆内部的因素干扰有着良好的适应性,确保车辆能够快速且稳定地跟踪轨迹。

摘要： 针对群系统编队跟踪问题,提出一种满足线性二次型调节器性能指标的优化控制方法。建立编队跟踪问题的数学描述和设计编队跟踪控制协议。给出群系统实现编队跟踪的充要条件,借助李雅普诺夫第二方法分析系统的稳定性。得到了控制协议能够最小化线性二次型调节器性能指标的拓扑条件,设计了编队跟踪算法。仿真实验验证了控制方法的有效性。

摘要： 针对传统四旋翼无人机轨迹跟踪控制器精确度不够高、模拟仿真结果验证过程不够准确逼真的问题,基于AirSim仿真平台,通过对四旋翼无人机跟踪圆形期望轨迹进行仿真与分析,提出了一种基于遗传算法(genetic algorithrm,GA)、线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)和加速度补偿的轨迹跟踪优化策略。在使用加速度控制无人机飞圆形轨迹并使用LQR控制器对其轨迹跟踪的技术前提下,首先,计算出无人机的期望加速度并添加加速度补偿,可提高无人机做变加速运动的稳定性;然后,利用遗传算法优化线性二次型调节器的参数Q矩阵,可提高无人机轨迹跟踪控制器的精确度。仿真分析结果亦表明,优化调整后的LQR控制器使无人机轨迹跟踪控制结果与期望的圆形轨迹重合度更高,且在AirSim仿真平台的仿真结果直观可视,对四旋翼无人机的飞控算法方面的关键技术研究与验证具有一定重要意义。

摘要： 为了提升新能源车辆的驾乘品质,文章研究了基于状态观测器和线性二次型调节器的主动阻尼控制策略。首先对某混合动力车辆的传动系进行动态建模,并在建立模型的基础上设计了基于卡尔曼滤波的状态观测器。为了实现最优的控制效果,采用了线性二次型调节器对车辆进行主动阻尼控制。最后,通过实车试验的方法对控制策略进行验证。试验结果表明,在车辆原地tip in的过程中,车辆的冲击度与加速踏板开度强相关,加速踏板开度越大,整车的冲击度越大。采用主动阻尼控制策略能有效地抑制车辆的抖动,降低整车冲击度,提升车辆的平顺性,其效果在中等加速踏板开度时更为显著。

摘要： 针对汽车转向几何学和运动学模型适合低速轨迹跟踪、精度低等特点,利用简化后的线性二自由度车辆模型和预瞄误差模型,建立了预瞄式轨迹跟踪模型.结合最优控制理论,设计LQR控制器计算期望的车轮转角并增加前馈控制器消除稳态误差,实现车辆跟随期望路径.通过CarSim与Simulink的联合仿真,验证了横向控制策略具有较好的控制效果.

摘要： 现代控制理论是实现地下铲运机路径跟踪控制的重要技术之一.目前,控制算法应用的难点在于参数的选取和整定.为解决控制参数整定问题,提出应用量子行为粒子群优化算法(QPSO)对基于线性二次型调节(LQR)的状态反馈控制器进行参数优化,实现对地下铲运机精准、稳定的路径跟踪控制.状态反馈控制器基于铲运机的误差动力学模型得出,优化后的路径跟踪控制最大横向位置偏差低于0.23 m.仿真试验结果表明:相较于标准粒子群优化算法,QPSO算法优化的路径跟踪控制器的最大横向位置偏差减小53.4％,优化效果更好、成功率更高.

摘要： 以四轮独立制动且前轮转向的车辆作为研究对象,运用模型预测轨迹跟踪控制方法跟踪五次多项式避撞轨迹,同时运用线性二次型调节器(LQR)方法确定期望附加横摆力矩,进而运用轮胎力优化分配方法对制动力进行分配,最终实现避撞轨迹跟踪过程的汽车稳定性控制.仿真结果表明,在较低附着系数路面,增加汽车横摆力矩控制有效提升了车辆在避撞轨迹跟踪过程中的稳定性,并缩短轨迹跟踪调整时间,使车辆能够更快地到达期望轨迹.

摘要： 本文讨论了基于神经网络PID的控制方法在线性二次型调节器(LQR)问题中的应用,针对控制工程中的无限时间LQR问题,提出了神经网络PID控制整定方法,从而实现PID参数的在线自适应寻优.同时,考虑了连续时间线性时不变系统的渐近稳定性问题.最后,MATLAB仿真结果表明该方法的可行性、有效性.

摘要： 汽车电子稳定控制系统在行车安全方面发挥着极其重要的作用,对稳定控制系统的横摆控制研究可以分为两个层次进行.上层为控制器设计,先采用反馈线性化思想将车辆动力学模型进行线性化处理,再采用线性二次型调节器进行优化控制器设计,以产生期望的力(矩);下层采用最优控制算法进行制动力分配,用加权最小二乘法将稳定性控制力(矩)最优的分配到各车轮的执行器上,以满足车辆稳定性行驶的要求.在matlab中搭建整车模型并进行仿真验证,结果表明,基于以上方法的车辆横摆稳定性控制能很好的跟踪上期望的纵向速度、横向速度以及横摆角速度.

摘要： 本文针对直线型倒立摆系统,基于线性二次型调节器(LQR)理论设计了系统最优控制器.针对LQR中加权矩阵Q和R难以确定的问题,从控制效果出发,采用自适应遗传算法对其进行全局优化,不仅满足了控制指标要求,而且实现了摆杆摆角和小车位移的良好控制效果.理论分析和实验结果表明了该优化设计方法的正确性和有效性.

摘要： 在二级倒立摆稳摆控制中，摆杆的角度编码器信号受到测量噪声污染，并在使用差分方法获取摆杆角速度的过程中，测量噪音被进一步放大。当控制器将受到噪音污染的角度和角速度信号作为决策依据计算控制量时，混入的噪音将导致控制量产生较大的随机波动。同时，电动机作为执行器，因自身结构和环境因素，在执行控制指令的过程中也混入了较大的过程噪音。这两种噪音将使系统出现较强抖动，既不利于摆杆的稳定，也缩短了电机的使用寿命。本文即针对二级倒立摆稳摆实时控制中的噪声污染问题，将稳态卡尔曼滤波器与渐消记忆法结合起来，找到了确定稳态卡尔曼滤波器增益矩阵的有效方祛，使得稳态卡尔曼滤波器既能克服模型误差，又满足系统控制的实时性要求，井在实时控制实验中减小了电机抖动，降低了噪音的影响，取得了令人满意的效果。

摘要： 在二级倒立摆稳摆控制中，摆杆的角度编码器信号受到测量噪声污染，并在使用差分方法获取摆杆角速度的过程中，测量噪音被进一步放大。当控制器将受到噪音污染的角度和角速度信号作为决策依据计算控制量时，混入的噪音将导致控制量产生较大的随机波动。同时，电动机作为执行器，因自身结构和环境因素，在执行控制指令的过程中也混入了较大的过程噪音。这两种噪音将使系统出现较强抖动，既不利于摆杆的稳定，也缩短了电机的使用寿命。本文即针对二级倒立摆稳摆实时控制中的噪声污染问题，将稳态卡尔曼滤波器与渐消记忆法结合起来，找到了确定稳态卡尔曼滤波器增益矩阵的有效方祛，使得稳态卡尔曼滤波器既能克服模型误差，又满足系统控制的实时性要求，井在实时控制实验中减小了电机抖动，降低了噪音的影响，取得了令人满意的效果。

摘要： 在二级倒立摆稳摆控制中，摆杆的角度编码器信号受到测量噪声污染，并在使用差分方法获取摆杆角速度的过程中，测量噪音被进一步放大。当控制器将受到噪音污染的角度和角速度信号作为决策依据计算控制量时，混入的噪音将导致控制量产生较大的随机波动。同时，电动机作为执行器，因自身结构和环境因素，在执行控制指令的过程中也混入了较大的过程噪音。这两种噪音将使系统出现较强抖动，既不利于摆杆的稳定，也缩短了电机的使用寿命。本文即针对二级倒立摆稳摆实时控制中的噪声污染问题，将稳态卡尔曼滤波器与渐消记忆法结合起来，找到了确定稳态卡尔曼滤波器增益矩阵的有效方祛，使得稳态卡尔曼滤波器既能克服模型误差，又满足系统控制的实时性要求，井在实时控制实验中减小了电机抖动，降低了噪音的影响，取得了令人满意的效果。

摘要： 在二级倒立摆稳摆控制中，摆杆的角度编码器信号受到测量噪声污染，并在使用差分方法获取摆杆角速度的过程中，测量噪音被进一步放大。当控制器将受到噪音污染的角度和角速度信号作为决策依据计算控制量时，混入的噪音将导致控制量产生较大的随机波动。同时，电动机作为执行器，因自身结构和环境因素，在执行控制指令的过程中也混入了较大的过程噪音。这两种噪音将使系统出现较强抖动，既不利于摆杆的稳定，也缩短了电机的使用寿命。本文即针对二级倒立摆稳摆实时控制中的噪声污染问题，将稳态卡尔曼滤波器与渐消记忆法结合起来，找到了确定稳态卡尔曼滤波器增益矩阵的有效方祛，使得稳态卡尔曼滤波器既能克服模型误差，又满足系统控制的实时性要求，井在实时控制实验中减小了电机抖动，降低了噪音的影响，取得了令人满意的效果。

摘要： 在二级倒立摆稳摆控制中，摆杆的角度编码器信号受到测量噪声污染，并在使用差分方法获取摆杆角速度的过程中，测量噪音被进一步放大。当控制器将受到噪音污染的角度和角速度信号作为决策依据计算控制量时，混入的噪音将导致控制量产生较大的随机波动。同时，电动机作为执行器，因自身结构和环境因素，在执行控制指令的过程中也混入了较大的过程噪音。这两种噪音将使系统出现较强抖动，既不利于摆杆的稳定，也缩短了电机的使用寿命。本文即针对二级倒立摆稳摆实时控制中的噪声污染问题，将稳态卡尔曼滤波器与渐消记忆法结合起来，找到了确定稳态卡尔曼滤波器增益矩阵的有效方祛，使得稳态卡尔曼滤波器既能克服模型误差，又满足系统控制的实时性要求，井在实时控制实验中减小了电机抖动，降低了噪音的影响，取得了令人满意的效果。

摘要： 本文研究一种独轮机器人系统的建模与平衡控制问题。该机器人系统由一个车轮驱动系统并控制前向平衡。由电机驱动一个惯性轮形成反力矩，控制机器人侧向平衡。根据对该独轮机器人系统的动力学分析，应用劳斯方程建立系统动力学模型，并由分析和仿真实验验证模型。根据模型，分析系统的稳定性和能控性。同时采用LQR控制方法实现独轮机器人系统在平衡点附近的稳定性控制。仿真实验证明，获得的系统模型能有效反映系统动力学特性，LQR控制只能实现系统在平衡点附近的平衡，平衡点以外，控制失效。

摘要： 本文研究一种独轮机器人系统的建模与平衡控制问题。该机器人系统由一个车轮驱动系统并控制前向平衡。由电机驱动一个惯性轮形成反力矩，控制机器人侧向平衡。根据对该独轮机器人系统的动力学分析，应用劳斯方程建立系统动力学模型，并由分析和仿真实验验证模型。根据模型，分析系统的稳定性和能控性。同时采用LQR控制方法实现独轮机器人系统在平衡点附近的稳定性控制。仿真实验证明，获得的系统模型能有效反映系统动力学特性，LQR控制只能实现系统在平衡点附近的平衡，平衡点以外，控制失效。

摘要： 本发明公开了一种同步发电机励磁调节器控制程序集成嵌入式语言的二次开发方法，它包括：1)采用lua脚本语言编译嵌入式脚本程序；2)根据使用的操作系统和编译器修改脚本程序的运行环境程序，以将脚本程序的运行环境以程序库的方式链入到宿主程序中，宿主程序为励磁调节器C语言控制程序；3)编写从宿主程序调用脚本程序的接口函数，以及从脚本程序访问宿主程序的接口函数；4)初始化脚本程序的运行环境和运行状态，在宿主程序中完成从宿主程序调用脚本程序的接口函数的注册，以便于宿主程序通过调用脚本程序的接口函数实现读入、编译和执行脚本程序。

摘要： 本发明涉及一种结合线性二次调节器与分数阶滑模控制的复合控制方法，其特征在于：所述的复合控制方法由两部分组成，即连续控制律和非连续控制律。连续控制律基于线性二次调节器进行设计，目的是保证闭环控制系统尽快实现稳定收敛；非连续控制律基于分数阶滑模控制进行设计，用于消除系统不确定性的影响，最大限度地确保闭环控制系统的鲁棒性。

摘要： 基于线性二次调节器的双DSP静止无功发生器涉及电力设备无功补偿技术领域。主要是为解决现有的静止无功发生器鲁棒性差等问题而设计的。它包括电容器组，电容器组连接IGBT变换电路模块；IGBT变换电路模块与平波电抗器组连接；平波电抗器与软启动电路连接；软启动电路与电网连接；电流传感器和电压传感器连接信号调理电路；信号调理电路连接A/D转换电路；A/D转换电路连接DSP控制系统A；DSP控制系统A和DSP控制系统B连接；DSP控制系统B和IGBT驱动模块连接；IGBT驱动模块连接IGBT变换电路模块；负载连接端子连接负载；保护电路连接DSP控制系统A；电源模块连接到各个模块的电源端。优点是鲁棒性强。

摘要： 一种二次加压供水消毒式无负压稳流调节器，包括稳流调节器本体，其特征在于，稳流调节器本体的侧面上设置灯管仓，玻璃套管横穿稳流调节器本体的两侧面，端头位于灯管仓内，紫外线灯管插入在玻璃套管内，紫外线灯控制器通过导线与紫外线灯管相连。本实用新型的二次加压供水消毒式无负压稳流调节器具有结构简单、使用安全等特点，它通过紫外线灯控制器开启稳流调节器本体灯管仓内的紫外线灯，从稳流调节器本体进水口进入的市政水经紫外线灯发出的紫外线照射进行二次杀菌消毒后，从出水口进入加压系统进行二次加压后送至用户，为居民安全用水增加又一道保障。

摘要： 高层建筑二次供水设备使用的新型稳流调节器，由水位探头、电磁气阀、稳压电路和控制电路构成，水位探头下端安装在罐体上端第一个开孔上，电磁气阀安装在罐体上端第二个开孔上，稳压电路和控制电路安装在一塑料元件盒内，元件盒安装在罐体外上右部，稳压电路电源输入端和控制电路、电磁气阀之间通过导线连接。本新型克服了普通稳流调节器上负压抑制器使用时间久后，负压抑制器上部的排气口和浮球接触的接触面，因材料老化作用变形，以及长期和浮球处于接触或不接触状态，浮球的上升下降作用，容易造成排气口和浮球接触的接触面受冲击作用变形，从而排气口和浮球接触的接触面产生缝隙，导致漏气漏水，不能正常使用，使整个负压抑制器报废的缺点。

摘要： 本实用新型公开了一种插头二次注塑的调节器支架结构，包括一次注塑和二次注塑，其特征在于：一次注塑包括封闭环插头、浇口镶件、后模仁、后模镶件、滑块、压条、前模仁、铲机、斜导柱，封闭环插头、浇口镶件、后模镶件、滑块位于后模仁上，在滑块的两端设有压条，前模仁装在滑快的上方，滑块在斜导柱和铲机作用下，沿压条向前运动，通过模具合模、注塑机熔胶、射胶、保压、冷却、开模注塑成一次注塑封闭环插头。其优点是：通过这两次分别注塑，使产品在设计时，提高了设计结构可行性与模具制造的可行性，使产品在发挥出应有的作用的同时降低了生产制造成本，提高产品品质。

摘要： 本实用新型公开了一种胸管二次固定可调节器，包括胶布和松紧度调节器，所述松紧度调节器包括固定座、活动式夹持头、螺杆和调节手柄，固定座上设有胸管夹持槽，胸管夹持槽的槽壁上设有螺纹通孔，螺杆的一端与调节手柄连接，另一端穿过螺纹通孔与胸管夹持槽中的活动式夹持头连接，并且活动式夹持头能相对螺杆转动，胶布将固定座固定在人身上，活动式夹持头将胸管夹持固定在胸管夹持槽中。本专利根据病人情况可适时调节胸管的固定位置及松紧度，不再需要撕开胶布重新固定，方便临床护士的工作，节约时间。

摘要： 本发明涉及一种双星系统的轨道保持方法，涉及一种采用线性二次型调节器跟踪控制实现双星系统轨道保持的方法，属于航空航天技术领域。本发明实现方法如下：利用简化双体动力学模型设计标称轨道，然后在精确的双体动力学方程下以标称轨道的初值得真实轨道，计算真实轨道与标称轨道的偏差，基于线性二次型调节器设计最优控制律，获得最优加速度，施加连续控制，使真实轨道收敛在标称轨道附近，实现双星系统下的轨道跟踪和保持。本发明适用于存在初始误差和模型误差情况下的双星系统轨道保持，具有收敛性好，保持精度高等特点。

摘要： 本发明公开一种多智能体系统线性二次型调节器控制方法，其特征在于，该方法通过解耦，将多智能体系统LQR控制问题转化为N个智能体子系统的LQR控制问题，有效消除反馈矩阵的对角结构约束；同时考虑到LQR控制域的凸性，将约束条件由N个矩阵不等式减少为两个矩阵不等式，分别以拉普拉斯矩阵的最小和最大特征值为系数。该智能体系统的LQR控制与节点个数无关，适合于网络规模较大的情况；该方法也适用于其他结构的控制器，如静态输出反馈控制器，并且用户操作简便直观，能够显著地克服传统方法的主要缺点。本发明给出的设计方法可广泛应用于群体集、蜂涌、聚集、传感器网络估计等问题。

摘要： 本实用新型公开了一种基于线性二次型调节器的永磁同步电机伺服系统，包括上位机、转速控制器、LQR控制器、第一切换开关、第二切换开关、电流控制器、坐标变换模块、坐标反变换模块、脉宽调制输出模块、三相逆变器、电流采样模块、位置检测模块、速度检测模块以及永磁同步电机；所述上位机具体包括转速给定模块、参数设计模块、系统辨识模块以及图形输出模块。本实用新型不仅具有较好的跟踪性能，同时对外部干扰引起的系统参数变化具有较好的鲁棒性。