基于滑模的自主空中加油会合跟踪制导与控制

根据无人机与加油机的目标视线及无人机飞行速度之间的关系,建立了满足追踪会合要求的滑模控制面,设计了一种满足空中加油会合要求的制导律,生成了受油机侧向与法向期望过载.根据运动学关系,采用动态逆方法将期望过载转化为期望的角速率,设计了满足协调转弯的滚转角指令.内回路采用动态逆实现了角速率的跟踪控制.根据无人机与加油机相对位置与速度设计了满足会合要求的前飞速度指令.最后以无人机自主跟踪加油机实现会合为例进行了仿真.结果表明,该系统能够引导无人机与加油机的会合,具有良好的动态性能.     

基于干扰观测器的移动机器人轨迹跟踪控制

针对移动机器人的轨迹跟踪问题,设计了基于干扰观测器的积分滑模控制器.考虑侧滑与干扰的影响,建立了移动机器人的运动学和动力学模型.基于终端滑模理论设计了自适应滑模干扰观测器,实现了对复合干扰的有限时间逼近.在此基础上设计了基于运动学模型的轨迹跟踪控制器,保证了位置跟踪误差的渐近收敛和角度误差的有界收敛.结合干扰观测器和积分滑模方法,设计了基于动力学模型的速度跟踪控制器.通过仿真验证了所设计控制算法的有效性.     

旋翼无人机目标推力矢量最速趋近法

针对旋翼无人机轨迹跟踪任务,提出一种基于四元数等效旋转矢量的目标推力矢量快速趋近法,用以优化此类飞行器的轨迹跟踪控制方式.具体过程如下:由位置控制环生成主旋翼目标推力矢量,求出当前推力矢量到目标矢量的最小旋转矢量和姿态改变最小的变化四元数,进而得到目标姿态四元数,再以该四元数作为姿态控制环给定量,实现目标推力矢量快速趋近.仿真与飞控平台验证表明:该方法能使推力矢量以最优路径趋向目标矢量,减小了旋翼无人机姿态变化量,缩短了姿态跟踪时间.利用该方法优化设计了轨迹跟踪控制方案,与其他未经优化的有关方案相比,该方案整体计算量小,更适用于成本受限的低端嵌入式控制器.     

基于RBFNN和回馈递推的新型多旋翼飞行器控制

研究了新型多旋翼飞行器的建模与轨迹跟踪控制. 建立了非线性运动学和动力学模型,并提出基于全调节径向基神经网络和回馈递推的鲁棒自适应轨迹跟踪控制策略. 首先设计了飞行器的位置误差PID控制器,用于实时消除飞行轨迹与期望轨迹的偏差,并为姿态控制环构建姿态角指令. 采用全调节径向基神经网络估计飞行器动力学模型中的复合干扰,为避免回馈递推控制器设计过程中对虚拟控制信号的繁琐求导运算,减小对解析模型的依赖度,设计了一种基于指令滤波回馈递推的飞行器姿态控制器. 该设计方法通过滤波器而非直接用解析方法对虚拟控制信号求导,大大简化了控制器的设计过程,节省了控制能量. 仿真实验表明所提出的轨迹跟踪策略的正确性和有效性.     

欠驱动无人艇轨迹跟踪的滑模控制方法

讨论欠驱动无人水面艇的轨迹规划和跟踪控制问题,并考虑动力学模型不确定性和环境干扰力的影响.对于给定二维惯性平面内的光滑期望轨迹,规划方法将获得船体坐标系下的参考跟踪速度和加速度. 然后基于滑模控制方法提出一种轨迹跟踪控制律. 通过理论分析可得,该控制律不但能保证无人艇轨迹跟踪的渐进稳定性,而且保证艏摇运动是有界输入有界输出稳定的. 进行数值仿真,无人艇均实现了对封闭或开放轨迹的跟踪以及定位控制,验证了所提方法的可行性和有效性.     

欠驱动舰船系统的跟踪控制

针对欠驱动系统的跟踪控制问题,在被跟踪目标指数收敛情形下,利用基于膨胀的时变变换和非自治系统的级联控制方法,将非线性误差系统的镇定问题转化为两个简单线性时变级联系统的镇定问题,并设计了全局–K指数收敛的跟踪控制律. 所给跟踪控制律亦适用于参考轨迹为直线或圆情况下的一般跟踪控制问题. 数值仿真验证了控制方法的有效性.     

基于四元数的四旋翼无人飞行器轨迹跟踪控制

四旋翼无人飞行器具有复杂的数学模型,但现有控制方法大多是基于系统简化模型提出的. 为此,该文分析了这类方法的局限性,并基于原始数学模型研究了非线性轨迹跟踪控制问题. 通过期望轨迹建立跟踪误差模型,将其分解为两个相互独立的子系统,并以刚体旋转的四元数为系统状态对姿态子系统进行描述. 利用backstepping 方法设计时变反馈控制律使其子系统指数稳定. 根据级联系统的全局稳定性判据,通过研究耦合部分的性质证明系统的全局指数稳定性. 仿真结果表明,该方法能够实现四旋翼无人飞行器对期望轨迹的跟踪.     

一类非线性系统的故障估计和预设性能控制

研究了一类带有不匹配故障的非线性系统的故障估计和预设性能控制（PPC）问题，通过基于中间变量的估计观测器方法，设计了一种带有自适应参数更新律的故障估计器和状态观测器，提出了基于预设性能的容错控制方案．证明了系统状态误差和跟踪误差收敛于预先设计的集合内，且所有闭环信号都是有界的．通过仿真实验验证了算法的有效性．     

干扰环境下数目可变的多目标跟踪

针对环境中干扰因素对目标跟踪性能的影响,提出了一种跟踪数目可变的多目标方法. 该方法通过聚类算法来判断目标的出现或消亡,并获得目标数目,然后利用基于无迹卡尔曼的廉价联合概率数据关联算法获得量测与已知目标轨迹的互联概率,并实现状态传递. 与传统的廉价联合概率数据关联算法相比,该算法在干扰环境下跟踪性能更优,可处理目标数目可变的多目标跟踪问题.     

重复使用运载器末端能量管理段横侧向参考轨迹规划

根据重复使用运载器末端能量管理段的初始位置,采用蛇形机动原理规划横侧向参考轨迹,即消除初始 位置误差并使轨迹终点进入自动着陆窗口. 将初始位置误差分解为横向和纵向误差,分阶段予以消除. 在消除横向 误差阶段,提出消除横向误差同时兼顾减小纵向误差的轨迹形式. 在消除纵向误差阶段,根据误差大小采用相应轨 迹模态形式予以消除. 仿真结果显示,该算法具有快速、准确、鲁棒性强的特点. 作为TAEM段三维制导轨迹生成 的核心部分,横侧向参考轨迹算法为应急情况下的在线轨迹生成提供了基础算法.     

基于新型预设性能控制的LC型逆变器

为了提高LC型逆变器的性能,提出了一种新型预设性能电压控制器。首先,根据电路原理和拓扑结构,建立了LC型逆变器的数学模型;其次,引入有限时间收敛性能函数以克服指数函数收敛时间慢的缺点;然后,以跟踪误差按性能函数描述的轨迹收敛为目标进行电压控制器设计;最后,针对参数不确定性和负载突变等扰动因素对逆变器输出电压的影响,为控制系统设计了扰动观测器。通过MATLAB/Simulink平台仿真实验验证了所提新型预设性能控制策略的可行性和有效性。     

应用非线性干扰观测器的反推终端滑模飞行控制

针对飞机机动飞行时模型非线性、气动参数和力矩干扰不确定性的特点,提出一种基于非线性干扰观测 器的反推终端滑模控制方案. 该方案利用非线性干扰观测器逼近系统不确定性,取消了不确定性上界已知条件. 反 推设计过程中结合动态面控制设计虚拟控制律,能避免计算复杂性问题,通过引入快速终端滑模控制策略,提高了 系统收敛速度和稳态跟踪精度. 采用Lyapunov 稳定性理论证明了闭环系统所有信号一致终结有界. 对某战斗机进 行6 自由度机动飞行仿真,验证了该控制方案的有效性.     

含有输入动特性不确定飞控系统的自适应滑模控制

针对含有执行器动特性和严重不确定性的非线性飞控系统,提出一种非线性自适应滑模控制器. 该控制方案的主要特征是对系统不确定性没有匹配条件的限制. 控制器由两部分组成：一部分根据称为标称模型的已知非线性模型进行控制器设计,另一部分根据建模误差的估计参数设计自适应滑模控制器. 对某飞机的非线性6自由度未解耦模型进行仿真,验证了该方法对系统不确定性具有较强的鲁棒性,对期望输出有良好的跟踪精度.     

非线性系统的广义模糊控制

提出了一种基于T-S 模糊模型的非线性系统的鲁棒跟踪控制方案. 首先将系统的模糊模型等价变换为广义系统模糊模型,然后设定跟踪性能指标,结合线性矩阵不等式方法设计了鲁棒跟踪控制器. 该方法不仅减少了求解复杂度,而且因减弱了对待定矩阵的限制而降低了保守性. 将该方法应用于倒立摆系统,实现了角度和角速率的 精确快速跟踪控制,从而表明了方法的有效性.     

机翼摇滚自适应神经网络抑制

针对战斗机在大迎角下表现出的机翼摇滚非线性振荡现象,提出一种基于自适应神经网络的抑制机翼摇滚控制方案. 采用动态逆方法实现机翼摇滚特性的近似线性化,并根据动态性能指标要求设计线性补偿器,采用单隐层神经网络在线补偿近似动态逆引起的误差. 仿真实验验证了控制方法的有效性.