一种基于误差优化策略的高动态滑模预测双层控制方法技术

技术编号:45024401 阅读:32 留言:0更新日期:2025-04-18 17:05
本发明专利技术提出一种基于误差优化策略的高动态滑模预测双层控制方法,构建了双层协同控制架构,外层采用线性化模型预测控制实时生成符合性能指标要求的最优参考轨迹,在保证计算效率的同时实现性能指标的最优化;内层基于精确非线性模型设计了离散对数滑模控制器,提出了对数滑模控制的快速性改进,并针对航行器绳系系统等非线性系统的强耦合特性,设计了轨迹误差优化机制,针对内层离散对数滑模控制对外层模型预测控制生成的最优参考轨迹进行跟踪的误差进行了优化处理,将传统规划轨迹跟踪转化为期望轨迹直接跟踪,实现系统输出对最优参考信号的快速准确跟踪。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及控制,具体为一种基于误差优化策略的高动态滑模预测双层控制方法


技术介绍

1、在航行器绳系布放控制领域,滑模控制技术因其对参数摄动、外部干扰和模型不确定性的强鲁棒性成为主流方法。然而现有技术存在显著局限性:经典线性滑模控制在平衡点附近收敛速度缓慢,难以满足快速响应需求;终端滑模控制虽可实现受控系统有限时间收敛,但其控制器内部存在奇异项导致实际应用受限;非奇异终端滑模控制虽解决了奇异性问题,但全局收敛速度仍无法满足高精度布放任务要求。综合来看,传统滑模控制在同时实现非线性系统的约束控制和快速控制上仍存在困难,且在实现系统镇定时难以兼顾运动过程的最优性。

2、另一方面,模型预测控制虽能通过求解二次规划问题显式处理输入输出受限系统的最优控制问题,但面对航行器绳系系统多变量、高度非线性、强耦合的复杂动力学特性时,在线求解非线性规划问题会产生巨大计算负荷,严重影响实时控制性能,不利于模型预测控制的在线部署。更严峻的是,现有模型预测控制在规划轨迹与期望轨迹间存在稳态跟踪偏差,即通过模型预测控制策略生成的最优规划轨迹与期望轨迹间在跟踪状态基本稳本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于误差优化策略的高动态滑模预测双层控制方法,其特征在于:包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述一种基于误差优化策略的高动态滑模预测双层控制方法,其特征在于:步骤3中,采用模型预测控制方法对步骤2建立的离散系统进行规划的具体过程为:

3.根据权利要求2所述一种基于误差优化策略的高动态滑模预测双层控制方法,其特征在于:步骤3中,所述性能指标为连续、可微、正定的函数;所述设定约束包括状态约束和输入约束。

4.根据权利要求1所述一种基于误差优化策略的高动态滑模预测双层控制方法,其特征在于:步骤4中,当处于0时刻时,所述调节函数值为1,当处于时刻及以后...

【技术特征摘要】

1.一种基于误差优化策略的高动态滑模预测双层控制方法,其特征在于:包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述一种基于误差优化策略的高动态滑模预测双层控制方法,其特征在于:步骤3中,采用模型预测控制方法对步骤2建立的离散系统进行规划的具体过程为:

3.根据权利要求2所述一种基于误差优化策略的高动态滑模预测双层控制方法,其特征在于:步骤3中,所述性能指标为连续、可微、正定的函数;所述设...

【专利技术属性】
技术研发人员:董瀚林李浩楠师子锋米乾宝杨学博胡美玲
申请(专利权)人:西北工业大学
类型:发明
国别省市:

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