技术标签: matlab 最优控制 模型预测控制 机器人最优控制工具 自动驾驶 机器人 ROS 强化学习 MATLAB 机器人与控制系统应用
最优控制是动态系统满足设计目标的条件。最优控制是通过执行以下定义的最优性标准的控制律来实现的。一些广泛使用的最优控制方法有:
线性二次调节器 (LQR)/线性二次高斯 (LQG) 控制
模型预测控制
强化学习
极值搜索控制
H 无穷综合
线性二次调节器 (LQR) 是一种全状态反馈最优控制律,,通过最小化二次代价函数来调节控制系统。
图 1. 线性二次调节器控制器的示意图。
此代价函数取决于系统状态 (x)(�) 和控制输入 (u)(�),如下所示。
基于性能设定,为此最优控制律设置加权因子 Q、R 和 N,以定义系统状态调节和控制作动成本之间的适当平衡。
在许多最优控制问题中,并非所有状态可测量。在这些情况下,必须使用观测器来估计状态。卡尔曼滤波器就是使用频率较高的一个观测器。卡尔曼滤波器结合 LQR 控制器构成一个线性二次高斯 (LQG) 控制器。
图 2. 线性二次高斯控制器的示意图。
模型预测控制 (MPC) 用于最小化多输入多输出 (MIMO) 系统中的代价函数。该系统受限于输入和输出约束。这种最优控制方法使用系统模型来预测被控对象输出。控制器使用预测的被控对象输出求解在线优化问题,即二次规划,以确定可将预测输出驱动到参考值的可操作变量的最佳调整。MPC 变体包括自适应、增益调度和非线性 MPC 控制器。所使用的 MPC 控制器的类型取决于预测模型(线性/非线性)、约束(线性/非线性)、代价函数(二次/非二次)、吞吐量和采样时间。
图 3. 模型预测控制的示意图。
微处理器技术和高效算法的进步,使得这种最优控制方法在诸如自动驾驶、航空航天应用中的最佳地形跟踪等应用中得到了更广泛的采用。
强化学习是一种机器学习方法,其中计算机智能体通过与动态环境的反复试错交互来学习最佳行为。智能体使用来自环境的观测值来执行一系列动作,目的是最大化智能体的任务累积奖励度量。这种学习不需要人工干预,也不需要显式编程。
图 4. 强化学习的示意图。
这种最优控制方法可用于决策问题,以及用作使用传统控制方法的应用的非线性控制备选方案。这些应用包括自动驾驶、机器人、调度问题和系统的动态标定等。
极值搜索是一种最优控制方法,它使用无模型实时优化自动调整控制系统参数以最大化目标函数。此方法不需要系统模型,可用于参数和扰动随时间缓慢变化的系统。这种最优控制方法适用于稳定的系统。这些系统可以容忍控制中的噪声,并且只需调整少量的控制系统参数。
极值搜索控制的应用包括自适应巡航控制、太阳能电池板的最大功率点追踪 (MPPT) 和防抱死制动系统 (ABS)。
图 5. 极值搜索控制的示意图。
H 无穷综合是一种最优控制工具/方法,用于设计单输入单输出 (SISO) 或 MIMO 反馈控制器,以实现稳健的性能和稳定性。与使用波特或 PID 调节的回路成形等经典控制方法相比,H 无穷更适合需要通道间交叉耦合的多变量控制系统。
对于 H 无穷,控制目标是根据归一化闭环增益来制定的。H 无穷综合会自动计算通过最小化该增益来优化性能的控制器。这很有用,因为许多控制目标可以用最小化增益来表示。其中包括抗扰、对噪声的灵敏度、跟踪、回路成形、回路解耦和稳健稳定性等目标。H 无穷综合的变体可用于处理固定结构或全阶控制器。
下表对上述最优控制方法进行了比较:
最优控制方法 | 优化是否在运行时进行?(是/否) | 此最优控制过程的优化过程是如何工作的? | 它是否能处理硬约束?*(可以/不能) | 它是否使用基于模型的方法?(是/否) | 吞吐量如何?(高/低) |
---|---|---|---|---|---|
LQR/LQG | 否 | 使用适用于已知线性时不变系统的闭式解 | 不能 | 是 | 高 |
隐式 MPC(是) | 使用预测模型,求解在线优化问题以计算最优控制动作 | 可以 | 是 | 低(非线性 MPC),高(线性 MPC) | |
显式 MPC(否) | 用于计算最优控制动作的优化问题的解采用离线计算 | 是 | 可以 | 高 | |
强化学习 | 是** | 学习任务的最优行为以最大化奖励度量 | 不能*** | 取决于训练算法 | 低(使用训练)、中高(在推断过程中) |
极值搜索控制 | 是 | 扰动和调整控制参数以最大化目标函数 | 不能 | 否 | 高 |
H 无穷综合 | 否 | 自动计算控制器,使其最小化归一化闭环增益 | 不能 | 是 | 高 |
文章浏览阅读3.2w次,点赞16次,收藏90次。对于这个问题我也是从网上找了很久,终于解决了这个问题。首先遇到这个问题,应该确认虚拟机能不能正常的上网,就需要ping 网关,如果能ping通说明能正常上网,不过首先要用命令route -n来查看自己的网关,如下图:第一行就是默认网关。现在用命令ping 192.168.1.1来看一下结果:然后可以看一下电脑上面百度的ip是多少可以在linux里面ping 这个IP,结果如下:..._linux桥接ping不通baidu
文章浏览阅读512次。小妹在这里已经卡了2-3天了,研究了很多人的文章,除了低版本api 17有成功外,其他的不是channel null 就是没反应 (channel null已解决)拜托各位大大,帮小妹一下,以下是我的程式跟 gradle, 我在这里卡好久又没有人可问(哭)![image](/img/bVcL0Qo)public class MainActivity extends AppCompatActivit..._android 权限申请弹窗 横屏
文章浏览阅读1.4k次,点赞4次,收藏6次。valid padding(有效填充):完全不使用填充。half/same padding(半填充/相同填充):保证输入和输出的feature map尺寸相同。full padding(全填充):在卷积操作过程中,每个像素在每个方向上被访问的次数相同。arbitrary padding(任意填充):人为设定填充。..._cnn “相同填充”(same padding)
文章浏览阅读790次,点赞29次,收藏28次。手绘了下图所示的kafka知识大纲流程图(xmind文件不能上传,导出图片展现),但都可提供源文件给每位爱学习的朋友一个人可以走的很快,但一群人才能走的更远。不论你是正从事IT行业的老鸟或是对IT行业感兴趣的新人,都欢迎扫码加入我们的的圈子(技术交流、学习资源、职场吐槽、大厂内推、面试辅导),让我们一起学习成长![外链图片转存中…(img-Qpoc4gOu-1712656009273)][外链图片转存中…(img-bSWbNeGN-1712656009274)]
文章浏览阅读469次。Date对象取得年份有getYear和getFullYear两种方法经 测试var d=new Date;alert(d.getYear())在IE中返回 2009,在Firefox中会返回109。经查询手册,getYear在Firefox下返回的是距1900年1月1日的年份,这是一个过时而不被推荐的方法。而alert(d.getFullYear())在IE和FF中都会返回2009。因此,无论何时都应使用getFullYear来替代getYear方法。例如:2016年用 getFullYea_getyear和getfullyear
文章浏览阅读182次。Unix传奇(上篇) 陈皓 了解过去,我们才能知其然,更知所以然。总结过去,我们才会知道我们明天该如何去规划,该如何去走。在时间的滚轮中,许许多的东西就像流星一样一闪而逝,而有些东西却能经受着时间的考验散发着经久的魅力,让人津津乐道,流传至今。要知道明天怎么去选择,怎么去做,不是盲目地跟从今天各种各样琳琅满目前沿技术,而应该是去 —— 认认真真地了解和回顾历史。 Unix是目前还在存活的操作系_unix传奇pdf
文章浏览阅读308次。哈希算法:将字符串映射为数字形式,十分巧妙,一般运用为进制数,进制据前人经验,一般为131,1331时重复率很低,由于字符串的数字和会很大,所以一般为了方便,一般定义为unsigned long long,爆掉时,即为对 2^64 取模,可以对于任意子序列的值进行映射为数字进而进行判断入门题目链接:AC代码:#include<bits/stdc++.h>using na..._ac算法 哈希
文章浏览阅读952次,点赞13次,收藏27次。由于觉得Qt的编辑界面比较丑,所以想用vs2022的编辑器写Qt加MySQL的项目。_在vs中 如何装qt5sqlmysql模块
文章浏览阅读1k次。选择题题目:下面的哪个调研内容属于经济环境调研?()题目:()的目的就是加强与客户的沟通,它是是网络媒体也是网络营销的最重要特性。题目:4Ps策略中4P是指产品、价格、顾客和促销。题目:网络市场调研是目前最为先进的市场调研手段,没有任何的缺点或不足之处。题目:市场定位的基本参数有题目:市场需求调研可以掌握()等信息。题目:在开展企业网站建设时应做好以下哪几个工作。()题目:对企业网站首页的优化中,一定要注意下面哪几个方面的优化。()题目:()的主要作用是增进顾客关系,提供顾客服务,提升企业_画中画广告之所以能有较高的点击率,主要由于它具有以下特点
文章浏览阅读1k次,点赞2次,收藏5次。以爬取CSDN为例子:第一步:导入请求库第二步:打开请求网址第三步:打印源码import urllib.requestresponse=urllib.request.urlopen("https://www.csdn.net/?spm=1011.2124.3001.5359")print(response.read().decode('utf-8'))结果大概就是这个样子:好的,继续,看看打印的是什么类型的:import urllib.requestresponse=urllib.r_urlopen the read operation timed out
文章浏览阅读304次。修正sina.com/sina.cn邮箱获取不到联系人,并精简修改了其他邮箱代码,以下就是升级版版本的介绍:完整版本,整合了包括读取邮箱通讯录、MSN好友列表的的功能,目前读取邮箱通讯录支持如下邮箱:gmail(Y)、hotmail(Y)、 live(Y)、tom(Y)、yahoo(Y)(有点慢)、 sina(Y)、163(Y)、126(Y)、yeah(Y)、sohu(Y) 读取后可以发送邮件(完..._通讯录 应用读取 邮件 的相关
文章浏览阅读213次。云计算及虚拟化教程学习云计算、虚拟化和计算机网络的基本概念。此视频教程共2.0小时,中英双语字幕,画质清晰无水印,源码附件全课程英文名:Cloud Computing and Virtualization An Introduction百度网盘地址:https://pan.baidu.com/s/1lrak60XOGEqMOI6lXYf6TQ?pwd=ns0j课程介绍:https://www.aihorizon.cn/72云计算:概念、定义、云类型和服务部署模型。虚拟化的概念使用 Type-2 Hyperv_云计算与虚拟化技术 教改