具有双层控制结构的馈能悬架输出反馈控制策略

针对悬架系统是一个复杂的多变量振动系统,单一的控制算法难以满足悬架系统的性能要求的不足,采用了双层结构控制策略,上层控制器产生下层控制器的期望输出,下层控制器跟踪上层控制器的输出。本文将馈能悬架的控制器设计问题归结为时域硬约束下的干扰抑制问题和能量回收效率的问题,上层控制器采用多目标H_∞/广义H_2输出反馈控制策略,即用广义H_2范数描述系统时域约束,用H∞范数度量系统的性能。下层采用状态反馈积分控制策略实现执行机构对上层控制输出的跟踪。仿真验证了设计的1/4车馈能悬架具有干扰抑制能力和能量回收能力。     

基于时滞系统的无偏H∞滤波

设计了含有时滞环节的无偏H∞滤波器,对时滞系统中不易测量的状态变量进行了估计。基于LMI技术推导了滤波误差系统满足渐近稳定和具有H∞扰动衰减水平γ的充分条件。由于无偏条件的引入,克服了原有方法对待估计时滞系统是稳定的限制,可对临界稳定或不稳定时滞系统的不可测量状态进行估计,并且设计滤波器的计算量也减小。应用本文所提方法对由石油精炼过程构成的单时滞系统中的产品P含量进行了估计,并与时滞无关的无偏H∞滤波器相比,时滞有关的无偏H∞滤波器的估计精度高,说明了本文方法的可行性。     

基于扩张状态观测器的车辆横摆稳定模型预测控制器设计

针对车辆横摆稳定性控制问题,本文提出一种基于扩张状态观测器的线性模型预测控制器设计方法.首先,将非线性车辆模型线性化,建立带有模型误差干扰项的线性模型,其中线性化导致的模型误差采用扩张状态观测器估计得到,并证明了观测器的稳定性.然后基于此模型设计线性预测控制器,近似实现了非线性预测控制器的控制效果,同时降低了计算量.最后,通过不同路况下的仿真实验结果,验证了所提方法的计算性能和控制效果.     

通信延时环境下基于观测器的智能网联车辆队列分层协同纵向控制

考虑通信延时影响的车辆队列控制问题,提出一种基于观测器的分布式车辆队列纵向控制器.首先,基于分层控制策略分别设计上下层控制器,通过上层控制器优化期望加速度、下层控制器克服车辆模型非线性实现期望加速度和实际加速度的一致.上层控制器设计过程中,基于三阶线性化车辆模型,考虑观测器、车辆动态耦合特性和通信延时,提出一种通信延时环境下基于观测器的车辆队列控制器,利用观测器估计领导车辆加速度信息从而减轻通信负担.然后,利用Lyapunov-Krasovskii方法分析车辆队列的稳定性,并得出通信延时上界,同时利用传递函数方法分析了串稳定性.最后,通过数值仿真验证上层控制器的有效性和稳定性.在此基础上,利用PreScan软件中高保真车辆动态模型,验证了该分层控制策略的有效性.     

基于三步法的汽车主动四轮转向控制

为了提高线控主动四轮转向汽车的主动安全性、操纵稳定性,将三步法控制策略应用于线控主动四轮转向车辆控制问题中,以跟踪参考模型输出为控制目标设计了三步法控制器。该控制器由类稳态控制、考虑参考变化的前馈控制和状态相关的误差反馈控制3部分构成。通过对线控主动四轮转向汽车的前、后轮转角进行控制,保证实际的车辆质心侧偏角和横摆角速度对理想的质心侧偏角和横摆角速度的状态跟踪。采用非线性八自由度汽车模型对控制器的有效性进行验证。仿真结果表明:所设计的控制器能够跟踪上理想模型输出值,提高了线控主动四轮转向汽车的操纵稳定性。     

基于时滞系统的无偏H∞滤波

设计了含有时滞环节的无偏H∞滤波器,对时滞系统中不易测量的状态变量进行了估计。基于LMI技术推导了滤波误差系统满足渐近稳定和具有H∞扰动衰减水平γ的充分条件。由于无偏条件的引入,克服了原有方法对待估计时滞系统是稳定的限制,可对临界稳定或不稳定时滞系统的不可测量状态进行估计,并且设计滤波器的计算量也减小。应用本文所提方法对由石油精炼过程构成的单时滞系统中的产品 P 含量进行了估计,并与时滞无关的无偏H∞滤波器相比,时滞有关的无偏H∞滤波器的估计精度高,说明了本文方法的可行性。     

含有时滞和时滞微分不确定系统的H∞滤波

研究含有状态时滞和状态时滞微分的参数不确定性系统的H∞滤波问题,其不确定性为多框架目标类型.对所有允许的参数不确定性系统,设计一个线性滤波器,使得由不确定性系统和滤波器构成的误差系统为渐进稳定的,同时使误差系统输入输出的传递函数的H∞范数满足性能指标要求.基于线性矩阵不等式技术,给出滤波器存在的充分条件及参数计算.以一个数值例子说明该方法的有效性和可行性.     

四轮驱动电动汽车稳定性预测控制器快速实现

为解决四轮驱动电动汽车在高速情况下易发生甩尾失控的安全性问题,针对整车和执行器间的动力学耦合、控制系统非线性、多变量、实时性等问题,本文采用集中式的控制策略,设计了一种车辆横摆稳定的快速非线性预测控制器,实现了整车横摆稳定和电机转矩分配的一体化控制.为了控制系统的实时实现,将非线性规划问题转化为代数方程组求解,通过解耦预测时域间方程组的耦合关系,实现时域间优化问题的并行求解,提高了控制器的计算速度.最后给出了控制器的硬件并行加速实验,完成了控制系统的硬件在环实验,实现了车辆横摆稳定系统的实时控制.实验结果表明该控制器不仅具有良好的控制性能,而且明显提升了系统实时性.     

基于约束H∞输出反馈的四轮转向模型跟踪控制

以跟踪参考模型为控制策略,提出一种基于约束H_∞输出反馈控制的四轮转向（4WS）控制新方法．将前馈控制和反馈控制相结合,同时控制前、后轮转角,以实现实际车辆模型对参考模型的期望性能跟踪．兼顾抗干扰能力与执行机构输出饱和,将约束H_∞输出反馈控制应用于反馈控制器的设计．仿真实验表明所设计的4WS车辆系统可以很好地跟踪参考车辆模型,提高了车辆的操纵稳定性．     

非线性离散时间系统的准无限时域NMPC

非线性模型预测控制(NMPC)的优点是能显式并优化处理控制量和状态量的约束。文献[6]提出的准无限时域NMPC是保证NMPC稳定性的主要算法。在文献[6]的基础上,讨论了约束离散时间系统的准无限时域NMPC算法。最后通过一个具体的数值算例验证了算法的有效性。