船舶鲁棒自动舵产品化研究

给出用Ｈ∞鲁棒控制的混合灵敏度优化算法设计的船舶航向自动舵控制器、鲁棒自动舵系统的硬件实现和软件设计及其实船海上试验结果。     

鲁棒自适应输出跟踪控制在船舶操纵中的应用

针对带有未知控制增益、常参数不确定性以及外部扰动的船舶运动非线性模型，将自适应逆推技术与Nussbaum增益方法相结合，提出一种新的非线性自适应鲁棒控制策略，实现了船舶运动航向渐近跟踪控制。在所得控制器作用下的系统性能不仅能够通过设计参数而得到保证，且可克服控制器奇异值问题。设计过程及数字仿真结果均表明，所设计的自适应非线性跟踪控制器对不确定性具有良好的适应性及鲁棒性。     

飞行转台Backstepping与神经网络并行控制

阐述了飞行仿真转台的Backstepping设计方法及步骤。在Backstepping鲁棒控制的基础上,提出了一种Backstepping鲁棒控制和神经网络并行控制的方案,以Backstepping鲁棒控制为主控制器,神经网络进行动态误差补偿。Backstepping鲁棒控制克服了对象的不确定性,保障系统的鲁棒性;神经网络可以进一步提高系统的跟踪精度。仿真表明,这种方法实现了Backstepping鲁棒控制和神经网络控制的完美结合,很适合高精度飞行仿真转台系统的鲁棒控制。     

不确定非线性系统变结构模糊自适应鲁棒控制

考虑一类不确定非线性系统的鲁棒控制器设计问题，在假设系统不确定性函数结构未知的情况下，利用模糊系统对不确定性函数进行逼近，将获得的模糊系统函数作为系统不确定性界函数。在此基础上，提出了一种变结构模糊自适应鲁棒控制算法，该算法在确保系统的滑动模态超平面为渐近可达的前提下，在线对系统模型的控制增益参数和不确定性函数的界参数进行估计。最后以船舶减摇鳍非线性控制系统为例，进行了变结构鲁棒自适应模糊控制器的设计。仿真研究表明，所提出的算法是有效的。     

扑翼微型飞行器自适应鲁棒姿态控制

给出了扑翼微型飞行器姿态控制系统的数学模型,并提出了一种自适应鲁棒控制的新方法。飞行过程的复杂性使得姿态控制器的设计极具挑战性,主要困难是系统表现为非线性、不确定性、多变量参数耦合以及各种干扰。由于自适应鲁棒控制不依赖系统的精确数学模型,所以将系统分为名义模型、结构不确定性和非结构不确定性,对其分别设计直接反馈控制器、自适应控制器和鲁棒控制器,并用李亚普诺夫定理分析了系统的稳定性。仿真结果证实了所提方法的有效性。     

基于控制Lyapunov函数的鲁棒自适应控制器设计

研究一类含有系统扰动,并且状态项与控制项中同时含有未知参数的非线性系统的反馈稳定问题。利用鲁棒控制Lyapunov函数方法及参数映射技术,讨论了当系统存在I型与II型自适应鲁棒控制Lyapunov函数(ARCLF)时,系统的自适应控制问题,并针对两种情况分别进行了控制器的设计。通过算例验证了所提方法的可行性。     

网络控制系统随机鲁棒控制律设计方法

研究了具有随机网络诱导时延及数据包丢失的网络控制系统的随机鲁棒控制律设计方法.利用有限状态markov链来描述控制网络中固有的随机传输延迟和丢包过程,建立网络系统的多结构markov跳变模型.基于由蒙特卡罗估计和优化算法构成的随机鲁棒设计方法,结合保证系统均方稳定的充要条件,得到网络控制系统的随机鲁棒控制律.最后,某型无人飞行器纵向俯仰通道的网络控制仿真实例验证了该方法的有效性.     

不确定离散切换系统的状态反馈鲁棒控制

针对同时具有模型参数不确定性和外部扰动的一类离散切换系统,研究H∞其鲁棒控制和H2/H∞混合鲁棒控制问题。首先,基于多Lyapunov函数法分析了含有状态反馈控制器的离散切换系统的稳定性和H∞鲁棒控制问题。其次,基于线性矩阵不等式,通过建立和求解一个凸优化问题,给出不确定H2/H∞鲁棒控制的具有更小保守性的求解方法。最后,仿真算例验证了所提出方案的可行性。     

磁悬浮开关磁阻电机悬浮系统变结构鲁棒控制

磁悬浮开关磁阻电机转矩和悬浮系统之间的非线性耦合是悬浮系统稳定可靠控制的最大障碍,为此提出了一种将主绕组电流摄动视为悬浮系统不确定性因素的思想。首先采用反馈精确线性化方法对径向两自由度进行解耦和线性化,然后以解耦后的两个带有主绕组电流摄动不确定性项的线性子系统为对象,利用变结构鲁棒控制对参数摄动及外部扰动的不敏感特性,设计了变结构鲁棒控制律,以消除转矩调节对悬浮系统控制的不利影响,从而实现悬浮系统的稳定控制。仿真结果表明,悬浮系统在变结构鲁棒控制作用下,输出位移对主绕组电流摄动具有很好的不变性,且系统对外力扰动具有较强的鲁棒性。     

H∞鲁棒控制下动态供应链系统牛鞭效应优化

为解决网络化制造(networked manufacturing,NM)模式下供应链系统运作中存在的不确定性扰动, 运用H_∞鲁棒控制方法抑制供应链系统牛鞭效应, 保障系统稳定运作.构建了由状态变量和控制变量描述的NM模式下的动态供应链时变偏差系统模型,采用线性矩阵不等式(LMI)方法获取H_∞鲁棒控制策略,并通过系统反馈控制器u_k设计,有效减小客户不确定需求引起的生产、订货和库存波动. 最后,结合实例分析表明在抑制率为ζ时,本文提出的鲁棒控制策略可以有效抑制不同形式客户需求引起的牛鞭效应,实现供应链系统鲁棒镇定.     

Missile robust gain scheduling autopilot design using full block multipliers

Reduction of conservatism is one of the key and difficult problems in missile robust gain scheduling autopilot design based on multipliers. This article presents a scheme of adopting linear parameter-varying (LPV) control approach with full block multipliers to design a missile robust gain scheduling autopilot in order to eliminate conservatism. A model matching design structure with a high demand on matching precision is constructed based on the missile linear fractional transformation (LFT) model. By applying full block S-procedure and elimination lemma, a convex feasibility problem with an infinite number of constraints is formulated to satisfy robust quadratic performance specifications. Then a grid method is adopted to transform the infinite-dimensional convex feasibility problem into a solvable finite-dimensional convex feasibility problem, based on which a gain scheduling controller with linear fractional dependence on the flight Mach number and altitude is derived. Static and dynamic simulation results show the effectiveness and feasibility of the proposed scheme.     

高速再入飞行器的鲁棒自动驾驶仪设计

针对高速再入飞行器的自动驾驶仪设计问题,基于鲁棒参数化方法,采用特征结构配置和模型参考跟踪理论设计BTT飞行器姿态控制系统的鲁棒控制器,完成对于制导信号的快速跟踪。本设计的鲁棒镇定器是一个不随滚动角速度变化也无需切换的定常反馈镇定律,结构简单,便于工程实现。通过分析高速再入飞行器的特点,给出了简单可行的控制方案。将所设计的控制器应用于飞行器非线性模型进行了六自由度仿真试验。仿真时考虑了系统执行机构的时滞和饱和特性。仿真结果验证了所设计的控制器的有效性。     

导弹滚转驾驶仪设计中的滑模控制方法研究

提出了一种滑模变结构滚转驾驶仪的设计方法。采取主反馈比例切换控制策略,在控制器的设计过程中引入了模型的参数不确定性,根据滑模存在条件和参数变化范围导出控制器参数。仿真分析表明变结构驾驶仪比经典滚转驾驶仪具有更好的鲁棒性。     

鲁棒增益调度结构化火箭弹控制系统设计

发动机推力是影响火箭弹模型时变特性的重要因素。首先,基于122 mm火箭弹推导了俯仰、偏航动力学线性化模型,并以线性分式变换来描述。然后,基于鲁棒增益调度设计了结构化的控制器。这种控制器具有矩阵形式的比例-积分结构,在续航段将速度和时间作为调度变量,在无动力飞行段将速度作为调度变量,按照线性控制综合方法整定各特征点的控制器参数,并用结构奇异值验证闭环系统的局部稳定性。最后,对设计的控制器做了仿真分析,结果表明,该控制器对火箭弹模型因推力、飞行状态变化等引起参数摄动的情况具有鲁棒稳定性。     

空地导弹对应不同驾驶仪下的中制导高度控制回路设计

使用频率法和根轨迹法设计了姿态驾驶仪内回路对应的高度控制回路;对内回路姿态驾驶仪结构和过载驾驶仪结构分别对应的高度控制回路进行了对比分析.结果表明,两种内回路驾驶仪结构对应的高度控制回路性能基本一样,都是可行的.并在此基础上分析了内回路驾驶仪结构切换对中末制导交班切换的影响.结果表明,驾驶仪结构切换对中末制导交班切换的影响很小,可以考虑将中末制导交班切换时的两个切换同时进行.     

倾斜转弯导弹三回路鲁棒自动驾驶仪设计

针对倾斜转弯导弹,提出了最优/经典综合设计方法设计自动驾驶仪.该方法应用最优控制设计出俯仰/偏航混合通道三回路自动驾驶仪,设计中同时对开环系统的奇异值频域曲线进行约束,以保证系统具有一定的鲁棒性,获得的三回路自动驾驶仪结构简单,易于工程实现.仿真结果证实了其具有良好的跟踪性能和鲁棒性,也表明该自动驾驶仪能满足倾斜转弯导弹协调倾斜转弯的要求.     

导弹伪攻角反馈三回路驾驶仪设计分析

阐述了几种典型过载驾驶仪的结构演变过程,对传统三回路驾驶仪的结构进行了适当改进,提出了采用伪攻角作为反馈信号的三回路驾驶仪新结构。研究了驾驶仪工程指标与闭环极点之间的对应关系以及从状态反馈到输出反馈的变换技术,给出了基于输出反馈极点配置的伪攻角反馈三回路驾驶仪设计方法。研究结果表明,伪攻角反馈三回路驾驶仪消除了传统三回路驾驶仪的静差,并具有与其相似的控制特性以及鲁棒性能。分析结果显示,两种结构的三回路驾驶仪对静不稳定弹都具有较好的稳定控制性。     

基于预测校正的三回路驾驶仪极点配置设计

针对三回路自动驾驶仪设计中,以开环穿越频率为性能指标的极点配置算法存在的缺陷,提出了预测校正开环穿越频率极点配置设计方法。采用该方法完成了某战术导弹三回路自动驾驶仪设计;验证了该方法设计的控制系统比传统方法性能优异,满足期望开环穿越频率性能指标;分析了三回路自动驾驶仪各回路对导弹控制系统发挥的作用。通过实例分析,表明该方法克服了以往极点配置设计方法的缺点,便捷有效,收敛速度快,计算量小,非常适用于三回路自动驾驶仪的设计。     

基于L_1自适应的过载驾驶仪设计与全弹道仿真

本文针对便携式自寻的反坦克导弹进行了基于L_1自适应控制理论的导弹过载自动驾驶仪设计与全弹道仿真验证.首先建立了面向L_1自适应控制的便携式自寻的反坦克导弹动力学数学模型,然后基于L_1自适应控制理论和增益调度思想,针对动力学参数时变特性设计了导弹过载自动驾驶仪,并进行了响应性能仿真验证,最后在导弹飞行速度时变情况下设计了一种改进的弹道成型制导律,并将L_1自适应过载自动驾驶仪和弹道成型制导律结合在一起,进行了便携式自寻的反坦克导弹全弹道仿真.研究表明,本文设计的过载自动驾驶仪能够在导弹动力学参数快速时变且存在不确定性的情况下很好地响应过载指令,所提出的弹道成型制导律能使导弹以大落角近距离攻击目标顶部,且满足系统框架角、攻角、过载等约束条件.