顯式模型預(yù)測控制及在運動體控制中的應(yīng)用.pdf

1、運動體系統(tǒng)一般是為了實現(xiàn)某種用途或完成某種任務(wù)，按所要求的精確的路線（航跡、軌跡）和姿態(tài)運動。此類系統(tǒng)對控制方法的要求比較高，一般控制器很難達到理想控制效果，實際運動的軌跡和姿勢會與期望值相差甚遠。
　　本文將顯式模型預(yù)測控制應(yīng)用到運動體系統(tǒng)的控制中，包括汽車、航空領(lǐng)域，這是對運動體控制的一種挑戰(zhàn)，也是在該領(lǐng)域新的探索。本文的主要工作和成果如下:
　　1.顯式模型預(yù)測控制的方法是在模型預(yù)測控制基礎(chǔ)上引入多參數(shù)二次規(guī)劃理論，將

2、復(fù)雜的在線優(yōu)化過程通過離線計算完成，得到相應(yīng)的狀態(tài)分區(qū)及對應(yīng)狀態(tài)分區(qū)上的控制律，而在線計算只需通過查表即可確定當前對應(yīng)時刻的最優(yōu)控制量。該方法提高了在線計算的速度，滿足了運動體系統(tǒng)采樣頻率快，實時性較高的要求。
　　2.將顯式模型預(yù)測控制應(yīng)用于連續(xù)攪拌反應(yīng)釜和丟包網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，通過仿真實驗分別驗證了該方法在處理調(diào)節(jié)問題和跟蹤問題時的可行性和有效性。
　　3.針對汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)系統(tǒng)，建立其數(shù)學(xué)模型，利用顯式模型預(yù)測控制方法

3、對汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行仿真。結(jié)果表明該方法能大范圍改善質(zhì)心偏轉(zhuǎn)角的瞬態(tài)響應(yīng)性能，較快達到穩(wěn)態(tài)值，準確地控制車輛的運動狀態(tài)與軌跡，并使駕駛員能保持原有的轉(zhuǎn)向感覺，同時可以方便地實現(xiàn)狀態(tài)變量的約束控制。
　　4.針對三自由度直升機系統(tǒng)，通過高度軸、俯仰軸和旋轉(zhuǎn)軸的運動方程建立其數(shù)學(xué)模型，并通過分段仿射函數(shù)將該模型轉(zhuǎn)化為易于顯式模型預(yù)測控制方法處理的PWA模型，將顯式模型預(yù)測控制應(yīng)用于該系統(tǒng)。并用MATLAB及其SIMULINK進行系統(tǒng)