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基于遗传算法的导弹姿控回路线性二次型控制器优化设计
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作者 王中流 张鹏飞 +1 位作者 何印 马振华 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2025年第1期22-29,共8页
针对导弹姿控系统的动态响应稳定性问题,设计了一种基于遗传算法的线性二次型控制器。在线性定常系统中设计一种最优线性二次型控制器,使用遗传算法对控制器的权重矩阵进行优化和解算,并对设计的线性二次型控制器进行仿真验证。仿真结... 针对导弹姿控系统的动态响应稳定性问题,设计了一种基于遗传算法的线性二次型控制器。在线性定常系统中设计一种最优线性二次型控制器,使用遗传算法对控制器的权重矩阵进行优化和解算,并对设计的线性二次型控制器进行仿真验证。仿真结果表明,相较于没有线性二次型控制器的三阶系统,该设计可将三阶姿控系统的上升时间提高至0.3 s,峰值时间缩短为1.3 s,超调量降低至10%;此外,与传统的线性二次型控制器相比,结合遗传算法优化的线性二次型控制器可将三阶姿控系统的响应时间缩短2 s,超调量降低至5%,能够有效提升导弹姿控回路稳定性能,缩短系统响应时间。 展开更多
关键词 姿控系统 线性控制 权重矩阵 参数优化
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双PWM变流器飞轮系统母线电压LADRC二次控制策略 被引量:1
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作者 魏乐 周子宇 +1 位作者 房方 王冰玉 《太阳能学报》 北大核心 2025年第1期242-250,共9页
提出一种基于二阶线性自抗扰控制(LADRC)的飞轮储能系统直流母线电压二次控制策略来应对飞轮储能系统频繁充放电切换带来的母线电压波动问题,其将母线电压及微分值分别视为状态变量,负载功率、参数不确定性等内外干扰视为扩展状态量进... 提出一种基于二阶线性自抗扰控制(LADRC)的飞轮储能系统直流母线电压二次控制策略来应对飞轮储能系统频繁充放电切换带来的母线电压波动问题,其将母线电压及微分值分别视为状态变量,负载功率、参数不确定性等内外干扰视为扩展状态量进行扰动观测器设计。该策略能将工况切换造成电压波动的观测扰动量实时补偿至控制量中,实现扰动补偿。加入二次控制解决LADRC面对非常值扰动会存在稳态误差的问题,保证飞轮储能系统在充放能切换过程中母线电压具备较好的快速响应和抗干扰性能的同时实现无差控制。最后通过仿真验证了所提策略的有效性。 展开更多
关键词 飞轮 储能 整流电路 电压控制 线性自抗扰控制 控制
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随机线性二次控制的资格迹方法
3
作者 朱亚楠 《理论数学》 2024年第1期416-432,共17页
本文研究了强化学习方法在线性二次控制问题(LQR)中的应用。在LQR问题的研究中,常见的方法通过求解代数黎卡提方程得到最优控制,并不直接优化控制增益。本文在策略梯度算法的基础上引入资格迹方法,直接优化控制增益矩阵。考虑已知和未... 本文研究了强化学习方法在线性二次控制问题(LQR)中的应用。在LQR问题的研究中,常见的方法通过求解代数黎卡提方程得到最优控制,并不直接优化控制增益。本文在策略梯度算法的基础上引入资格迹方法,直接优化控制增益矩阵。考虑已知和未知参数两种情况下,资格迹方法的收敛。在有限时域和高斯噪声的条件下,分别给出了已知和未知参数两种情况下算法的全局收敛保证。参数未知时,利用零阶优化定理近似梯度项,这可以将问题扩展至代价函数非凸的情况。数值模拟结果显示资格迹方法与梯度下降算法相比更快收敛,方差更小。 展开更多
关键词 线性最优控制 梯度下降 资格迹
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具终端状态约束的无穷维随机发展方程的线性二次最优控制 被引量:1
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作者 张先锋 《四川大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期69-74,共6页
1968年,Wonham提出随机线性二次最优控制问题.随后,1976年Bismut开始研究带有随机系数的随机线性二次最优控制问题.直到1998年,陈、李和周首次成功解决了具有不定控制加权项的随机系数的随机线性二次最优控制问题.此后,越来越多的研究... 1968年,Wonham提出随机线性二次最优控制问题.随后,1976年Bismut开始研究带有随机系数的随机线性二次最优控制问题.直到1998年,陈、李和周首次成功解决了具有不定控制加权项的随机系数的随机线性二次最优控制问题.此后,越来越多的研究者开始对随机线性二次最优控制问题产生兴趣.近二十年来,人们逐渐开始研究以无穷维随机发展方程为控制系统的线性二次最优控制问题.另一方面,实际应用中的控制系统的状态变量往往需要满足一些约束条件.在此背景下,本文研究了具终端状态约束的随机发展方程的线性二次最优控制问题.基于算子值Riccati方程可解性、控制系统的适当能控性及拉格朗日对偶理论,本文得到了该约束问题最优控制的表达式. 展开更多
关键词 随机发展方程 线性最优控制 拉格朗日对偶 RICCATI方程
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基于线性二次最优-PID车辆控制策略研究
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作者 张城瑞 王国庆 +2 位作者 贾文强 白国庆 刘永红 《交通节能与环保》 2024年第3期66-73,共8页
针对车辆在循迹过程中主动跟随精确性的问题,本文提出了一种利用线性二次(LQR)-PID最优算法设计上层控制器的方法。首先,根据车辆的动静态特性和运动特性建立CarSim车辆模型,并设计相应的性能指标;然后,采用LQR线性二次最优控制和PID控... 针对车辆在循迹过程中主动跟随精确性的问题,本文提出了一种利用线性二次(LQR)-PID最优算法设计上层控制器的方法。首先,根据车辆的动静态特性和运动特性建立CarSim车辆模型,并设计相应的性能指标;然后,采用LQR线性二次最优控制和PID控制设计了针对不同路况条件下的两种跟车策略,结合实际驾驶条件下自身传感器采集的数据作为系统输入,将所设计控制策略得到的输出作用于车辆模型。联合仿真表明:线性二次-PID最优控制策略在不同工况条件下能够有效地减小车辆在跟随过程中的稳态误差,且能够明显改善驾乘体验。 展开更多
关键词 车辆 线性最优 PID 控制策略 自动驾驶 纵向动力学控制
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新能源直流组网倍流整流器线性二次型最优控制增强抗扰特性研究
6
作者 董帅 刘黎 +3 位作者 段天元 田艳军 赵华伟 李赢正 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期140-149,共10页
针对由可再生能源组成的直流电网电解氢系统,通过设计一种基于线性二次型最优控制(LQR)的全状态反馈控制方法,建立全状态误差量的小信号模型,利用系统状态误差量反馈的方法,在新能源并网带来的供电干扰和负荷波动下,改善DC-DC变流器的... 针对由可再生能源组成的直流电网电解氢系统,通过设计一种基于线性二次型最优控制(LQR)的全状态反馈控制方法,建立全状态误差量的小信号模型,利用系统状态误差量反馈的方法,在新能源并网带来的供电干扰和负荷波动下,改善DC-DC变流器的动态特性,提高电解设备的运行效率和槽内材料的寿命。结果证明,该方法可以显著地降低系统的电压、电流波动时间,且与常规的PI控制相比,对系统干扰的抑制效果更好。最后,对线性二次型最优控制所提出的理论与方法进行仿真验证,证明其正确性与适用性。 展开更多
关键词 新能源 DC-DC变流器 电解制氢 状态反馈 线性型最优控制 抗扰特性
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基于线性二次调节器(LQR)的列车协同控制研究
7
作者 葛鹭明 《铁路通信信号工程技术》 2024年第12期1-8,共8页
铁路运输的不断发展,提高列车运行效率,成为铁路交通系统优化的关键目标。提出一种基于线性二次调节器(LQR)的列车协同控制方法 ,探究该方法在控制输入时滞的条件下实现列车协同运行的效果以提高列车运行效率,并通过仿真研究系统性评估... 铁路运输的不断发展,提高列车运行效率,成为铁路交通系统优化的关键目标。提出一种基于线性二次调节器(LQR)的列车协同控制方法 ,探究该方法在控制输入时滞的条件下实现列车协同运行的效果以提高列车运行效率,并通过仿真研究系统性评估其在列车协同控制中的应用效果。首先,通过建立多列车运行过程中追踪动力学数学模型,设计前后车误差模型作为协同控制的约束,其次,通过设计LQR控制器实现列车协同控制,最后,设计后车跟踪前车的仿真实验。结果表明,基于LQR控制的列车协同控制方法能够显著提高多列车协同运行效率。 展开更多
关键词 列车协同控制 追踪模型 线性调节器(LQR)
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一级倒立摆的线性二次型控制器设计与仿真
8
作者 李林娟 田娟 贺玫璐 《机械工程与自动化》 2024年第5期59-61,共3页
以一级倒立摆为研究对象,根据牛顿力学第二运动规律,建立倒立摆状态空间表达式的数学模型,基于最优控制理论,设计了线性二次型控制器。通过MATLAB/Simulink软件进行系统建模仿真,分析系统稳定性,结果表明线性二次型控制器具有超调小、... 以一级倒立摆为研究对象,根据牛顿力学第二运动规律,建立倒立摆状态空间表达式的数学模型,基于最优控制理论,设计了线性二次型控制器。通过MATLAB/Simulink软件进行系统建模仿真,分析系统稳定性,结果表明线性二次型控制器具有超调小、响应快、精度高等特点,可以实现倒立摆系统的快速稳定控制。 展开更多
关键词 一级倒立摆 线性控制 最优控制
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交流主动磁轴承电主轴线性二次型最优控制 被引量:10
9
作者 朱熀秋 黄振跃 +2 位作者 阮颖 张维煜 杨益飞 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第10期71-78,94,共9页
针对交流主动磁轴承电主轴,提出采用线性二次型最优控制理论设计磁轴承控制器。阐述了一种交流主动磁轴承支承的电主轴结构和工作原理,建立了电主轴系统的状态方程。在介绍线性二次型最优控制理论的基础上,采用线性二次型最优控制理论... 针对交流主动磁轴承电主轴,提出采用线性二次型最优控制理论设计磁轴承控制器。阐述了一种交流主动磁轴承支承的电主轴结构和工作原理,建立了电主轴系统的状态方程。在介绍线性二次型最优控制理论的基础上,采用线性二次型最优控制理论设计了5自由度交流磁轴承电主轴分散和集中参数控制器,并用Matlab软件对集中和分散控制器进行仿真和性能比较。仿真实验结果表明,交流主动磁轴承电主轴转子在20 000 r/min以下运行,采用线性二次型最优控制理论设计的分散控制器,能够实现转子稳定悬浮,交流主动磁轴承电主轴能够按理想的指标运行,并且具有良好的动、静态性能。 展开更多
关键词 磁轴承 电主轴 状态方程 线性 控制
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基于模糊线性二次型的桥式起重机定位控制方法 被引量:1
10
作者 林海 《机械研究与应用》 2023年第3期31-33,共3页
针对桥式起重机定位困难以及负载易大幅度摆动问题,提出一种基于模糊线性二次型的控制方法。基于建立的起重机非线性动力学模型,采用模糊控制和线性二次型相结合的方法设计负载防摆控制器,通过模糊控制方法优化线性二次型的参数,以实现... 针对桥式起重机定位困难以及负载易大幅度摆动问题,提出一种基于模糊线性二次型的控制方法。基于建立的起重机非线性动力学模型,采用模糊控制和线性二次型相结合的方法设计负载防摆控制器,通过模糊控制方法优化线性二次型的参数,以实现小车精准定位并抑制负载大幅度摆动的目的。最后通过仿真分析,验证了所提控制方法的有效性和可行性。 展开更多
关键词 桥式起重机 模糊控制 线性 仿真
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二次调节静液传动位置系统的模糊控制和试验研究 被引量:12
11
作者 姜继海 徐志进 刘宇辉 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第6期84-88,共5页
建立了二次调节静液传动位置系统的数学模型,并在允许的情况下将其简化为三阶系统.对位置闭环控制系统采用了模糊控制方法.并采取了在小转角时只控制转角,在大转角时同时控制转角和转速的控制策略.经试验研究表明,采用模糊控制能... 建立了二次调节静液传动位置系统的数学模型,并在允许的情况下将其简化为三阶系统.对位置闭环控制系统采用了模糊控制方法.并采取了在小转角时只控制转角,在大转角时同时控制转角和转速的控制策略.经试验研究表明,采用模糊控制能取得较好的控制效果,而这种转角—转速控制策略符合理想的位置控制过程. 展开更多
关键词 调节 位置系统 模糊控制 静液传动系统
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结构地震响应线性二次型最优迭代学习控制 被引量:8
12
作者 王建国 汪权 张鸣祥 《应用科学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期197-202,共6页
针对地震作用下工程结构的地震响应,将线性二次型最优控制与迭代学习控制相结合,提出了线性二次型最优迭代学习混合控制方法.该方法根据迭代学习控制过程中二次型性能指标函数极小化导出施加于工程结构的最优控制力,并依此研究该方法减... 针对地震作用下工程结构的地震响应,将线性二次型最优控制与迭代学习控制相结合,提出了线性二次型最优迭代学习混合控制方法.该方法根据迭代学习控制过程中二次型性能指标函数极小化导出施加于工程结构的最优控制力,并依此研究该方法减小工程结构地震位移响应的有效性.选取典型建筑结构振动控制Benchmark第2阶段的地震作用Benchmark模型为研究对象,数值仿真结果表明,二次型最优迭代学习混合控制方法能对Benchmark模型的地震位移响应进行有效控制,使控制效果得到一定的改善. 展开更多
关键词 工程结构 地震响应 线性 迭代学习 最优控制
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基于线性二次型最优控制策略的倒立摆实验系统搭建 被引量:9
13
作者 李劲松 颜国正 +1 位作者 冯剑舟 宋立博 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2010年第3期38-40,60,共4页
以自动控制领域典型的实验、教研设备——倒立摆系统作为研究对象,在建立了倒立摆系统数学模型的基础上,采用线性二次型最优策略进行控制,并利用MFC实现了人机交互,自主搭建了一套直线型一级倒立摆实验系统。系统的成功起摆与保持倒立... 以自动控制领域典型的实验、教研设备——倒立摆系统作为研究对象,在建立了倒立摆系统数学模型的基础上,采用线性二次型最优策略进行控制,并利用MFC实现了人机交互,自主搭建了一套直线型一级倒立摆实验系统。系统的成功起摆与保持倒立控制的实现,验证了建模的正确性与控制方式的有效性。 展开更多
关键词 倒立摆实验系统 建模 线性型最优控制 系统搭建
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大型风力发电机组线性二次型高斯最优控制策略 被引量:14
14
作者 范晓旭 白焰 +1 位作者 吕跃刚 徐大平 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第20期100-105,共6页
为优化额定风速下变速恒频风力发电机组的运行效能,使风力机既能最大化地捕获风能又能最小化随机风引起的疲劳载荷及功率波动,提出一种基于有效风速估计的自适应增益调度线性二次型高斯(gain schedule linear quadratic Gaussian optima... 为优化额定风速下变速恒频风力发电机组的运行效能,使风力机既能最大化地捕获风能又能最小化随机风引起的疲劳载荷及功率波动,提出一种基于有效风速估计的自适应增益调度线性二次型高斯(gain schedule linear quadratic Gaussian optimal control,GS-LQG)最优控制策略。该控制策略以扩展Kalman滤波器(extended Kalman filter,EKF)估计出的平均有效风速作为增益调度变量,根据风电机组稳态工作点的变化,自适应调整控制器参数,使得在每个工作点都能实现最优控制。以1.5MW风电机组作为研究对象,对大范围变化风况激励下,风电机组响应情况进行了仿真研究,结果表明该控制策略可以实现准确的风速估计,并且相对于传统控制策略能够有效缓和传动链上转矩的波动,平滑输出功率,对改善风电的电能质量,延长机组使用寿命具有重要意义。 展开更多
关键词 风力发电机组 有效风速估计 扩展KALMAN滤波器 线性型高斯最优控制 自适应增益调度
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基于线性二次型调节器的三相逆变器积分状态反馈控制 被引量:5
15
作者 陆明科 揭贵生 +3 位作者 王恒利 阳习党 朱威 杨华 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第7期1941-1947,共7页
为改善三相电压型逆变器动态和稳态性能,基于内模原理设计了积分控制状态反馈的控制器,并运用了线性二次型调节器理论来解决控制参数的问题。为使线性二次型调节器理论能够应用于跟踪问题,对控制结构进行了灵活变换,利用线性二次型调节... 为改善三相电压型逆变器动态和稳态性能,基于内模原理设计了积分控制状态反馈的控制器,并运用了线性二次型调节器理论来解决控制参数的问题。为使线性二次型调节器理论能够应用于跟踪问题,对控制结构进行了灵活变换,利用线性二次型调节器理论的方法对控制器的参数进行了最优化整定。仿真及430 kW实验样机验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 积分控制 线性型调节器 内模原理
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基于信赖域二次规划的非线性模型预测控制优化算法 被引量:11
16
作者 赵敏 李少远 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期634-640,共7页
针对非线性预测控制如何在有限时域内有效的求解非凸非线性规划这一关键问题,本文采用序列二次规划方法,将非线性规划转化为一系列二次子规划求解.首先根据非线性规划联立方法将系统状态和控制量同时作为优化变量,得到以控制量步长为优... 针对非线性预测控制如何在有限时域内有效的求解非凸非线性规划这一关键问题,本文采用序列二次规划方法,将非线性规划转化为一系列二次子规划求解.首先根据非线性规划联立方法将系统状态和控制量同时作为优化变量,得到以控制量步长为优化变量,只包含不等式约束的子二次规划问题,并用它取代原SQP子规划,减小了子问题的规模;随后采用基于信赖域二次规划的方法求解子规划问题,保证每次迭代的可行性;同时采用一种能够保持SQP问题Hessian矩阵稀疏结构的更新方法,也在一定程度上降低了算法的复杂程度.最后的仿真结果表明了该方法的有效性. 展开更多
关键词 线性预测控制 线性规划 序列规划(SQP) 信赖域
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多状态时变时滞线性切换系统的鲁棒二次镇定H_∞控制 被引量:5
17
作者 孙文安 张洋 +1 位作者 裴炳南 张强 《应用科学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期316-324,共9页
基于LMI和H∞控制理论,研究了一类具有不确定和时滞的线性切换系统的鲁棒二次镇定H∞控制问题.利用多Lyapunov函数技术构造线性矩阵不等式,在基于状态的切换规则下,给出了这类系统鲁棒二次镇定且具有H∞性能界的充分条件,以及切换规则... 基于LMI和H∞控制理论,研究了一类具有不确定和时滞的线性切换系统的鲁棒二次镇定H∞控制问题.利用多Lyapunov函数技术构造线性矩阵不等式,在基于状态的切换规则下,给出了这类系统鲁棒二次镇定且具有H∞性能界的充分条件,以及切换规则和鲁棒H∞切换控制器的设计方案.最后用数值例子对所得结果加以验证,表明了文中给出结果的有效性. 展开更多
关键词 时滞切换系统 镇定 H∞控制 多LYAPUNOV函数 线性矩阵不等式
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基于模糊分数阶PID的含电动汽车的多能源微电网二次频率控制 被引量:16
18
作者 项雷军 陈昊 +1 位作者 郭新华 杨一凡 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期74-80,共7页
为了解决分布式可再生能源间歇性发电和电动汽车接入微电网导致的微电网频率波动问题,针对含电动汽车接入的多能源微电网系统,设计了一种基于模糊自适应理论的分数阶比例-积分-微分(PID)二次频率控制器,通过建立模糊控制规则,结合频率... 为了解决分布式可再生能源间歇性发电和电动汽车接入微电网导致的微电网频率波动问题,针对含电动汽车接入的多能源微电网系统,设计了一种基于模糊自适应理论的分数阶比例-积分-微分(PID)二次频率控制器,通过建立模糊控制规则,结合频率偏差对模糊分数阶PID控制器参数进行实时在线整定。考虑光伏发电和风力发电输出功率波动、电动汽车接入微电网、随机负荷扰动3种不同场景,对所提出的模糊分数阶PID控制方法进行了仿真验证与量化分析。仿真结果表明,相比于传统PID控制器和分数阶PID控制器,所设计的模糊分数阶PID控制器使得系统频率响应振荡减少、超调量明显降低、动态调节时间更短,呈现出更强的抗扰动能力和鲁棒性,对于多能源微电网的二次频率调节具有优良的控制效果。 展开更多
关键词 微电网 电动汽车 频率控制 模糊分数阶PID 参数整定
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基于线性二次型的多级联输水渠道最优控制 被引量:15
19
作者 王忠静 郑志磊 +1 位作者 徐国印 蒋光昱 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期383-389,共7页
灌溉输配水是水联网链路的重要环节,其自动控制水平直接影响着水联网效率和风险控制能力,对实现水资源高效管理与利用有重要意义。通过变化输水渠道线性积分时滞控制模型,建立了多级联渠道离散时间状态空间方程,基于线性二次型理论设计... 灌溉输配水是水联网链路的重要环节,其自动控制水平直接影响着水联网效率和风险控制能力,对实现水资源高效管理与利用有重要意义。通过变化输水渠道线性积分时滞控制模型,建立了多级联渠道离散时间状态空间方程,基于线性二次型理论设计最优状态反馈控制器,利用MATLAB求解和SOBEK模拟进行了验证。在甘肃省昌马南灌区多级联渠道运行过程优化控制的模拟结果显示,线性二次型算法能够使控制点水位较快恢复并稳定在设定值,控制过程动作与水位波动次数少、幅度小,效果远优于常规分布式PI反馈控制。线性二次型算法能够应对多级联渠道时滞、耦合特性和一般未知取水扰动,实现可靠供水服务和有效运行控制。目前算法仅采用反馈控制,尚无法应对过大未知取水扰动,还有进一步改进空间。 展开更多
关键词 水联网 多级联渠道自动控制 积分时滞模型 离散状态空间方程 线性型最优控制
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模糊控制在二次调节静液传动车辆中的应用 被引量:9
20
作者 韩文 常思勤 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2004年第3期322-324,335,共4页
介绍一种二次调节静液传动车辆和其车速控制原理 ,并根据实际情况建立了整个系统的数学模型。提出一种带修正因子规则的模糊PID控制 ,分别用这种控制器和常规PID控制器对阶跃信号和车辆的 15工况进行仿真分析。结果表明 :采用模糊PID控... 介绍一种二次调节静液传动车辆和其车速控制原理 ,并根据实际情况建立了整个系统的数学模型。提出一种带修正因子规则的模糊PID控制 ,分别用这种控制器和常规PID控制器对阶跃信号和车辆的 15工况进行仿真分析。结果表明 :采用模糊PID控制具有响应速度快 ,调节时间短等优点 ,更能满足实际车辆的驾驶要求。 展开更多
关键词 模糊控制 调节静液传动 车辆 车速控制 传动系统
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