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基于节能优化的电动汽车跟随控制研究

武汉大学学报（工学版） 2024年第5期57卷 654-661页

作者：专祥涛刘文豪武汉大学电气与自动化学院湖北武汉430072 武汉大学深圳研究院广东深圳518057

以电动汽车为研究对象,在完成汽车跟随任务的前提下,对跟随过程中的汽车能耗进行优化。通过分析行驶中的电动汽车的受力情况,建立电动汽车能耗模型,并提出了基于遗传算法和最大转矩电流比方法的分层控制策略。该策略上层基于能耗模型采... 详细信息

以电动汽车为研究对象,在完成汽车跟随任务的前提下,对跟随过程中的汽车能耗进行优化。通过分析行驶中的电动汽车的受力情况,建立电动汽车能耗模型,并提出了基于遗传算法和最大转矩电流比方法的分层控制策略。该策略上层基于能耗模型采用遗传算法在不同场景下求解使电动汽车能耗最小的速度曲线;下层使用模型预测控制对该速度曲线进行跟踪,并采用最大转矩电流比方法对电机能耗进行优化。设计了多种不同跟随场景对所提策略与传统控制策略进行仿真对比,仿真结果表明:相比于传统控制策略,在各种场景下该分层控制策略均能有效减少电动汽车在行驶过程中的能耗,降低行驶成本。

关键词：电动汽车节能控制分层控制遗传算法最大转矩电流比

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“智能电网与智慧城市”课程教学设计

中国电力教育 2024年第1期 52-53页

作者：刘晓莉贺喜专祥涛武汉大学电气与自动化学院武汉大学卫星导航定位技术研究中心

“智能电网与智慧城市”是武汉大学开设的一门创新创业类通识课，教学设计中，围绕我国“新工科”建设、“双碳”战略和构建新型电力系统的目标，结合科研训练，并融入课程思政等元素，激发了学生主动学习的积极性，提升了学生的系统思...

“智能电网与智慧城市”是武汉大学开设的一门创新创业类通识课，教学设计中，围绕我国“新工科”建设、“双碳”战略和构建新型电力系统的目标，结合科研训练，并融入课程思政等元素，激发了学生主动学习的积极性，提升了学生的系统思维能力和辩证思维能力，开阔了视野，增强了专业认识。

关键词：

“自动控制原理”课程思政教学探讨——以PID控制教学为例

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教育教学论坛 2024年第4期 124-127页

作者：郭爱文专祥涛丁李武汉大学电气与自动化学院湖北武汉430072

随着信息技术的飞速发展及在各行各业的深入渗透,高校教学过程中越来越多的专业开设了控制类课程。“自动控制原理”是自动化类专业的核心基础课程,也是武汉大学全校公共专业基础平台课,受众面十分广泛。通过主要阐述经典控制理论PID控... 详细信息

随着信息技术的飞速发展及在各行各业的深入渗透,高校教学过程中越来越多的专业开设了控制类课程。“自动控制原理”是自动化类专业的核心基础课程,也是武汉大学全校公共专业基础平台课,受众面十分广泛。通过主要阐述经典控制理论PID控制器中体现的系统思想,通过剖析PID控制的物理内涵,润物无声地融入思政元素,将控制理论内在的技术哲学自然融入专业课程教学,在传授知识的同时进行价值引领,切实提升立德树人成效。

关键词：自动控制原理 PID控制物理内涵课程思政

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基于强化学习的参数自整定及优化算法

智能系统学报 2022年第2期17卷 341-347页

作者：严家政专祥涛武汉大学电气与自动化学院湖北武汉430072 武汉大学深圳研究院广东深圳518057

传统PID控制算法在非线性时滞系统的应用中,存在参数整定及性能优化过程繁琐、控制效果不理想的问题。针对该问题,提出了一种基于强化学习的控制器参数自整定及优化算法。该算法引入系统动态性能指标计算奖励函数,通过学习周期性阶跃响... 详细信息

传统PID控制算法在非线性时滞系统的应用中,存在参数整定及性能优化过程繁琐、控制效果不理想的问题。针对该问题,提出了一种基于强化学习的控制器参数自整定及优化算法。该算法引入系统动态性能指标计算奖励函数,通过学习周期性阶跃响应的经验数据,无需辨识被控对象模型的具体数据,即可实现控制器参数的在线自整定及优化。以水箱液位控制系统为实验对象,对不同类型的PID控制器使用该算法进行参数整定及优化的对比实验。实验结果表明,相比于传统的参数整定方法,所提出的算法能省去繁琐的人工调参过程,有效优化控制器参数,减少被控量的超调量,提升控制器动态响应性能。

关键词：强化学习整定优化学习算法时滞控制器液位控制动态响应

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基于节能优化的电动汽车跟随控制研究

武汉大学学报(工学版) 2022年

作者：专祥涛刘文豪武汉大学电气与自动化学院武汉大学深圳研究院

本文以电动汽车为研究对象，在完成汽车跟随任务的前提下，对跟随过程中的汽车能耗进行优化。通过分析行驶中的电动汽车受力情况，建立了电动汽车能耗模型，并提出了基于遗传算法和最大转矩电流比方法的分层控制策略。上层基于能耗模型...

本文以电动汽车为研究对象，在完成汽车跟随任务的前提下，对跟随过程中的汽车能耗进行优化。通过分析行驶中的电动汽车受力情况，建立了电动汽车能耗模型，并提出了基于遗传算法和最大转矩电流比方法的分层控制策略。上层基于能耗模型采用遗传算法在不同场景下求解使电动汽车能耗最小的速度曲线；下层使用模型预测控制对该速度曲线进行跟踪，并采用最大转矩电流比方法对电机能耗进行优化。设计了多种不同跟随场景对该策略与传统控制策略进行仿真对比，仿真结果表明：相比于传统控制策略在各种场景下该分层控制策略均能有效减少电动汽车在行驶过程中的能耗，降低行驶成本。

关键词：

基于深度强化学习TD3的PID参数自整定算法

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武汉大学学报(工学版) 2023年

作者：梁杰专祥涛严家政武汉大学电气与自动化学院武汉大学深圳研究院

传统的PID（Proportional Integral Differential，PID）算法在用于控制一些模型复杂、参数时变的对象时存在参数整定过程繁琐、控制性能不佳、无法解决控制对象实时变化的状态的影响等问题。针对以上问题，提出了一种基于双延迟深度确... 详细信息

传统的PID（Proportional Integral Differential，PID）算法在用于控制一些模型复杂、参数时变的对象时存在参数整定过程繁琐、控制性能不佳、无法解决控制对象实时变化的状态的影响等问题。针对以上问题，提出了一种基于双延迟深度确定性策略梯度（Twin Delayed Deep Deterministic Policy Gradient，TD3）算法的PID参数自整定算法。该算法将TD3算法与PID算法相结合，对TD3算法中的神经网络结构、奖励函数进行设计，能够实现控制器参数的自整定。以两轮直立车为实验对象，对直立车的角度PID控制器进行参数整定实验。实验结果表明，与传统的参数整定算法（Z-N参数整定法）和基于强化学习的动态PID参数自整定算法相比，所提出的算法具有更优的控制效果，可以通过神经网络学习、拟合更优的控制策略，提升控制器的动态响应性能和鲁棒性。

关键词：深度强化学习 TD3算法整定控制器直立车

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基于区域人工势场的无人船目标跟踪策略研究

中国造船 2023年第1期64卷 236-245页

作者：何志强专祥涛梁杰张逸凡武汉大学电气与自动化学院武汉430072 中国舰船研究设计中心武汉430064

针对无人船目标跟踪任务,提出了一种基于区域人工势场的目标跟踪策略。根据目标跟踪任务要求,分别构建指定跟踪区域的径向和切向势力场。令区域内的最佳跟踪点为零势点,设计径向和切向引力势场;根据边界约束条件设计径向和切向边界斥力... 详细信息

针对无人船目标跟踪任务,提出了一种基于区域人工势场的目标跟踪策略。根据目标跟踪任务要求,分别构建指定跟踪区域的径向和切向势力场。令区域内的最佳跟踪点为零势点,设计径向和切向引力势场;根据边界约束条件设计径向和切向边界斥力势场,然后叠加得到区域合势场。建立无人船的响应模型,设计多个不同的目标跟踪仿真场景,将该策略与基于LOS引导律的跟踪策略进行对比。仿真结果表明,与LOS引导律的跟踪策略相比,论文提出的跟踪策略在不同的场景中有较好的跟踪效果,能够始终控制无人船在指定跟踪区域内进行目标跟踪,并维持在最佳跟踪点位置附近。

关键词：无人船目标跟踪最佳跟踪点区域人工势场边界斥力场

基于神经网络和遗传算法的PID参数自整定算法

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武汉大学学报（工学版） 2023年第3期56卷 379-386页

作者：符占元专祥涛武汉大学电气与自动化学院湖北武汉430072 武汉大学深圳研究院广东深圳518057

针对常规PID(proportional-integral-derivative)参数整定过程依赖被控对象的数学模型、不能灵活得到期望的性能指标等问题,提出了一种基于神经网络和遗传算法的PID参数自整定算法。该算法首先通过训练神经网络得到PID控制器参数和控制... 详细信息

针对常规PID(proportional-integral-derivative)参数整定过程依赖被控对象的数学模型、不能灵活得到期望的性能指标等问题,提出了一种基于神经网络和遗传算法的PID参数自整定算法。该算法首先通过训练神经网络得到PID控制器参数和控制性能指标之间的映射关系;再利用遗传算法进行最优解搜索,得到全局范围内一组最优的控制器参数,使得给定的基于时域性能指标的目标函数值最优;最后,以水箱液位系统为例对所提算法进行实验验证。实验结果表明,与传统的ZN(Ziegler Nichols)参数整定法相比,所提算法整定的参数具有了更好的控制效果,同时可以通过改变目标函数中的性能指标权重系数,灵活得到不同期望的控制效果。

关键词：参数自整定神经网络遗传算法水箱液位控制

南水北调东线泵站机组站内叶片全调节优化研究

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水利学报 2016年第10期47卷 1332-1338页

作者：李伟专祥涛武汉大学动力与机械学院湖北武汉430072

南水北调工程是解决我国北方水资源缺乏的重大工程,而淮安四站是南水北调东线工程泵站之一。本文在考虑分时电价的基础上研究淮安四站的运行优化问题,建立泵站机组费用最小的叶片全调节数学模型,并针对该模型特点,提出了一种改进的动态... 详细信息

南水北调工程是解决我国北方水资源缺乏的重大工程,而淮安四站是南水北调东线工程泵站之一。本文在考虑分时电价的基础上研究淮安四站的运行优化问题,建立泵站机组费用最小的叶片全调节数学模型,并针对该模型特点,提出了一种改进的动态规划求解算法。最后,利用算例验证了该算法的可行性。计算结果表明:(1)在设计扬程、机组满负荷工作情况下,叶片全调节的调度方案与叶片角额定安放角度相比,可节约费用4.88%。(2)机组能源经济效率受叶片角和流量负荷转移两个因素影响:其中叶片角与机组自身的特性曲线相关,当扬程较大时,叶片角影响较小;流量负荷转移与机组容量与需求量相关,机组容量越大,负荷转移越显著。当需求量较小时,叶片角是主要影响因素,当需求量较大时,流量负荷转移是主要影响因素。

关键词：南水北调运行优化动态规划能源经济效率