船舶运动航向自适应非线性控制的仿真研究

针对参数未知的船舶航向非线性控制系统数学模型，考虑船舶操舵伺服机构特性的情况下，船舶航向控制问题成一个虚拟控制系数未知的非匹配不确定非线性控制问题。引入Nussbaurrl函数，并采用逆推(backstepping）技术，成功地解决了上述困难，设计了船舶航向自适应非线性控制器；借助Lyapunov函数证明了所设计控制器使最终的闭环非匹配不确定船舶运动非线性系统中的所有信号有界，系统的实际航向自适应地保持设定航向。以大连海事大学“育龙”轮为例进行仿真研究，结果证明所设计的控制器是有效的。     

无人飞艇的鲁棒航向控制系统设计

将线性矩阵不等式(LMI)方法应用于静不稳定飞艇的鲁棒航向控制系统设计中,该飞艇模型具有参数不确定性。首先,给出了飞艇的横侧向运动模型。并且,采用了多面体集合的形式来描述对象的不确定性。然后采用LMI方法,将飞艇航向控制系统的设计简化为一个基于多面体系统的凸优化问题。由于该方法存在着一些设计裕度, 因此可以利用这种裕度来实现多目标控制。根据该方法设计出的闭环控制系统由内环的增稳系统和外环的PI控制器组成。最后,提供并分析了飞艇航向控制系统的仿真结果。     

多回路控制系统的标准系数设计法及其应用研究

对于多回路控制系统,采用标准系数法,将使控制系统设计的工作量大为简化,且比较直观。给出三种不同模型的标准系数法,并结合PID控制、伺服系统和飞行控制的多回路控制系统的综合进行应用研究。结果证明,用标准系数法设计方便,且能较确切地给出系统的过渡时间和超调量。     

三轴稳定小卫星LQG姿态稳定控制与仿真

建立了三轴稳定小卫星稳定工作模式下的动力学模型,在此基础上设计了用于其姿态稳定控制的线性二次高斯型（LQG）控制器。该控制器由Kalman滤波状态估计器和线性二次型最优调节器两部分组成,前者对卫星姿态信息进行滤波融合,在此基础上,后者进行反馈增益矩阵的最优化设计。由三轴正交反作用飞轮系统提供控制力矩,得到了卫星姿态稳定系统的状态空间仿真模型。仿真结果表明：设计的LQG控制器可以实现卫星姿态的精确确定和稳定控制,姿态确定精度相对于敏感器测量精度有较大提高;二次型调节器能够对卫星姿态小偏置量进行快速稳定,而且可以较好地抑制卫星稳定工作时受到的外界干扰。     

基于平方和的卫星大角度姿态机动非线性H∞控制

研究了卫星大角度姿态机动过程中利用非线性H_∞方法设计干扰抑制控制器问题。利用凸优化的方法进行两步联合的系统性方法对刚体卫星大角度姿态机动问题进行建模和控制。首先,非线性卫星姿态动力学和运动学方程转化为线性参数可变 (linear parameter varying, LPV) 系统;然后,在LPV系统基础上,提出了基于平方和数值计算工具的Lyapunov设计方法,分别给出了使系统稳定和干扰抑制的非线性H_∞控制器设计方法。仿真结果表明了所设计控制器的有效性和可行性。     

船舶运动航向模糊控制器设计与仿真

研究Norrbin非线性船舶运动航向系统的稳定控制问题.在定义有效最大交叠规则组的基础上,应用并行分布补偿(PDC)方法设计出使模糊系统全局渐近稳定的控制器,并提出和表明了一个新的判定闭环T-S模糊系统稳定的充分条件,该条件降低了以往方法的保守性和难度.以大连海事大学"育龙"轮为对象进行仿真研究,结果证明所设计的控制器是有效的.     

捷联式天线平台双通道耦合目标跟踪滤波器设计与仿真研究

采用传统速率陀螺稳定平台的导引头角跟踪系统可以直接提取用于比例导引的惯性视线角速率，而采用捷联稳定方案后，天线平台的角跟踪系统失去了直接测定视线角速率的能力，视线角速率需要通过数字计算的方法来提取。同时由于视线的旋转，实际的角跟踪系统方位和俯仰两个通道之间存在交叉耦合，与速度跟踪系统之间也具有参数耦合关系。针对上述问题，提出双通道耦合目标跟踪滤波器的设计方法，并在考虑与捷联稳定控制系统及速度跟踪系统信息相互融合的情况下，对整个角跟踪系统进行了闭环仿真，对捷联式天线平台角跟踪系统的性能进行了系统的分析。结果表明：角跟踪系统方位与俯仰通道滤波值能很好跟踪真值，提出的设计方法在捷联式天线平台角跟踪系统中的应用是有效的。     

新型超混沌系统的改进自适应广义投影同步

基于Lyapunov稳定性理论,设计合适的非线性控制器以及参数更新规则,实现一类混沌系统以及超混沌系统的改进自适应广义投影同步。该方法可以使得驱动系统和响应系统渐近地达到所有对应状态向量,按照不同的比例进行同相位或者反相位投影同步,同时既可以对响应系统中的未知参数进行辨识,也可以对驱动系统中的未知参数进行辨识,当然,该方法也可以适用于不包含未知参数的混沌系统广义投影同步。以新型的四维超混沌Lorenz系统和超混沌Chen系统为例,数值模拟结果表明了所设计控制器的有效性。     

磁浮系统多控制器动态解耦特性仿真研究

通过建立带有多个悬浮控制器的高速磁悬浮列车系统模型并对其进行动态响应分析，研究多个串级PID控制器协同工作条件下弹性悬浮架的动态解耦性能是否满足系统稳定要求。建立了复杂悬浮架有限元模型，利用模态综合动力凝聚超单元方法生成较低维数的悬浮架动力学模型。离线设计单个串级PID控制算法并给出了稳定参数选择方法，并由此建立多控制器磁悬浮耦合系统模型。使用四阶龙格一库塔算法对系统模型进行仿真计算，绘制了各个悬浮控制器先后悬浮以及悬浮间隙谐波干扰两种情况下各控制器的悬浮间隙动态响应曲线。结果证明悬浮架具有一定的动态解耦能力，但是只能保证鲁棒性较强的单控制器参数能够直接应用于多控制器协同工况。     

船舶航向与柴油主机联合LPV鲁棒控制及仿真

船舶航向与柴油机推进装置是紧密耦合的,但长期以来对它们的控制是完全独立的.根据线性变参数(LPV)系统设计原理,提出了基于LPV的船舶航向与主机联合控制.建立了以船速等为变参数的船舶航向与主机联合控制的LPV模型,采用LPV多胞设计方法,通过状态反馈对闭环极点进行配置,分别设计具有H∞鲁棒性能的航向与主机LPV控制器,实现二者的联合控制.以5446箱班轮为被控制对象,仿真验证了航向与主机LPV控制器在风浪干扰下联合控制的有效性.     

一种交通控制与诱导递阶协调优化模型

在对交通控制与诱导的关系进行分析的基础上,借鉴大系统递阶优化的思想,利用动态交通分配模型和交通最优控制模型,提出了一种二级结构控制与诱导递阶协调的系统结构,建立协调优化模型,给出了一种迭代的协调求解算法;并针对一个仿真的路网给出模拟的协调结果,对本文的模型和算法进行了验证.     

飞行器被雷达发现概率的计算方法研究

给出了飞行器遭遇多雷达探测系统时被发现概率的计算方法。首先根据飞行器的RCS(RadarCross Section)模型、飞行航路、雷达系统的特征参数以及坐标,计算出各个分雷达对飞行器的探测次数以及各次探测的状态参数,进一步计算出各次瞬时探测概率。累积各次瞬时探测概率,计算出各个分雷达的发现概率。最后,根据数据融合准则,计算出多雷达探测系统对飞行器的发现概率。该方法充分考虑不同方位飞行器的RCS不同这一特点,比固定RCS的方法更加接近实战情况;用累积发现概率取代传统的瞬时探测概率,更能反映飞行器在整个航路上遭受探测的情况;把多个雷达视为一个探测系统,更适合于现代雷达探测系统的发展方向。实际算例表明该方法是有效和可行的。     

拦截器姿态控制系统切换控制方法研究

为增强拦截器姿态控制系统的鲁棒性,提出了一种切换控制方法来控制拦截器的姿态。该切换控制方法主要包括双重推力水平切换,相平面控制律与准滑模控制律切换和角度反馈切换。给出了高水平推力和低水平推力的切换逻辑,相平面控制与准滑模控制律的切换准则和角度反馈中俯仰角和攻角的切换策略。仿真实验表明,采用切换控制方法所设计的姿控系统可以适应大气层内外飞行,鲁棒性较强。     

雷达制导系统噪声对制导精度的影响

采用伴随法得到系统伴随模型,然后使用时间尺度变换法和传递函数变换法对伴随模型无量纲化,分析得到角噪声和目标闪烁是影响雷达制导系统制导精度的重要因素,它们产生的脱靶量不随末导时间的增大而减小趋于零。通过研究脱靶量均方根值相对目标闪烁均方根值的比值,表明制导精度与闪烁频率密切相关。研究结果对型号研制的早期阶段有重要意义。     

列车运行线路仿真系统的研究

介绍了列车运行线路仿真系统整体功能和结构,阐述了整个仿真系统的仿真原理和方法,如列车运行过程中牵引力,制动力,列车运行阻力的运算仿真和线路图像与实物视景的仿真。详细阐述了列车运行仿真过程中对列车运行微分方程的简化处理办法、以及线路坡道运行仿真中寻找变坡点的方法,并重点介绍了采用当前最新的多媒体技术来实现视景仿真过程线路图像同步的控制方法,以及在列车低速运行时以插帧的方法实现平滑调速的技术。     

基于改进Fishbone的物流仓库布局优化

针对物流仓库内部布局的优化设计问题, 通过在Fishbone布局方法中结合贯通式货架系统的思想, 给出一种改进Fishbone仓库布局方法. 在方法中, 分三种情况对仓库主通道角度和拣货通道角度进行建模, 用Matlab求解并确定了最佳仓库布局角度, 进而考虑托盘尺寸对总移动距离的影响, 建立了最小化总移动距离的数学模型. 结合实际案例结果分析表明, 该方法在基本保持仓库面积利用率的前提下, 有效地缩短了仓库总拣货距离, 不失为一种良好的仓库布局方法.     

新型变结构控制律在导弹姿态控制系统中的应用

在对变结构控制理论研究的基础上，首先介绍了一种新型的变结构控制律的设计方法，该控制律在设计中引入了相平面中的状态轨迹与滑动平面的夹角，兼具连续控制律与非连续控制律的优点。本文中对该变结构控制方法进行了改进，扩展了其应用范围。最后将其应用于导弹姿态控制系统中的设计中，取得了良好的效果。     

飞行器最优时滞反馈控制器设计

在设计飞行器最优反馈控制时,针对系统具有控制时滞的特性,采用连续状态变换思想,将具有时滞的控制系统转化为无时滞的控制系统,求使得无时滞控制系统性能指标最小的解,利用这个解去求原系统的状态函数,进而得到时滞反馈控制与状态变换后最优控制之间的关系,求出最优时滞反馈控制的增益。对某型无人直升机实验所得的悬停数据进行仿真验证,仿真结果证明了所提方法的有效性。     

网络控制系统时延的预测控制补偿方法

针对网络控制系统的时延问题,提出一种补偿方法。对于反馈通道,时延是已存在的,可以进行测量,这部分时延通过预测控制算法进行补偿。前向通道的时延对于控制器是未发生的,是不可知的,为此在系统输出端和前向通道间附加一个控制补偿环节以减小前向通道时延的影响。该方法简单可行,实时性强,便于工程应用。最后分析了系统的稳定性并通过仿真实验表明该策略的有效性,保证了网络控制系统的良好性能。     

求解航路规划优化问题的改进蚁群算法

航路规划是军事运筹研究的热点和难点问题。在对航路规划优化问题分析的基础上,综合考虑全航路暴露概率、被毁伤概率和航路航程,提出了基于改进蚁群算法的航路规划优化方法,通过引入挥发系数动态调整、信息素限幅控制、航路平滑算法和交叉算法,有效提高了算法的全局收敛性能和搜索速度。仿真结果表明,改进蚁群算法能够快速收敛并搜索到较满意合理的航路,可以为航路规划辅助决策研究提供借鉴和参考。