一种3自由度移动机器人的跟踪新策略

在证明了3自由度移动机器人系统具有可逆性的前提下，利用神经网络α-阶积分逆系统线性化解耦能力，将严重非线性及耦合的3自由度移动机器人系统解耦成3个SISO(single input—single output)的子系统，采用线性控制理论设计了路径跟踪控制器，实现了位置和方位的独立跟踪，同时提高了控制算法的实时性。最后通过路径跟踪仿真实例验证了算法的可行性和有效性。     

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。     

五自由度无轴承同步磁阻电机逆系统解耦控制

在阐述二自由度无轴承同步磁阻电机和三自由度混合磁轴承工作原理基础上,推导出五自由度无轴承同步磁阻电机状态方程,采用逆系统方法将五自由度无轴承同步磁阻电机这一非线性、强耦合的多输入多输出系统解耦并线性化为伪线性系统,并应用线性系统理论设计闭环控制器,最后采用Matlab软件环境构建了仿真系统,对转子起浮特性及解耦性能进行了仿真。仿真结果表明:这种解耦控制策略能够实现五自由度无轴承同步磁阻电机各个被控量之间的动态解耦,并且系统具有良好的动、静态性能。     

基于神经网络的导弹自适应滑模控制器设计

针对导弹六自由度非线性模型,根据时标分离原理将导弹系统分为快慢不同的四个回路.针对快、慢回路,提出了一种基于神经网络的自适应滑模控制器设计方案.首先分别在快、慢回路中采用反馈线性化实现解耦控制,然后设计基于神经网络的自适应滑模控制器来保证系统鲁棒性及性能,其中神经网络用来逼近系统的不确定性.理论分析及计算机仿真都表明,按照该方法设计的控制器不仅具有较强的鲁棒性,而且保证了闭环系统的渐近稳定性.     

基于逆系统方法与内模原理的航天器姿态控制

提出将逆系统方法与内模原理相结合的复合控制器应用于航天器姿态控制。采用基于状态反馈的逆系统方法实现航天器姿态模型的解耦,为了弥补解耦的非理想性,采用内模原理设计闭环控制器,并在改变航天器惯量与加入干扰和噪声的情况下,分析了复合控制的鲁棒性,仿真试验验证了方法的有效性。     

桥式起重机的定位和防摆控制研究

针对起重机数学模型为一个激励不足的非线性耦合系统,提出了一种部分解耦的非线性控制方法,将系统设计转化为对位置和绳长进行伺服控制,摆角保持稳定两个目标进行处理。首先对起重机的位置和绳长部分进行了解耦和线性化,对部分解耦后的系统设计了控制器。数字仿真实验表明该方法能同时实现起重机系统变绳长定位控制和重物防摆的功能,从而提高起重机的运行效率。     

大型武器系统六自由度并行仿真研究

在建立了大型武器系统六自由度仿真模型的基础上,通过充分开发和挖掘六自由度模型的并行性,设计了高效的并行仿真算法,并在ＥＰ－８６０全互连多机系统上实现了产自由度的超实时并行仿真,为开展产地实物仿真和基于六自由度仿真的闭环动态测试奠定了技术基础。     

基于动态控制方法的六自由度仿真平台位置正解研究

通过动态控制与实际六自由度Stewart仿真平台结构相同的虚拟平台的关节变量,实时得到了实际平台在采样点时刻的位置和姿态。首先将虚拟平台速度传递方程化为一阶动态系统,然后设计闭环反馈控制器,最后用Shampine数值迭代算法求解虚拟平台在每个采样周期内的响应过程。所提出的位置正解算法收敛,求解过程中最大的迭代运算次数固定,并且采样频率足够大的情况下,虚拟平台输出的位置姿态与实际平台位置姿态是相同的。仿真算例表明所提正解算法精度高,计算效率满足实时性要求。     

强制循环蒸发系统的多模型预测解耦控制

以实际的具有多变量、强耦合、强非线性特性的氧化铝强制循环蒸发系统为例,将一类多变量非线性系统分为线性模型和非线性未建模动态两部分,提出了由线性预测解耦控制器,神经网络非线性预测解耦控制器和切换机制组成的多模型预测解耦控制方法,并且证明了闭环系统的稳定性.最后,通过对强制循环蒸发系统的仿真实验,验证了所提方法的有效性.     

广义变结构解耦电机系统的稳定化设计

本文研究了感应电机孵耦系统的变结构(滑模)控制问题,分析了用广义系统变结构控制方法设计感应电机系统的可行性与优越性,并给出了感应电机解耦系统的控制方案。仿真例子表明,所得的闭环系统对电机运行参数的变化和负载干扰具有很好的鲁棒性,能快速收敛,并能随意地改变滑动模的系数,以达到不同的性能要求。     

无轴承永磁薄片电机转子不平衡振动补偿控制

无轴承永磁薄片电机转子质量的不平衡振动严重影响了系统的动态特性及安全运行。介绍了无轴承永磁薄片电机转子悬浮力产生机理,推导了悬浮转子的动力学方程,在电磁转矩和径向悬浮力解耦控制的基础上,对无轴承永磁薄片电机转子进行了振动补偿控制,设计了反馈不平衡补偿控制系统,采用Matlab/Simulink工具箱构建了仿真系统,进行了性能仿真试验。研究结果表明:基于反馈补偿控制器的振动控制策略能够较好的抑制悬浮转子振动,大大提高了转子的旋转精度。     

高超声速制导炮弹终端滑模控制

针对高超声速制导炮弹的动力学耦合与非线性控制问题,设计一种基于反馈线性化的终端滑模控制器。首先,兼顾控制系统设计的简便性要求与高超声速制导炮弹的强非线性特点,建立非线性控制模型。然后,对模型中动力学耦合问题,根据微分几何理论对其进行反馈线性化,实现俯仰通道与偏航通道的解耦。最后,对两通道分别设计终端滑模控制器,且控制器有限时间收敛。仿真结果表明,所设计的控制器能够快速稳定的追踪指令信号,且在外界干扰与参数摄动的情况下依然具有良好的鲁棒性。     

变刚度双足机器人半被动行走控制研究

为研究半被动双足机器人的平面稳定行走控制问题。以三自由度变腿刚度的双足弹簧-质点模型为对象,采用变刚度弹簧所提供的力和髋关节的转动力矩作为行走动力源,并采用拉格朗日方法建立了系统的动力学方程。通过PD控制器设计髋关节转矩进而对上体的旋转角度进行控制,通过反馈线性化方法分别设计了双足机器人在单支撑和双支撑阶段因变弹簧刚度产生的控制外力。在理论分析的基础上,进行了仿真研究。结果表明：文中研究的路径跟踪控制方法可以实现双足机器人在水平面的稳定周期行走并且具有较强的鲁棒性。     

基于逆系统解耦的动中通系统仿真研究

根据一类动中通系统的工作机理和结构特点,建立了其动力学模型和数学模型。并利用逆系统理论设计了解耦方法,有效地消除了动中通系统中存在的三轴交叉耦合影响。仿真实验进一步分析了动中通系统的耦合特性并验证了所采用的解耦方法的有效性。     

四自由度汽车磁流变半主动悬架最优控制研究

应用汽车行驶动力学理论,以1/2汽车悬架模型为研究对象,建立四自由度汽车磁流变半主动悬架动力学方程和空间状态方程,设计了半主动悬架线性二次型最优控制器及控制算法,提出了汽车振动速度分段式磁流变半主动悬架最优控制策略。在SIMULINK软件中建立悬架仿真模型,仿真分析磁流变半主动悬架最优控制效果,仿真结果表明,汽车磁流变半主动悬架应用最优控制算法和分段控制策略可以降低车身垂向振动加速度和车身俯仰角加速度,提高了悬架平顺性。     

Matlab神经网络工具箱在导弹解耦控制仿真中的应用

研究Matlab神经网络工具箱在导弹解耦控制中的应用。以某型导弹为例,介绍静态状态反馈非线性解耦控制方法在导弹解耦控制中应用的优势和不足,结合Matlab神经网络工具箱强大的功能,为导弹的解耦控制难题提供了解决办法。仿真结果表明,应用神经网络工具箱可以简化导弹解耦控制算法的复杂程度,使之更适合于工程应用。     

振动二阶线性系统的鲁棒特征结构配置设计及其仿真

考虑了振动二阶线性系统的鲁棒特征结构配置设计问题。基于振动矩阵方程的参数化解,提出了振动二阶线性系统的状态反馈特征结构配置设计参数化方法。该参数化方法给出了状态反馈控制律的参数化表达式,其所含参数向量为控制系统设计提供了全部自由度。利用该参数化法提供的自由度,给出了振动二阶线性系统鲁棒特征结构配置问题的优化求解方法,其中优化的是衡量系统鲁棒性的灵敏度指标。数值算例及其仿真结果表明,所提振动二阶线性系统的状态反馈特征结构配置算法和鲁棒特征结构配置算法简单且有效,便于工程应用。     

软管式自主空中加油飞行控制系统与仿真研究

基于参考观测器的全状态反馈控制方法设计了受油机飞行控制系统,建立了软管式自主空中加油仿真系统,并进行了仿真验证。根据生成的受油机参考跟踪、对接轨迹,通过输出跟踪观测器在线估算前馈控制信号和参考状态量,设计全状态反馈控制器精确跟踪参考状态,解决了受油插头难以近距离跟踪加油锥套并实现精确对接的问题。以某型UCAV为例,设计了基于全状态反馈控制的自主空中加油仿真系统并进行了数字仿真。仿真结果表明,在四种强度阵风干扰下,设计的空中加油仿真系统能实现精确的双机加油设备跟踪与对接,具有良好的动态性能与鲁棒性能。