6自由度水下机器人转变控制仿真研究

本文的工作以具有6个自由度运动能力的水下机器人（潜器）运动轨迹控制为背景,分析了造成耦合的原因,然后从减小控制耦合作用的角度建立了潜器的数学模型,设计了潜器运动的滑模控制器,并讨论了推力分配、控制受限等问题。从仿真结果看该控制方案具有良好的定性和目标跟踪能力。     

反馈线性化在潜器悬浮控制系统中的应用

潜器在进行某些特殊作业时,需保持其悬浮状态.针对潜器悬浮MIMo非线性不确定系统,应用反馈线性化方法将复杂的非线性系统进行坐标变换为简单的伪线性系统,然后运用Lyapunov方法设计系统的控制器,设计时兼顾了系统的干扰和参数不确定部分.仿真结果表明,该控制律能够克服系统的不确定性,保障系统的鲁棒性,实现潜器悬浮定深姿态控制.     

弹性轨道上二自由度磁浮车辆动力学仿真研究

建立了二自由度磁浮车辆轨道耦合动力学模型,选用合理的控制方案和数值算法,对车轨耦合动力响应基本特性进行了数值仿真,证明了所采用的控制方案能实现磁浮列车稳定悬浮运行。此项研究对进一步探讨磁浮车轨相互作用问题,完善系统设计参数具有参考价值。     

载人潜器半物理虚拟仿真系统及其性能分析

为了缩短深海载人潜器控制系统的开发周期,测试系统性能,根据载人潜器的自身特点,构建和实现了载人潜器所有传感器、执行器设备模拟,以及潜器在海底实景的运动状态的半物理虚拟仿真系统。首先,以仿真系统的硬件架构和数据流程为基础,重点介绍了潜器设备模拟的软件体系结构;其次,在仿真平台上测试了各种网络数据的传输延迟,分析了其整体性能;最后,得出了潜器控制器设计的时间约束。现阶段整个系统已经开发成功,并投入运行到潜器控制系统的安装调试中。     

高分辨率机载调频步进SAR成像处理

针对调频步进体制合成孔径雷达(SAR)成像中的子脉冲-距离耦合问题,在分析其特征表现的基础上,给出了子脉冲-距离耦合影响程度与系统成像参数之间的定量关系,提供了判断其影响的理论依据;在深入分析和讨论了高分辨率机载调频步进SAR成像和运动补偿中的特殊问题后,基于子图像相参累加(SCA)成像算法,提出了结合运动补偿的成像处理方案,解决了机载高分辨率调频步进SAR精确成像的问题.计算机仿真实验验证了方案的有效性.     

一种全包线容错飞行控制方案的设计与仿真

基于多模型切换控制思想和模型参考自适应理论,设计无需故障检测与分离模块的全包线容错飞行控制系统.针对飞行包线内所有特征点处的线性定常子模型,建立了高品质的参考模型,而后应用超稳定性理论设计获得一簇自适应控制律,并采用遗传算法对其控制增益进行优化选择.通过配置补偿器在线调节待切换控制器的输出,有效抑制了飞机跨越不同特征点邻域时产生的控制器切换抖动.通过某型飞机纵向运动仿真表明,提出的控制方案具有良好的容错能力.     

一类耦合振荡器阵列的有约束条件自适应相位控制方法

研究了一类耦合非线性振荡器阵列的相位自适应控制方法,提出了一种基于LMS算法的,带约束条件的相位自适应控制方法,理论分析和仿真结果表明,该算法克服了振荡器频率控制参量在递推过程中引起系统不稳定的缺点,能实现大相位差的相位自适应控制.同时,还给出了利用耦合锁相环阵列内部信号实现阵列相位自适应控制的方案.     

自由漂浮双臂空间机器人基于RBF神经元网络的关节运动自适应控制

讨论了自由漂浮双臂空间机器人关节运动的控制问题.由拉格朗日第二类方法及系统动量、动量矩守恒关系,建立了自由漂浮双臂空间机器人完全能控形式的系统动力学方程.以此为基础,借助于RBF神经网络技术、Ge-Lee(GL)矩阵及其乘积算子定义,对自由漂浮双臂空间机器人进行了神经网络系统建模;之后针对双臂空间机器人系统所有惯性参数均未知的情况,设计了自由漂浮双臂空间机器人基于RBF神经元网络的关节运动自适应控制方案.提出的控制方案不要求系统动力学方程具有惯常的关于惯性参数的线性性质,且无需预知系统惯性参数的任何信息,也无需对神经网络进行离线训练、学习,所以更适于实时、在线应用.系统数值仿真证实了该控制方案的有效性.     

尾坐式超小型定翼机飞行运动建模与仿真

尾坐式超小型无人定翼机结构简单、飞行效率高、实用性强,其特有的飞行模式与传统飞行器显著不同,分析并掌握其运动特性具有重要意义.提出了一种尾坐式无人定翼机的新方案.为获得其基本气动参数,利用FLUENT进行CFD仿真建立其空气动力学数据库.为分析其各种运动模式,采用四元素法描述其运动姿态,并建立其六自由度飞行运动模型.最后,基于SIMULINK/Aerospace建立运动仿真平台,仿真结果表明该方案垂直起降过程的可行性,为后续控制系统设计与导航奠定了基础.     

基于L2增益控制律的船舶横摇抑制研究

根据单框架控制力矩陀螺动力特性,设计船舶横摇抑制装置,建立一船舶随机波浪干扰下横摇运动与控制力矩陀螺耦合非线性动力学方程,采用输入输出线性化技术及反步控制方法,设计抑制船舶横摇的非线性L2增益控制器,在控制律中引入陀螺进动恢复力矩项,将进动角约束在一定范围内,从而避免控制装置力矩输出奇异性的发生。通过对实船横摇运动数值仿真,研究表明所提出的船舶非线性横摇抑制装置具有优良的减摇性能,修正后的L2增益控制器对船舶随机波浪激励具有良好的抗干扰能力和抑制陀螺输出奇异能力。     

水下航行器半实物仿真系统的数字化和一体化设计

提出了一种适应水下航行器控制系统仿真需求的新型半实物仿真系统的设计方法,并且完成了系统的工程实现。该系统的主要特点是实现了仿真系统的数字化和一体化,完成了转台、水压仿真器的微机控制和数字仿真机与外围仿真设备的实时数字通讯以及仿真工程数据库设计。经多项航行器半实物仿真试验应用,表明该系统的仿真精度明显提高,对航行器的研制具有实用价值。     

车辆换道控制策略及其灵敏度分析

本文研究了多车道交通系统中车辆换道行驶的微观模型;结合我国的高速公路分为快速车道与慢速车道的特点,建立了引导车辆行驶的控制策略,该策略由一系列规则构成;通过计算机仿真,验证了模型及规则的有效性;并对规则中的参数进行了灵敏度分析.     

半挂汽车列车弯道同轨迹转向研究及仿真分析

本文改进了牵引车前轮轨迹在牵引车坐标系中迁移的数学模型及半挂拖车后轮转向的控制方式,使之更加适应任意公路弯道。仿真结果表明控制精度很高。     

道路瓶颈前车辆强制变道汇流过程模拟研究

建立了基于车辆强制变道汇流行为的微观交通动力学模型,模拟分析了道路瓶颈影响下的交通流量、车道速度分布和时空图等3个宏观交通流特征和变道距离、行程时间等2个微观交通流特征。结果表明：瓶颈道路上任意截面的总流量均可表征道路的整体通行能力;中高车流密度下,道路瓶颈可使道路总流量降低10%~35%,并造成17%~42%的车辆行程时间延误;道路瓶颈对其上游相当长的区域内车辆具有减速效应;道路瓶颈前车辆强制变道距离的99分位值可以作为交通信息面板位置设定的依据。     

天线方向图在GPS仿真实验中的应用

利用Spirent公司的GSS6560 GPS模拟器建立了仿真平台,将载体姿态和接收机天线方向图加入到仿真过程中,模拟了载体姿态变化和天线方向图对接收到的卫星信号的影响,针对有无天线方向图和载体姿态变化的不同情况进行了对比实验,分析了卫星信号强度的变化过程,验证了载体姿态变化对接收机工作情况的影响,为GPS接收机测试和有GPS参与的组合导航系统半实物仿真提供了更加真实的仿真环境。     

机载合成孔径雷达两种天线配置的实现

机载合成孔径雷达中,天线稳定平台用于隔离载机的姿态变化和机械振动对天线指向的影响,并通过伺服系统控制平台支承轴的转动稳定波束指向。仿真了两种不同天线伺服配置对点目标成像的影响,分析了两种伺服方法的实现原理。通过比较两种伺服方法的特点及优劣,对不同机载SAR成像条件下对天线稳定平台控制方式的选择提供参考。     

空天飞行器再入姿态模糊切换多模型控制

针对多模型切换控制在切换边界处的不平滑性,提出了一种模糊切换多模型控制。将其输入空间划分为若干个模糊区域以使区域边界模糊化,在各区域内设计局部T-S模型和控制器。根据所选定的变量将相应的区域控制器切换为全局控制器,由于控制器切换是在模糊了的区域边界处进行的,故保证了切换过程中系统状态轨迹的平滑性。利用该控制方案为空天飞行器设计了再入姿态飞行控制系统,高超声速飞行条件下的仿真实验证明了方法的有效性。     

基于蚁群算法的水下潜器三维空间路径规划

路径规划是水下潜器智能控制的关键技术之一,其任务是在已知障碍物的环境中按照某一最优指标寻找一条从起始点到目标点的无碰路径。使用蚁群算法对水下潜器三维空间路径规划问题进行了研究,以ACS算法为基础设计了路径优化搜索算法,详细讨论了信息素表示方法、路径点选取原则、启发式函数设计和信息素更新规则,给出了算法的具体流程,仿真实验结果表明,该算法能够方便有效的实现三维空间中的路径规划。     

系统仿真技术在某飞行器侧向回路稳定性分析中的应用

系统仿真技术在辅助控制系统模型的建立、控制器的设计以及控制系统的分析中发挥着至关重要的作用。本文主要讨论了系统仿真技术在某飞行器侧向回路非线性模型的简化及其稳定性分析中的应用。利用简化模型得到了一组预测飞行器侧向回路极限环的解析计算公式，并结合实例利用仿真技术对所得结论进行验证。     

任意有限维空间中群体行为的研究

探讨了任意有限维空间中的智能群体的聚集行为和迁徙行为,提出了一类基于局部信息的群体行为控制方法。从虚拟相互作用力的角度理解分析群体行为,采用吸引/排斥力的数学方法实现个体间的相互作用,并利用求解任意有限维空间点集的凸壳方法,将二维空间中的群体行为模型推广到任意有限维空间中,实现了一类基于局部信息的且适合于任意有限维空间的群体行为控制。在此基础上分析了系统的稳定性,并通过仿真实验验证了该方法的有效性。