摘要：提出了无人机的最简控制设计思想 ,并就姿态回路进行了两种最简控制结构 (PI型、PID型 )的设计。为了提高最简控制性能和设计效率 ,将输出反馈 lqr控制理论进行了改进 ,使其能够解决飞行控制的跟踪问题。通过对某无人机姿态回路的最简控制设计表明 ,姿态回路的最简控制策略是成功的 ,控制系统的性能取决于最简控制结构 ,输出反馈 lqr不仅具有很高的设计效率 ,而且能对最简控制结构进行规范描述。

摘要：两轮平衡机器人已经成为能够为日常机器人提供未来运动方式的一个研究领域。两轮平衡机器人区别于传统形式的机器人,它需要必须具有一个独特的稳定控制系统来保持其直立。为了平衡系统该文利用平衡机器人的动态模型设计控制器,测试lqr在平衡系统的实用性并评估其性能。仿真结果表明lqr控制器可以稳定系统,并且在平衡基于倒立摆模型的两轮自平衡机器人时表现出满意的结果。

摘要：为提高自动驾驶车辆的路径跟踪精度,针对自动驾驶车辆横纵向耦合控制问题,提出了带有前馈控制的PID+lqr联合控制策略。首先,利用二自由度车辆动力学模型构建路径跟踪误差状态方程,制定横纵向控制流程。随后,设计了用于横向控制的线性二次型调节(linear quadratic regulator,lqr)控制策略和用于纵向控制的比例积分微分(proportional integral differential,PID)控制策略,将横纵向控制器进行整合,使得车辆在接收到决策规划系统给出的期望指令后可以进行跟踪行驶。借助CarSim和MATLAB/Simulink联合仿真平台,在连续工况下对该控制策略进行测试。结果表明,提出的横纵向耦合控制策略可控制车辆沿着规划的轨迹行驶,且可将跟踪误差控制在理想的范围内。

摘要：运用拉格朗日法建立控制力矩陀螺自平衡车静止情况下的系统动力学模型,线性化后得到其状态空间表达式,在此基础上设计lqr控制器,并采用粒子群优化算法确定Q、R权重系数矩阵,通过在搭建的自平衡车平台上进行验证实验,结果表明粒子群优化lqr控制器能够有效实现CMG自平衡车侧倾稳定控制,同时调整CMG进动角回到零位,保证系统具有一定的抗干扰能力。

摘要：在航道宽度受限制的水域中,船舶会受到岸壁效应的影响,横向力与首摇力矩将发生变化,这会对船舶的航行安全产生不利的影响。鉴于此问题,本文应用现代控制理论最优控制lqr方法,对在限制水域中航行的超大型油轮KVLCC2的操纵运动进行控制研究。为便于lqr控制器的设计,采用线性状态空间形式的操纵运动方程,基于数值模拟获取的相应线性水动力系数,计算出使目标函数值最小的增益矩阵K,从而得到满足最优控制规律的时域舵角变化,实现对不同宽度水域中船舶运动的最优控制,并与极点配置控制法作比较,验证lqr控制器的优越性。结果表明,当船岸距离d/L≥1.2时,船舶基本不受岸壁效应的影响,控制幅度极小;当岸壁距离d/L=0.25时,摆舵角度将超过6°,同时船舶前进速度也将下降,下降幅度将超过前进速度的10%,岸壁效应明显。

摘要：针对单级环形倒立摆非线性模型的二次型最优控制的问题,提出一种张量积分散lqr控制设计方法。首先,对单级环形倒立摆模型在选定的变参数空间进行离散化;然后针对各离散点系统,通过黎卡提方程求解lqr控制器,并将控制器增益矩阵存储到离散张量中;接着,运用张量积模型变换方法得到凸多面体结构的张量积分散lqr控制器;最后,通过仿真实验测试算法的有效性。实验结果表示,相比于传统lqr控制方法,新方法可以在更大范围内保证较优的性能指标,且无需经过较为复杂的解析求解过程,而且所得控制器可使用查表方法进行在线计算,相比于SDRE方法,更适用于实时控制。

摘要：以平面二自由度冗余驱动并联机构为研究平台,对机构的高速高精度的最优运动控制进行了研究。首先建立了并联机构的动力学模型,然后以包含有误差和控制量的二次正定函数的性能指标进行最优控制器设计。对单纯点到点控制方式下的最优参数设计问题进行了设计与分析。为了解决点到点运动控制时运动速度较低的问题,采用了插补策略。通过计算机仿真,研究了利用插补点数目进行高速和高精度的轨迹跟踪控制的设计问题,并对比分析了各参数对提高精度和快速响应的影响及其关系。

摘要：针对椭圆轨道卫星编队的相对运动模型参数大范围变化的情况,设计了基于T-S模糊模型的渐近跟踪控制器。该方法对非线性系统在一些选定工作点进行线性化,针对每一个线性模型采用lqr方法设计了局部渐近跟踪控制器。在此基础上,以卫星轨道角速度为前件,局部线性模型为后件,构造T-S模糊控制系统。然后采用线性矩阵不等式(LMI)方法分析系统的稳定性,保证系统的大范围渐近稳定。仿真结果验证了该控制系统能在大范围参数变化下工作良好。

摘要：一种基于二步反馈线性化方法设计解耦跟踪控制器,应用于一个三自由度(3-DOF)直升机实验系统。3-DOF直升机实验模型是典型的高阶多输入设计的多输出系统,具有较强的通道耦合和非线性特性。基于该仿真平台,将线性化系统分解成两个子系统,定义输出为输出误差积分以实现积分控制,按照输入-输出线性化方法通过坐标变换和输入变换对其线性化模型全状态精确线性化,实现了系统完全解耦,对扩展系统按照线性lqr方法设计跟踪控制器。计算机仿真和实时控制表明系统能够很好的跟踪高度和旋转速度参考轨迹。

摘要：针对传统模糊控制的不足,以三级倒立摆为例,应用变论域自适应模糊控制理论,给出了三级倒立摆的数学模型,并验证了其可控性。考虑到三级倒立摆为多变量系统,为了解决模糊控制器规则组合爆炸问题,利用lqr理论先设计出状态反馈器,再进行降维处理。最后利用变论域自适应模糊控制理论给出伸缩因子,从而得到变论域自适应模糊控制器。仿真结果表明,该方法控制精度高,具有良好的稳定性和鲁棒性,可实现倒立摆系统的随动控制。