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Sikj_6590 2024-06-09 阅读 19

1 前言

        在前面的系列博客文章中为读者阐述了很多规划相关的知识(可参考下面专栏),本篇博客带领读者朋友们了解控制相关的知识,后续仍会撰写规控相关文档。

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        在控制理论的发展过程中,人们逐渐认识到对于线性动态系统的控制,可以通过优化某种性能指标来达到更好的控制效果。而LQR控制就是基于这种思想发展而来的。它通过将系统状态与控制信号之间的关系表示成一种二次型,然后通过最小化这个二次型来求解最优的控制策略。       

        目前的工业领域三大控制器占据着主要位置:PID,LQR以及MPC,本篇博客为读者介绍LQR控制器。

2 LQR建模求解

        LQR(Linear quadratic regulator,线性二次型调节器)是一种基于状态反馈的最优控制策略,其核心在于设计一个状态反馈控制器,使得系统的性能指标达到最优。下面将对LQR控制器进行详细介绍:

2.1 原理与步骤

  1. 确定状态方程模型:首先需要确定一个描述系统状态的动力学模型,该模型通常以状态空间的形式给出,用于描述系统在不同状态下的动态行为。
  2. 线性化处理:对状态方程进行线性化处理,将其转化为线性系统模型。这是为了简化问题,使得控制器设计更加便捷。
  3. 定义目标函数:目标函数通常是系统状态和控制输入的二次型函数,用于评估控制性能的好坏。这个函数的选择会直接影响到控制器的设计效果。
  4. 优化
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