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显式模型预测控制及在运动体控制中的应用
| 论文题名： | 显式模型预测控制及在运动体控制中的应用 |
| 关键词： | 显式模型预测控制;多参数二次规划;运动体控制;汽车四轮转向;数学模型 |
| 摘要： | 运动体系统一般是为了实现某种用途或完成某种任务，按所要求的精确的路线（航迹、轨迹）和姿态运动。此类系统对控制方法的要求比较高，一般控制器很难达到理想控制效果，实际运动的轨迹和姿势会与期望值相差甚远。 本文将显式模型预测控制应用到运动体系统的控制中，包括汽车、航空领域，这是对运动体控制的一种挑战，也是在该领域新的探索。本文的主要工作和成果如下: 1.显式模型预测控制的方法是在模型预测控制基础上引入多参数二次规划理论，将复杂的在线优化过程通过离线计算完成，得到相应的状态分区及对应状态分区上的控制律，而在线计算只需通过查表即可确定当前对应时刻的最优控制量。该方法提高了在线计算的速度，满足了运动体系统采样频率快，实时性较高的要求。 2.将显式模型预测控制应用于连续搅拌反应釜和丢包网络控制系统中，通过仿真实验分别验证了该方法在处理调节问题和跟踪问题时的可行性和有效性。 3.针对汽车四轮转向系统系统，建立其数学模型，利用显式模型预测控制方法对汽车四轮转向系统进行仿真。结果表明该方法能大范围改善质心偏转角的瞬态响应性能，较快达到稳态值，准确地控制车辆的运动状态与轨迹，并使驾驶员能保持原有的转向感觉，同时可以方便地实现状态变量的约束控制。 4.针对三自由度直升机系统，通过高度轴、俯仰轴和旋转轴的运动方程建立其数学模型，并通过分段仿射函数将该模型转化为易于显式模型预测控制方法处理的PWA模型，将显式模型预测控制应用于该系统。并用MATLAB及其SIMULINK进行系统仿真，结果表明无论在有无干扰的情况下，该算法都能控制直升机保持很好的飞行位置和飞行姿势。 |
| 作者： | 秦婷 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 张聚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江工业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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