三自由度直升机模型的无静差跟踪控制

三自由度实验室直升机模型是典型的高阶多输入输出系统,具有较强的通道耦合和非线性特性,其俯仰、倾斜和旋转三轴运动方程,能够部分模拟实际直升机的飞行特性,是控制理论教学和研究的有力工具。采用基于内模原理的无静差跟踪控制方法设计能够同时实现扰动抑制和鲁棒跟踪的无静差跟踪控制器,应用LQR方法设计系统状态反馈增益,将设计的线性解耦控制器应用到原非线性耦合模型上,计算机仿真和实时实验结果表明能够很好的实现轨迹跟踪控制。     

连续推力最优轨道规避

应用非线性规划方法研究了连续推力时间最优和燃料最优航天器规避问题。航天器空间飞行中,为了避免与其他航天器或空间碎片相撞,需采取措施实施规避策略。由于航天器最优规避问题是典型的具路径约束的轨迹优化问题,间接法即应用极大值原理难于处理。考虑航天器推进系统为固定比冲发动机,用改进的轨道根数描述航天器动态,在给定最大推力幅值和中间过渡轨道时,将规避问题划分为转移和返回两个阶段,然后应用非线性规划方法统一考虑时间最优和燃料最优航天器最优规避问题。数值仿真结果表明,最优规避任务能够完成;在时间最优或燃料最优规避情形时,航天器均以最大推力工作,且时间最优规避时消耗燃料最少。     

一类混合不确定性系统的摄动界估计问题

研究了混合摄动模式下反馈系统鲁棒稳定的摄动界.系统的正向通道为带有参数不确定性的线性系统,其不确定性为区间摄动模式,反馈通道为由积分二次约束给出的输入输出不确定性加以描述.用Minkowski泛函给出区间摄动模式下的摄动界的定义,并给出参数空间中混合摄动模式下系统摄动界的估计式.在一些典型摄动模式下给出这类混合摄动系统的摄动界的有限检验结果.     

系统族的鲁棒镇定

研究了系统族的鲁棒镇定问题,在标称系统分子的分母都存在参数摄动的情况下,得到了系统族存在鲁棒控制器的一个以摄动多项式向量的范数所满足的不等式的形式给出的充分条件,据此可给出镇定该系统族的控制器集合。     

一类混合不确定时滞系统的鲁棒控制问题

研究了一类同时具有参数不确定和动态不确定时滞系统的鲁棒控制问题。假定其线性部分的参数不确定由区间摄动模式描述,非线性部分的动态不确定由积分二次约束(IQC)描述,给出时滞互联系统鲁棒稳定的充分条件。并根据积分二次约束乘子双凸函数和凸凹函数的特性,把混合不确定时滞系统的无穷维稳定性检验问题转化为一维检验或有限检验问题。     

基于二步线性化的实验直升机模型跟踪控制

一种基于二步反馈线性化方法设计解耦跟踪控制器,应用于一个三自由度(3-DOF)直升机实验系统。3-DOF直升机实验模型是典型的高阶多输入设计的多输出系统,具有较强的通道耦合和非线性特性。基于该仿真平台,将线性化系统分解成两个子系统,定义输出为输出误差积分以实现积分控制,按照输入-输出线性化方法通过坐标变换和输入变换对其线性化模型全状态精确线性化,实现了系统完全解耦,对扩展系统按照线性LQR方法设计跟踪控制器。计算机仿真和实时控制表明系统能够很好的跟踪高度和旋转速度参考轨迹。     

电渣重熔系统渣温对输入功率的响应

本文通过渣池的能量平衡,建立了渣温对输入功率的响应关系。给出了确定系统参数的实验方案,并在0.5t电渣炉上进行了实验,结果表明,渣温对输入功率的响应是一个一阶线性系统,理论分析与实验结果相符。对三种工艺下的渣温、熔速进行了讨论并得到如下结果:恒功率重熔——渣温、熔速随锭高线性增加;恒熔速重熔——渣温,熔速在过程中保持恒定;恒熔池深度重熔——渣温、熔速随过程降低。