LQR

摘要： 提出了遗传-粒子群优化算法对主动悬架的控制规则进行了优化。利用Matlab/Simulink 对主动悬架系统进行了仿真,并与传统的被动悬架进行了性能比较和分析,仿真结果表明基于改进遗传算法的主动悬架最优控制能够有效提高车辆的平顺性和操纵稳定性。

摘要： 为解决LQR控制算法在智能车路径跟踪应用中参数难以选择且存在稳态误差的问题,提出一种基于遗传算法、前馈控制和线性二次型最优控制(genetic algorithm-feedforward control-linear quadratic regulator)的GA-FFCLQR路径跟踪控制器。首先,根据车辆的受力情况建立车辆动力学模型,通过将车辆投影到自然坐标系下,建立以相对于期望路径的横向偏差和航向偏差为状态变量的误差动力学模型。基于此误差动力学模型,利用LQR控制理论设计智能车路径跟踪控制器,并结合期望路径的曲率信息设计路径跟踪的前馈控制器。然后,利用遗传算法优化控制器的Q矩阵,从而减小LQR控制器设计的复杂性和提高路径跟踪控制器的精度。最后通过Carsim/Simulink联合仿真平台测试设计的GA-FFC-LQR路径跟踪控制器。仿真测试结果表明,所设计的路径跟踪控制器能够保证智能车在不同道路下的路径跟踪性能,具有较好的跟踪精度。

摘要： 针对在空间大型挠性体表面布置压电驱动器控制挠性振动时,存在驱动力不足、驱动器安装困难等问题,提出一种在空间挠性体根部安装Stewart平台来控制挠性振动的方法。同时考虑Stewart平台动力学模型和空间挠性体动力学模型的不确定性,建立以Stewart平台跟踪误差和挠性体模态位移为状态量的复合动力学模型。利用LQR(linear quadratic regulator)控制方法设计复合动力学模型的控制律,获得Stewart平台的期望位姿,然后设计Stewart平台运动的滑模控制器,以跟踪期望位姿,实现对挠性体的振动控制。对大型挠性太阳阵进行复合控制仿真研究。结果表明,所采用的基于Stewart平台的空间挠性体振动复合控制方法能够有效抑制太阳阵的挠性振动。

摘要： 在港口机械行业,为了便于集装箱,常见的工具有桥吊、门吊等起吊设备。由于集装箱装卸过程速度快、吊绳刚性差等原因,集装箱在整个装卸过程中必然会发生摇晃现象,再加之集装箱一般较重、港口风力较大,存在安全隐患,为了提高装卸货效率同时出于安全考虑,要为整个系统增加防摇控制设施。控制器可以高效地降低吊重的摆动幅度,从而实现集装箱的准确摆放,显著提高装卸效率;明显改善装卸安全情况,减轻操作人员的工作强度,减少快速对位对操作人员经验的依赖性。所谓的防摇系统,是在港机装卸集装箱过程中,防止集装箱由于运动产生的摇晃。本文采用LQR控制,相对于PID控制器具有稳态误差小、超调量小、摆角可控、运动时间可控的优势。

摘要： 随着人工智能、物联网技术的普及与发展,工程机械智能化是其未来发展的趋势。工程机械种类中的高空作业平台因其运动特点与高空作业情况,对其安全控制有着严格的要求。以矗峰重工CDPT1416高空作业平台为研究对象,结合高空作业平台的运动特点与作业要求,采用线性二次调节器LQR的最优控制思想,通过simulink搭建控制仿真模块,实现了急停避障的极限工况下,控制高空作业平台的倾摆角度、速度、加速度的迅速趋于稳定,控制过程中达到了良好的控制效果。

摘要： 为了提高智能车轨迹跟踪的精度及鲁棒性,提出了基于线性二次调节器(LQR)和比例-积分-微分(PID)算法的横纵向控制策略。首先建立了车辆二自由度动力学模型和轨迹跟踪误差模型;其次设计了横向LQR控制算法的轨迹跟踪控制器和纵向双PID控制算法的速度跟踪控制器,并采用遗传算法对横向LQR控制的关键参数进行了确定。通过CarSim和Simulink对其控制算法进行低速、中速和高速三种工况的仿真,仿真结果表明:该横纵向控制算法在轨迹跟踪时的距离偏差小于0.05 m,前轮转角以及横摆角速度变化较为平稳,保证了轨迹跟踪的精度和较好的稳定性,在一定程度上提升了乘员的舒适性。

摘要： AGV室内路径规划是指根据用户输入的起始位置、终点位置和室内地图,采用相应的底盘模型以及路径算法,为用户规划出一条最合理的可通达路径。针对双轮差速的AGV底盘模型,介绍一种基于B-样条曲线的AGV路径规划以及改进的控制算法。实验对比分析了在一定的曲线参数情况下,使用改进的LQR控制算法,相较传统算法进一步提高了工业AGV控制算法的安全性与鲁棒性。

摘要： 为提高自动驾驶车辆的路径跟踪精度,针对自动驾驶车辆横纵向耦合控制问题,提出了带有前馈控制的PID+LQR联合控制策略。首先,利用二自由度车辆动力学模型构建路径跟踪误差状态方程,制定横纵向控制流程。随后,设计了用于横向控制的线性二次型调节(linear quadratic regulator,LQR)控制策略和用于纵向控制的比例积分微分(proportional integral differential,PID)控制策略,将横纵向控制器进行整合,使得车辆在接收到决策规划系统给出的期望指令后可以进行跟踪行驶。借助CarSim和MATLAB/Simulink联合仿真平台,在连续工况下对该控制策略进行测试。结果表明,提出的横纵向耦合控制策略可控制车辆沿着规划的轨迹行驶,且可将跟踪误差控制在理想的范围内。

摘要： 倒立摆是非线性系统的典型代表,可以用来检验算法的控制效果是否理想。以直线二级倒立摆作为研究对象,通过设计LQR(Linear Quadratic Regulator)控制器实现其稳定控制,使一级摆杆、二级摆杆及滑块都处于误差较小的动态平衡状态。借助MATLAB工具进行仿真实验,通过实验结果分析研究该控制器的性能,实验结果表明LQR控制器在二级倒立摆控制中呈现响应快速、振荡小、稳定性能好等特点。

摘要： 针对大展弦比机翼遭遇阵风干扰后所存在的飞行稳定性及乘客乘坐品质等问题,运用差分进化算法(DE)寻找解决问题的最优解。采用比例、微分和积分(PID)控制、线性二次调节(LQR)控制和输出反馈控制三种控制策略,由差分进化算法寻找PID控制中参数值、LQR控制中加权矩阵以及输出反馈控制中的增益。仿真结果表明,三种控制策略均可在机翼遭遇离散阵风后,使翼根弯矩减缓20%以上,且与传统调参相比,差分进化算法可以快速锁定参数且结果满足预期所设性能,具有可行性和有效性。

摘要： 研究了一种具有多变量、强耦合、高阶次和开环绝对不稳定等复杂特性的双并联倒立摆(加弹簧链接)控制系统，依据动力学原理建立了该系统状态空间数学模型，并利用线性二次型最优控制方法设计了双并联倒立摆系统的控制器。仿真结果表明，两个摆杆可以很好地稳定在垂直位置附近，具有一定的抗干扰能力。本文研究结果对复杂工业过程控制具有指导意义。

摘要： 研究了一种具有多变量、强耦合、高阶次和开环绝对不稳定等复杂特性的双并联倒立摆(加弹簧链接)控制系统，依据动力学原理建立了该系统状态空间数学模型，并利用线性二次型最优控制方法设计了双并联倒立摆系统的控制器。仿真结果表明，两个摆杆可以很好地稳定在垂直位置附近，具有一定的抗干扰能力。本文研究结果对复杂工业过程控制具有指导意义。

摘要： 研究了一种具有多变量、强耦合、高阶次和开环绝对不稳定等复杂特性的双并联倒立摆(加弹簧链接)控制系统，依据动力学原理建立了该系统状态空间数学模型，并利用线性二次型最优控制方法设计了双并联倒立摆系统的控制器。仿真结果表明，两个摆杆可以很好地稳定在垂直位置附近，具有一定的抗干扰能力。本文研究结果对复杂工业过程控制具有指导意义。

摘要： 研究了一种具有多变量、强耦合、高阶次和开环绝对不稳定等复杂特性的双并联倒立摆(加弹簧链接)控制系统，依据动力学原理建立了该系统状态空间数学模型，并利用线性二次型最优控制方法设计了双并联倒立摆系统的控制器。仿真结果表明，两个摆杆可以很好地稳定在垂直位置附近，具有一定的抗干扰能力。本文研究结果对复杂工业过程控制具有指导意义。

摘要： 针对7 自由度汽车动力学模型,研究了基于非线性能量吸收原理(NES)的汽车主动悬架控制策略.采用非线性弹簧和阻尼构成的吸振子系统诱导汽车振动主系统的能量吸收,实现了汽车主动悬架的振动控制.讨论了汽车主动悬架非线性能量吸振控制器的参数选择,提出了控制器的设计、计算方法.研究了基于非线性能量吸振控制器的汽车主动悬架时、频域响应,并与线性最优控制进行了比较.研究结果表明:非线性能量吸收控制器能迅速、有效的吸收振动能量,改善舒适性,提高操纵稳定性;以较小的控制能量代价获得了比线性最优控制更好的控制效果.

摘要： 针对7 自由度汽车动力学模型,研究了基于非线性能量吸收原理(NES)的汽车主动悬架控制策略.采用非线性弹簧和阻尼构成的吸振子系统诱导汽车振动主系统的能量吸收,实现了汽车主动悬架的振动控制.讨论了汽车主动悬架非线性能量吸振控制器的参数选择,提出了控制器的设计、计算方法.研究了基于非线性能量吸振控制器的汽车主动悬架时、频域响应,并与线性最优控制进行了比较.研究结果表明:非线性能量吸收控制器能迅速、有效的吸收振动能量,改善舒适性,提高操纵稳定性;以较小的控制能量代价获得了比线性最优控制更好的控制效果.

摘要： 针对7 自由度汽车动力学模型,研究了基于非线性能量吸收原理(NES)的汽车主动悬架控制策略.采用非线性弹簧和阻尼构成的吸振子系统诱导汽车振动主系统的能量吸收,实现了汽车主动悬架的振动控制.讨论了汽车主动悬架非线性能量吸振控制器的参数选择,提出了控制器的设计、计算方法.研究了基于非线性能量吸振控制器的汽车主动悬架时、频域响应,并与线性最优控制进行了比较.研究结果表明:非线性能量吸收控制器能迅速、有效的吸收振动能量,改善舒适性,提高操纵稳定性;以较小的控制能量代价获得了比线性最优控制更好的控制效果.

摘要： 针对7 自由度汽车动力学模型,研究了基于非线性能量吸收原理(NES)的汽车主动悬架控制策略.采用非线性弹簧和阻尼构成的吸振子系统诱导汽车振动主系统的能量吸收,实现了汽车主动悬架的振动控制.讨论了汽车主动悬架非线性能量吸振控制器的参数选择,提出了控制器的设计、计算方法.研究了基于非线性能量吸振控制器的汽车主动悬架时、频域响应,并与线性最优控制进行了比较.研究结果表明:非线性能量吸收控制器能迅速、有效的吸收振动能量,改善舒适性,提高操纵稳定性;以较小的控制能量代价获得了比线性最优控制更好的控制效果.

摘要： 欠驱动机械系统是一类构成系统的广义坐标维数多于控制输入维数的非线性系统,在工程技术领域有着广泛的应用。针对欠驱动陀螺摆系统,根据控制目标,设计了摇起和平衡2个控制器.首先,设计了基于能量的摇起控制器,把系统摇起到平衡区内；然后,在平衡区域内近似线性化后设计了基于LQR的平衡控制器.最后,对2个控制器分别进行仿真试验,试验结果验证了控制器的可行性。

摘要： 欠驱动机械系统是一类构成系统的广义坐标维数多于控制输入维数的非线性系统,在工程技术领域有着广泛的应用。针对欠驱动陀螺摆系统,根据控制目标,设计了摇起和平衡2个控制器.首先,设计了基于能量的摇起控制器,把系统摇起到平衡区内；然后,在平衡区域内近似线性化后设计了基于LQR的平衡控制器.最后,对2个控制器分别进行仿真试验,试验结果验证了控制器的可行性。

摘要： 本发明提供了一种自动驾驶汽车的参数自适应横向运动LQR控制方法，具体包括如下步骤：实时采集横向运动控制系统所需的目标路径信息、车辆位置信息、车辆状态信息；对采集的数据进行处理转换；根据采集的数据信息，按制定的基于路径跟踪误差和车‑路位置关系的LQR控制参数调整策略确定当前状态下的控制器参数；根据确定的控制器参数，计算自动驾驶汽车的转向控制量，将其传递给转向执行器执行。本发明在自动驾驶横向LQR控制器为基础，添加一种基于路径跟踪误差和车‑路位置关系的LQR控制器参数计算调整策略，以此实现路径跟踪精度的提高以及控制器自适应性的改善。

摘要： 本发明设计了LQR优化型无刷直流电机调速神经网络PID控制器，用于改进传统神经网络PID控制器和传统LQR优化型PID控制器的控制性能。设计的LQR优化型神经网络PID控制器（LNPID）利用BP神经网络对控制器的KP，KI，KD增益进行调节，提高了控制器的动态特性和鲁棒性；本发明采用的三层BP神经网络具有较强的非线性映射能力，可以有效地抑制被控对象的非线性情况；但传统的BP神经网络是一种局部搜索的优化方法，因此，本发明引用LQR控制算法优化BP神经网络的最优输出,使输出数据更接近目标PID增益；最后将控制器的控制输出值输入到无刷直流电机中，达到电机的转速控制。同时采用LNPID以不断地监控参数的变化以及参数的实时反馈，使控制效果达到理想化。

摘要： 本发明公开了一种基于LQR的改进路径跟踪控制方法，基于无人驾驶车辆当前实际位置与规划位置的横向偏差值和航向偏差值，通过模糊控制器对LQR控制器原始加权矩阵中Q的元素进行实时修正优化，以得到优化后的加权矩阵Q，通过对LQR问题进行求解得出车辆前轮转角的控制量。本发明至少包括以下有益效果：为了解决实际应用中无人驾驶车辆路径跟踪的精度不足的问题，本发明在现有的LQR路径跟踪算法中加入一个模糊控制，动态调节LQR路径跟踪控制器中加权矩阵Q中的元素，然后再使用调整后的加权矩阵Q计算LQR控制器的最优解，计算出无人驾驶车辆需要的前轮转角，以达到增加无人驾驶车辆路径跟踪精度的效果。

摘要： 本发明提供了一种冰雪环境下基于反馈线性化与LQR的车辆路径跟踪方法，根据冰雪环境下车辆轮胎力不满足线性关系，建立冰雪环境下仿射形式的非线性车辆系统模型，基于此模型，采用反馈线性化的方法对复杂的非线性车辆系统模型进行线性化处理，得到较简单的线性系统模型和虚拟控制输入；根据得到的简单线性车辆系统模型，使用线性二次型调节器的设计方法设计路径跟踪控制器，保证系统稳定性和目标的最优性，实现无人驾驶车辆路径跟踪。

摘要： 本发明公开汽车领域中的一种基于自适应LQR轮毂直驱半主动悬架控制系统构造方法，设定12种典型工况的车身垂向加速度、定转子间偏心距、车身俯仰角加速度、前轮悬架动行程、后轮悬架动行程、前轮轮胎动载荷、后轮轮胎动载荷、前轮最优悬架力和后轮最优悬架力，得到对应的12个目标权重矩阵和控制权重矩阵，利用遗传算法分别对其寻优得到12组最优目标权重矩阵和最优目控制权重矩阵并输入LQR控制器中作保存，构成自适应LQR控制器，自适应LQR控制器计算出成本函数，求解出前后轮最优悬架力；当车辆运行至某一典型工况下，选取最优权重矩阵系数并求解最优悬架力，解决传统悬架控制无法在连续不同运行工况下都能得到最优悬架力的问题。

摘要： 本专利公开了一种基于LQR‑CA的航空发动机执行机构容错控制方法，是面向航空发动机控制系统所设计的一种在执行机构出现部分失效或完全失效故障时能够保证较好控制效果的方法。该方法包括：步骤S1，定义控制系统中所有执行机构的总控制量；步骤S2，通过LQR设计和性能最小化求出控制量的控制量；步骤S3，根据执行机构故障诊断结果将总控制量分配到正常执行机构。通过本方法，执行机构出现部分失效或全部失效时，控制系统可以充分利用多个执行机构功能上的重叠性或相似性，将总控制量动态分配给其他执行机构，进而保证控制效果。

摘要： 本发明公开了一种基于增广LQR的矿车横向控制方法，具体步骤包括通过转向系统下发控制指令，以及对实际转角反馈的分析，获取系统的响应特性；根据系统的响应特性建立矿车二自由度动力学模型；根据矿车二自由度动力学模型的状态变量的状态空间方程中进行运算，形成基于增广形式的状态控制表达；再通过里卡提方程迭代求解得到最佳反馈控制率，得到最优控制量。本发明形成了增广形式的状态控制表达，通过里卡提方程迭代求解得到最佳反馈控制率，最后得到最佳控制量，省略了通过外部补偿手段解决执行器响应延迟的过程，节省了相关参数标定的工作，并且能够保证控制量最优。

摘要： 本发明公开了一种基于LQR的SMC商用车智能驾驶横向控制方法，根据车辆横向动力学模型确定LQR状态方程并离散化，基于离散化的状态方程构造反馈控制器及代价函数，计算LQR目标控制量，对LQR目标控制量进行线性化处理，根据处理后的目标控制量确定SMC滑膜控制器的滑膜面；根据车辆实施行驶数据和滑膜状态确定SMC滑膜控制器的趋近率；基于车辆动力学模型和滑膜面计算滑膜面倒数，根据滑膜面倒数和趋近率确定最终前轮转矩，根据最终前轮转矩对车辆进行横向控制。本发明基于最优控制理论，计算LQR反馈控制率，基于车辆动力学模型设计滑模面，计算最终前轮转角，不仅满足车辆控制精度要求，而且鲁棒性更强，能满足商用车各个场景的控制需求。

摘要： 本发明公开了一种LQR横向控制器参数在线自适应方法及系统，其包括：Step1，设置将会影响控制器的控制效果的条件；Step2，将归一化后的控制误差作为评价函数，采用改进遗传算法对该条件下的LQR横向控制器参数进行优化；Step3，将优化后的LQR横向控制器参数作为训练神经网络的数据集；Step4，将训练后的神经网络用于LQR控制器中，实现不同工况下的LQR横向控制器参数在线自适应。

摘要： 本发明提出一种基于动态自适应LQR的智能农机自主作业控制方法，包括：建立智能农机的运动模型，并基于LQR算法生成该运动模型的目标函数，建立关于该目标函数的状态权重矩阵和控制权重矩阵的动态调整模型；在该智能农机的工作过程中，获取该智能农机于当前时刻的位姿态信息，根据该位姿态信息以该动态调整模型调整该状态权重矩阵和该控制权重矩阵；以调整后的目标函数解算出当前时刻的航向偏差控制量，并以该航向偏差控制量对该智能农机进行运行控制。本发明还提出一种基于动态自适应LQR的智能农机自主作业控制系统，以及一种用于智能农机自主作业控制的数据处理装置。