摘要：针对不对称交流电网下模块化多电平换流器型高压直流输电系统(MMC-HVDC)的传统不平衡控制策略存在的诸多缺点,提出两种改进的不平衡控制方法:电流环模型预测控制方法和模型预测直接功率控制方法。两种方法分别实现了对MMC交流侧电流的控制和对MMC交流侧有功和无功功率的直接控制。详细描述了两种控制方法的控制原理及设计过程,与传统的双矢量控制策略从控制结构复杂度、稳态性能和动态性能等方面进行了对比分析。将模型预测直接功率控制与功率补偿策略相结合,以分别实现不对称电网下抑制负序电流、抑制有功波动和抑制无功波动3种控制目标。在PSCAD/EMTDC中搭建了5电平MMC-HVDC模型,验证了该文所提两种控制方法的正确性和有效性。

摘要：针对地形跟随飞行中的航迹跟踪问题,设计了航迹跟踪模型预测控制器,并讨论了模型预测控制中时域参数切换的自适应方案设计。首先,结合被控对象的特点,设计了用于实现全局稳定跟踪参考航迹的模型预测航迹控制器,并对控制器展开了稳定性分析。然后,充分发挥模型预测控制的预测能力,进行了航迹跟踪方法和综合误差评价策略设计。同时,通过分析不同航迹段的跟踪需求,设计了自适应调整模型预测控制中时域参数的优化方案。仿真验证结果表明,自适应方案相比固定时域方案航迹跟踪精度更高、飞行颠簸小、稳定性好,预设的评价指标函数能有效评估跟踪性能。

摘要：介绍了基于PC机平台的模型预测控制(MPC)系统仿真软件的开发与实现过程。该软件包含MAC、IMAC、DMC、DDMC和GPC 五种预测控制算法,可以用不同的方法实现对预测控制系统的综合性仿真,包括扰动对系统性能的影响以及控制器参数调整的作用等。 利用该软件可对模型预测控制系统的作用机理做进一步仿真分析,并有助于定性分析各种算法中设计参数对系统性能的影响以及不同算 法之间的区别。

摘要：针对船舶动力定位模拟器中控制仿真系统的需要,提出了将含有积分器的模型预测控制算法应用于模拟器中。船舶动力定位模拟器主要用于动力定位操作人员的培训和适任评估,目前国内尚未开发出具有自主知识产权、功能完备的动力定位模拟器,主要铱赖于国外进口。动力定位控制器是模拟器的核心技术之一,决定了模拟器的品质。考虑到来知缓变的海洋环境扰动对船舶的影响以及船舶推力的限制,设计了采用含有比例积分器的船舶动力定位模型预测控制器。该控制器能够使船舶在约束条件下克服外界扰动,到达并保持在期望位置。以一艘供给船为研究对象验证了算法的有效性。

摘要：现有的铰接车辆路径跟踪控制方法在模型线性化和预瞄误差过程均产生较大误差,导致跟踪精度降低。针对铰接车辆路径跟踪控制,构建了铰接车辆动力学模型,采用基于状态轨迹的线性化方法补偿动力学误差,提出了考虑路径多点预瞄误差的控制目标,设计了基于动力学模型的模型预测控制器,用以优化铰接点处转向力矩。为验证该方法的有效性,采用Matlab/Simulink和Adams软件构建了联合仿真平台,对控制算法进行了仿真验证。仿真结果表明,本文中设计的控制器可有效提升铰接车辆路径跟踪精度。

摘要：【目的】针对有限集模型预测电流控制下电机的控制集数量较少和存在系统集总扰动的问题,提出一种基于抗扰预测模型的占空比控制集模型预测控制(ADCS-MPC)策略。【方法】首先,建立参数时变扰动和未建模扰动下的表贴式永磁同步电机(SPMSM)数学模型,通过设计电流扩张状态观测器观测未建模扰动和参数时变扰动来避免预测模型不准确引起的电流谐波,提高控制器鲁棒性。其次,在有限集模型预测控制的基础上,基于基本电压矢量设计离散占空比控制集优化方案,通过将6个有效基本电压矢量扩展为60个有效虚拟电压矢量,降低每个控制周期的预测偏差,利用最优电压矢量和次优电压矢量确定目标矢量所在扇区,通过设计扇区判断机制以及电压矢量定位策略来节省控制周期,并通过迭代方式输出低预测偏差的最优矢量,降低方法的计算量。【结果】最后,设计并搭建了基于TI公司32位浮点DSP TMSF28379D微处理器的SPMSM的驱动系统试验平台,借助该平台对本文所提算法进行试验验证。结果表明所提ADCS-MPC策略在降低电流谐波和抑制参数时变扰动等方面具有消除预测误差、实现电流无差控制的优势。【结论】本文所提ADCS-MPC策略降低了未建模扰动和参数时变扰动对系统的不利影响,以较小的计算成本提高了单个控制周期中的控制精度,显著降低了预测偏差,使得系统具有快速的响应能力和较高的控制精度。

摘要：多机器人协同系统具备强鲁棒性和容错性,可显著提高整体效率并完成复杂任务。当前多机器人编队常采用集中式架构,此方式依赖中央决策模块,尤其在处理众多机器人的协同任务时存在可扩展性不足、可解性低的问题。提出了一种基于领导者-跟随者方法的分布式模型预测控制器(DMPC),处理多机器人协同编队任务。基于运动学和图网络,对机器人和系统通信进行建模。将编队问题中的轨迹跟踪和队形保持任务分解,分别对领导者和跟随者设计了模型预测控制器。设计了编队队形矩阵,并将其与通信图网络结合,以实现一致性控制或编队控制。各机器人独立决策、并行计算,在面对较多数量机器人的协同编队时表现出更好的准确性和可扩展性。同时,该控制器的设计中还考虑了控制输入变化,有助于减小能耗。设计了数值仿真及方案对比,并通过物理仿真实验,验证了所设计的控制策略的有效性。

摘要：为解决在复杂交通环境中自适应巡航系统存在旁车切入本车前方工况时,目标期望距离计算模型得到的期望相对距离与实际相对距离发生阶跃以及堵车蠕行工况,车辆与前车距离较近,拥堵路况不断启停的目标车辆的速度、加速度和相对距离持续抖动,导致的纵向加速度幅值过大带来的驾驶平顺性、舒适性和安全性问题,提出可变目标距离的自适应巡航控制算法,基于模型预测控制理论,建立离散纵向运动学预测模型,综合考虑底盘加速度响应、极限安全纵向跟车距离、车辆自身物理限制、驾驶人乘坐舒适性等优化控制目标,引入松弛因子进行在线求得可行解.在旁车不同切入工况、综合工况行驶以及堵车蠕行工况对本算法进行仿真和实车测试并利用数据对IDM算法开环实验,研究成果对比表明,考虑旁车切入的可变目标距离的自适应巡航控制算法在旁车加速切入工况中,纵向控制产生的最大冲击度为-0.25 m/s^(3),相比于IDM模型降低50%,堵车蠕行工况中纵向控制产生最大减速度为-0.3 m/s^(2),相比于IDM模型降低30%,综合工况和定速巡航工况中,算法在保持安全距离情况下可以对车辆实现稳定纵向控制,加速度幅值不超过-0.36 m/s^(2),可有效提高驾驶人的舒适性、平顺性和安全性.

摘要：针对如何实现发动机转矩快速精准地跟踪期望转矩的问题,提出一种基于观测器的模型预测控制策略.首先,利用均值模型对汽油发动机的进气歧管压力动态、转矩和转速动态进行建模,考虑到发动机真实转矩不可测的情况,采用Lyapunov稳定性理论和可测转速信号设计观测器对进气歧管压力进行在线估计,进而获得发动机的实时估计转矩;然后,利用基于观测器的模型预测控制算法设计转矩跟踪控制器,通过C/GMRES数值优化算法在线求解滚动时域优化问题,实现转矩的实时跟踪控制;最后,利用汽油发动机实验台进行实验验证以表明所提出算法的有效性.

摘要：针对多无人机在编队飞行过程中需满足机间避碰、通信、避障等约束的问题,设计一种考虑多约束的分布式模型预测控制算法,使无人机编队在满足上述约束的前提下,实现轨迹跟踪、队形保持.首先,在不考虑通信时延、外界干扰、噪声的情况下,以四旋翼为控制对象,建立线性时不变的单机及编队运动模型;然后,在考虑状态约束、输入约束、机间避碰、机间通信、避障等多种约束的情况下,以轨迹跟踪、队形保持为控制目标,基于虚拟领航策略设计一种分布式模型预测控制算法;接着,对优化问题的可行性以及编队系统的渐近稳定性进行分析,其中算法的终端部分设计、相容性约束设计是保证系统稳定的关键;最后,利用6架无人机仿真验证所提出控制算法的有效性.