基于根移动方法的LQR控制器设计

阐述一种LQR控制器设计的新方法。根据哈密尔顿系统理论,深入研究了系统特征方程的闭环极点和加权矩阵的关系,给出了希望加权矩阵的确定方法。通过Matlab仿真实验,证明了根据极点的移动范围来确定LQR控制器的方法是可行的。     

基于主动建模的无人直升机增强LQR控制

为了解决无人直升机控制问题,通过把主动建模与LQR(Linear Quadratic Regulator)控制相结合,提出一种能补偿模型差的控制方法。该方法在悬停状态下,采用简化模型设计LQR控制器,并通过UKF(Un-scented-Kalman-Filter)在线估计简化模型与全状态模型的模型差,使用模型差作为补偿项对LQR控制增强。针对实际直升机动力学模型进行仿真,验证了基于UKF的估计和增强LQR控制的有效性。仿真实验结果证明,基于UKF的主动建模技术能够快速估计状态和参数变化,并且增强LQR控制能够使系统适应模型不确定性。     

LQ群及LQR群的构造

通过L分解求得L质数集合,于LQ上定义运算得LQ群;并提出具有正反双性的复元体集W,通过约消变换R获得W,在其上建立容消运算U,证明W与LQ群同构而称其为LQR群;最后阐述了它们中反元的实际意义与两群的作用.     

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。     

多翼自治水下机器人动力学建模与姿态控制

为了提高多翼自治水下机器人姿态自主控制的稳定性和控制性能,设计了基于多翼水下机器人全参数控制模型的姿态控制系统.首先对多翼自治水下机器人进行运动学和动力学分析,建立多翼自治水下机器人的全参数运动控制模型;在此基础上建立多翼自治水下机器人整体控制系统,设计基于线性二次型最优控制的多翼自治水下机器人姿态控制器;最后进行多翼自治水下机器人姿态控制仿真实验.结果表明:在给定的外界干扰下,多翼自治水下机器人能够快速稳定跟踪目标姿态,所建立的控制器以及控制模型能够满足多翼水下机器人姿态的自主控制需要,达到设计目标.     

基于LQR-IMCS算法的智能结构振动主动控制

为了解决最小控制综合（MCS）算法在快速扰动下缺乏鲁棒性和线性二次调节器（LQR）在非线性扰动下容易失稳的问题,构造了一种自适应增益补偿函数,对标准的MCS算法进行改进.提出了基于LQR-IMCS（改进的最小控制综合）算法的新策略,并通过波波夫准则验证了该系统的稳定性.以实验室压电壁板结构的第1阶振动模态为研究对象,分别施加随机扰动和高次谐波扰动.仿真和实验结果表明：该方法相对于标准的MCS算法具有更快的收敛速度和更小的跟踪误差,对壁板的第1阶模态抑制具有良好的控制效果和鲁棒性.     

精密设备主动SAWPSO-LQR振动控制器设计及仿真研究

精密设备的振动控制效果直接关系到其是否能够正常使用。线性二次型最优控制算法(LQR)已广泛应用于振动控制领域。关于LQR控制器权矩阵的确定问题一直备受关注,而传统的计算往往以假设或经验性取值为主,不科学且不能充分发挥控制器性能。自适应权重粒子群算法(SAWPSO)克服了传统粒子群算法寻优过程的早熟情况,能使PSO算法达到局部及全局最优的平衡。基于SAWPSO算法,设计了SAWPSO-LQR控制器,对精密设备微振动进行了LQR权值自整定的优化控制研究;并针对不同工况进行了对比仿真。数值结果表明,合理的隔振系统参数设置及权值搜索范围对于控制效果影响较大,在此基础上的适应值函数选取亦有一定影响;但并非决定作用。研究为精密设备微振动及最优LQR振动控制提供了新思路。     

大展弦比飞翼刚柔强耦合飞行动力学与控制

针对大展弦比飞翼布局柔性飞行器在刚体和弹性自由度动力学强耦合情况下的控制问题,对相应的强耦合动力学特性与相应的控制方法展开研究.采用自由-自由模态法表征飞翼刚柔运动之间的惯性耦合;采用偶极子网格法和有理函数近似法完成广义非定常气动力计算;应用线性二次型最优控制方法进行飞行机动与弹性变形的联合控制律设计.与无控情况相比,闭环控制可有效减缓飞行器俯仰方向的阵风扰动至原来的40%.研究结果表明,飞行器一阶弯曲模态短周期之间存在明显动力学耦合.设计的闭环控制律可使动态弹性变形量始终向有助于减缓扰动方向变化.      

一种有限对象集的输入通道任意增益/相角裕度调节方法

针对一类有限多输入多输出线性时不变对象集,提出了一种调节输入通道增益/相角裕度的方法。首先针对单个对象,采用连续线性二次调节器理论设计状态反馈控制器;进而利用周期控制方法设计一个针对有限对象集的线性周期控制器。该控制器可使有限对象集的所有反馈控制回路在输入通道同时实现任意大的增益裕度和直到90°的相角裕度。仿真结果表明了所设计控制器的有效性。     

层合板壳振动主动控制的研究现状与发展

随着复合材料的广泛应用和层合板壳理论的日趋成熟,复合材料层合板壳系统的振动主动控制得到快速发展．压电智能结构控制策略,最优线性二次型（LQR）控制算法,以及主动控制向各个领域的渗透,已成为近年来振动主动控制领域的热点问题．对该领域的热点问题加以研究,提出了若干有待进一步解决的问题．