基于Backstepping的高超声速飞行器鲁棒自适应控制

针对非线性、多变量、不稳定且包含不确定参数的高超声速飞行器模型,设计了高超声速飞行器的鲁棒自适应Backstepping控制器。采用指令滤波的设计方法,得到内回路的跟踪指令及其一阶微分信号,避免了虚拟控制信号需要进行复杂求导计算的困难。飞行器不确定参数采用自适应律在线调整,通过设计辅助滤波系统,并通过修改自适应律中跟踪误差的定义,消除由于期望控制信号不能完全执行所引起的跟踪误差的影响,保证了参数估计在控制信号约束情况下的顺利进行。仿真结果表明,所提出的设计方法不仅应用简单,且能保证高超声速飞行器在不确定参数存在情况下的闭环稳定及良好的跟踪控制性能。     

高超声速滑翔飞行器动态逆解耦跟踪控制方法研究

针对临近空间高超声速滑翔飞行器再入段俯仰偏航以及滚动三通道运动存在非线性耦合严重的情况,建立了高超声速滑翔飞行器的多变量强耦合非线性时变倾斜转弯控制模型,提出了一种将过载控制转化为所需迎角侧滑角及滚转角误差的三通道联合跟踪控制方法,根据高超声速滑翔飞行器制导回路快速性的动态性能要求,设计了一种基于非线性动态逆及状态反馈的解耦综合控制器,闭环仿真结果表明该方法能够实现三通道运动解耦控制和制导指令跟踪,满足系统动态性能的要求。     

高超声速飞行器总体性能虚拟飞行试验验证系统

高超声速飞行器具有重要战略价值,但难以进行全程和整个飞行包络的真实飞行试验,基于仿真技术进行虚拟飞行试验是其总体性能分析与验证的必要手段。针对高超声速飞行器在飞行过程中总体、控制、气动、结构、动力、载荷、防热与热环境、飞行器运动学与动力学等多学科、多物理场强耦合特性,提出了高超声速飞行器高性能多物理场耦〖JP3〗合虚拟飞行试验平台体系结构,建立了高超声速飞行器多物理场耦合虚拟仿真试验模型,开发了基于高性能异构计算系统的多学科综合虚拟飞行试验系统,为实现高超声速飞行器的总体设计提供了可靠、实用的验证途径。     

高超声速飞行器轨迹跟踪控制仿真研究

针对高超声速飞行器纵向模型的快时变、强耦合和高度非线性的特点,在考虑模型不确定性的情况下,采用李导数的方法对某型高超声速飞行器进行输入输出的精确线性化。基于线性化后的模型,提出一种非线性动态逆控制的方法,并对其稳定性进行分析,实现对该型高超声速飞行器的轨迹跟踪控制。并利用Matlab搭建仿真平台,仿真结果显示仿真平台的正确性和控制算法的有效性。     

弹性高超声速飞行器动态面制导控制一体化设计方法

面向弹性高超声速飞行器滑翔段制导控制系统设计问题,应用动态面控制理论设计了两种制导控制一体化方法.建立了弹性高超声速飞行器滑翔段纵向运动模型,并推导了具有严格反馈形式的弹性高超声速飞行器制导控制一体化设计模型.将弹性状态视为不确定项,分别基于自适应方法和非线性干扰观测器(nonlinear disturbance ob...     

空天飞行器再入过程姿态预测控制律设计

针对一类多输入多输出非线性系统,设计了一种基于SDRE(state-dependent Riccati equation)的预测控制方法,并应用于空天飞行器再入过程的姿态控制律设计。SDRE是一种有效的非线性系统优化控制设计方法,利用SDRE的局部渐进稳定的特点,与有限时间预测控制律设计相结合,提出的控制方案保证闭环系统的稳定性。最后利用所提出的控制方案设计了空天飞行器飞行控制系统,并在高超声速条件下进行了仿真验证。仿真结果表明了控制方案的有效性。     

动态面过失速机动飞行控制律的设计

提出了一种基于B-spline网络和动态面控制方法的过失速机动飞行控制律设计方法。针对飞机气动力和力矩的非线性和不确定性,引入具有学习和记忆功能的B-spline网络,自适应逼近飞机的气动力和力矩,加快参数收敛速度,改善系统的过渡过程性能。动态面飞行控制律消除了Backstepping设计方法中由于对虚拟控制反复求导而导致的复杂性问题。基于Lyapunov稳定性定理证明了闭环系统的所有信号半全局一致毕竟有界,并且通过适当选择设计参数,跟踪误差可收敛到原点的一个小邻域内。大迎角过失速机动飞行的数值仿真验证了方法的有效性。     

高超飞行器自适应动态规划的控制系统设计

针对高超声速飞行器的控制问题, 提出一种基于自适应动态规划的非线性优化学习控制方法, 设计了速度和高度自适应控制系统。首先, 将控制器分解为稳态控制项和最优反馈控制项, 同时借助反步法, 将原高超声速动力学模型转化为兼顾速度跟踪误差和高度跟踪误差的统一的误差控制模型。其次, 利用自适应动态规划法, 通过自适应调节评价网络的权值, 设计最优反馈学习控制律, 并通过Lyapunov稳定性理论严格证明了跟踪误差的一致最终有界性。最后, 数学仿真结果验证了所提方法的有效性。     

适于高超声速飞行器的三维非线性滑模制导律

综合考虑高超声速飞行器末制导过程中的运动耦合和参数扰动问题,设计了一种适于高超声速飞行器的三维非线性伪最优滑模制导律。首先,针对运动耦合问题,定义视线旋量和视线旋量速度,构建了基于视线旋量和视线旋量速度的高超声速飞行器三维非线性制导参考模型;然后,针对参数扰动问题,基于变结构控制理论,推导出一种适于多约束制导要求的三维非线性滑模制导律,并通过理论推导证明了该制导律的稳定性;最后,引入伪控制变量,完成了制导参数的优化,从而完成三维非线性伪最优滑模制导律的设计。该制导律能够从理论上克服运动耦合和参数扰动问题,其制导参数又满足一定物理意义下的最优性。仿真结果验证了制导律的有效性。     

控制方向未知的输入受限非线性系统自适应模糊反步控制

针对一类输入受限控制方向未知的非线性系统,提出一种基于Lipschitz条件的自适应模糊反步控制器的设计方法。在控制器的设计过程当中,通过变换系统形式和采用Butterworth低通滤波器解决控制方向未知的问题;采用模糊系统对不确定非线性函数进行在线逼近;利用双曲正切函数和Nussbaum函数对系统输入饱和函数进行处理;将动态面法与反步法相结合解决“计算膨胀”的问题。运用Lyapunov理论分析证明设计的控制律能够使闭环系统所有信号半全局一致有界(semi-globally uniformly ultimately bounded, SGUUB)。该方法的有效性在一类通用的高超声速飞行器的攻角控制仿真中得到了验证。     

质子交换膜燃料电池动态响应建模与仿真研究

为研究质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆的输出响应,利用Matlab-Simulink仿真工具对PEMFC进行系统动态模型建立.通过使用燃料电池测试系统,在不同的运行条件下对PEMFC的暂态电响应进行测量和分析.实验数据与仿真结果吻合较好,表明该模型是有效和可操作的,有助于改善PEMFC的设计,提高其性能.     

基于模糊神经网络的动态非线性系统辨识研究

针对静态模糊神经网络对动态系统辨识精度低的特点,在5层静态模糊神经网络基础上进行了优化和改进,形成了可将暂态信息记忆于网络的动态回归层的动态模糊神经网络,来提高对动态系统的辨识能力。同时给出了参数的动态自适应学习算法。通过仿真实验,证明提出的动态模糊神经网络对动态非线性系统的辨识,可以取得较好的辨识精度,较快的网络收敛速度,为动态非线性系统的辨识提供新的思路。     

动态轮胎力仿真的新方法

在评价由于车辆特性造成的道路破坏时，车辆动态轮胎力的预测是一个重要问题。开发出一种用于预测车辆动态轮胎力的新方法，采用多体系统动力学(MBS)理论及相应软件ADAMS，可以详尽地模拟车辆的复杂非线性特性。动态轮胎力的仿真模型采用实验数据进行了校验，并与以往采用的简单模型进行了比较。     

离散、连续和混合Petri网的一致性描述

本文引入的混合动态系统的Ｐｅｔｒｉ网模型,以建立混合控制系统的整体Ｐｅｔｒｉ网结构,和Ｐｅｔｒｉ网上附加离散、连续和混合动态时描述的一致性与继承性为目标．令牌及其标记概念上的具体化,是统一多种动态描述的基础．权为零有向弧的引入简化了监控结构．依赖混合动态网建立复杂控制系统的整体Ｐｅｔｒｉ网模型,为采用Ｐｅｔｒｉ网理论进行系统的分析、验证和设计提供了基础．     

基于系统动力学的港口经济可持续发展

在分析港口经济本质的基础上,回顾了系统动力学在港口相关方面的研究成果,分析了港口经济可持续发展的动态机制,并建立了港口经济可持续发展的系统动力学模型.最后分析了模拟结果.     

有限理性条件下进化博弈均衡的稳定性分析

基于博弈方有限理性的假设,运用生物进化的“复制动态”机制对同质两群体3×3对称博弈中博弈方的学习和策略动态调整进行模拟,建立了其复制动态系统。然后,利用动力系统理论,分析系统进化均衡的稳定性情况,完整地给出了系统的全部动力学行为。     

空间网络路由协议研究

空间网络的开放媒质、动态拓扑、分布式合作、资源受限等特点,使路由协议成为该领域的研究难点,在研究空间网络节点运行规律的基础上,提出一种空间网络路由协议,采用静态配置与动态调整相结合的路由策略,在网络拓扑变化时自动对路由进行调整。利用网络仿真软件NS2搭建了空间网络仿真平台进行仿真实验,结果表明,该协议信令开销较小,具有良好的网络性能,适合应用于空间网络。     

基于动态模糊神经网络的飞行仿真模拟转台控制

给出了一种新型的动态模糊神经网络及其详细的推理过程和参数迭代算法，并应用于高精度飞行仿真模拟转台控制，控制方法结合了神经网络、模糊推理和动态反馈控制的优点，结构简单、收敛速度快、实时性好。实际控制效果表明该控制方法比PID 前馈控制具有更好的控制性能，并且具有更强的抗干扰能力和鲁棒性。     

智能车辆自动超车控制仿真研究

为了真实地模拟驾驶员的超车行为,以智能车辆自动超车行为作为研究的对象,提出了动态目标位置概念,并采用三次样条曲线作为智能车辆自动超车的路径拟合曲线.以模糊逻辑为控制策略,以T-S模糊模型为控制结构,以自适应神经网络为隶属度函数的参数调整手段,设计出一种智能车辆控制器,并通过simulink仿真实现.仿真结果表明:该研究是正确、可行的,较为理想地模拟实际交通环境中车辆超车的行为特性.     

系统仿真动态数学模型的算法研究

研究了系统仿真中具有代表性的既可描述微分环节又可描述惯性环节的动态数学模型的计算方法，通过理论分析，给出了隐式欧拉法和梯形法的误差计算公式、误差符号及首次误差关系判断准则，找到影响计算精度的动态因子，给出动态因子的计算公式及计算方法，从而提高了此类模型的计算精度。