MIMU/GPS组合导航建模及GPS时间延迟补偿算法研究

针对MIMU/GPS组合导航误差状态方程建模问题,利用惯导误差系数替代惯导测量误差作为状态向量,推导了新的组合导航误差状态方程。然后针对MIMU/GPS组合导航的数据时间同步问题,提出了一种新的GPS时间延迟补偿算法。该算法将GPS信息真实时间点上的MIMU状态参数与GPS信息进行组合滤波,并结合卡尔曼滤波状态转移矩阵将组合滤波的结果递推到当前时刻,作为MIMU下一步计算的初值,解决了组合导航数据的时间同步问题。仿真计算表明:新的组合导航模型具有较高的计算精度,时间延迟补偿算法有效可行。     

基于自适应同步的超混沌Chen系统的参数识别

为了研究超混沌Chen系统的完全同步及未知参数的识别及优化问题,利用两个线性控制器实现参数匹配的两个超混沌Chen系统的完全同步,研究了参数未知的超混沌Chen系统的参数辨识及优化问题,基于Lyapunov稳定性理论,解析地获得同步控制器和参数观测器表达式,其中的控制器个数低于系统维数。研究结果表明:当两个超混沌系统达到完全同步后,驱动系统的5个未知参数被准确识别。该方法在驱动系统的参数发生跃变的情况下也是有效的。     

Finite-Time and Fixed-Time Synchronization of Inertial Neural Networks with Mixed Delays

This paper considers the drive-response synchronization in finite-time and fixed-time of inertial neural networks with time-varying and distributed delays(mixed delays). First, by constructing a proper variable substitution, the original inertial neural networks can be rewritten as a first-order differential system. Second, by constructing Lyapunov functions and using differential inequalities,some new and effective criteria are obtained for ensuring the finite-time synchronization. Finally, three numerical examples are also given at the end of this paper to show the effectiveness of the results.     

Bidirectionally coupled synchronization of the generalized Lorenz systems

Wu, Chen, and Cai (2007) investigated chaos synchronization of two identical generalized Lorenz systems unidirectionally coupled by a linear state error feedback controller. However, bidirectional coupling in real life such as complex dynamical networks is more universal. This paper provides a unified method for analyzing chaos synchronization of two bidirectionally coupled generalized Lorenz systems. Some sufficient synchronization conditions for some special coupling matrices (diagonal matrices, so-called dislocated coupling matrices, and so on) are derived through rigorously mathematical theory. In particular, for the classical Lorenz system, the authors obtain synchronization criteria which only depend upon its parameters using new estimation of the ultimate bounds of Lorenz system (Chaos, Solitons, and Fractals, 2005). The criteria are then applied to four typical generalized Lorenz systems in the numerical simulations for verification.     

Linear generalized synchronization of chaotic systems with uncertain parameters

A more general form of projective synchronization, so called linear generalized synchronization （LGS） is proposed, which includes the generalized projective synchronization （GPS） and the hybrid projective synchronization （HPS） as its special cases, Based on the adaptive technique and Lyapunov stability theory, a general method for achieving the LGS between two chaotic or hyperehaotic systems with uncertain parameters in any scaling matrix is presented. Some numerical simulations are provided to show the effectiveness and feasibility of the proposed synchronization method.     

Linear generalized synchronization of chaotic systems with uncertain parameters

A more general form of projective synchronization,so called linear generalized synchronization(LGS)is proposed,which includes the generalized projective synchronization(GPS)and the hybrid projective synchronization(HPS)as its special cases.Based on the adaptive technique and Lyapunov stability theory,a general method for achieving the LGS between two chaotic or hyperchaotic systems with uncertain parameters in any scaling matrix is presented.Some numerical simulations are provided to show the effectiveness and feasibility of the proposed synchronization method.     

参数未知的不同结构混沌系统的自适应同步

针对一类混沌系统，研究了参数未知的不同结构混沌系统的自适应同步问题。基于Lyaponuv稳定理论，给出了自适应同步控制器的系统设计过程，以及同步控制器和参数自适应律的解析表达式。对于两个参与同步的不同结构的混沌系统，只要其维数相等且状态变量可测，就可以利用所提出的控制策略达到全局渐近同步。方法简单，无需试凑。以Lorenz系统和Lu系统的自适应同步控制为例，说明了该方法的有效性。     

Distributed High-Gain Attitude Synchronization Using Rotation Vectors

This paper addresses attitude synchronization problems for systems of multiple rigid-body agents with directed interconnection topologies.Two scenarios which differ in available information are considered.In the first scenario the agents can obtain their rotations and angular velocities relative to an inertial reference frame and transmit these information to their neighbors,while in the second scenario the agents can only obtain their own angular velocities and measure the relative rotations and relative angular velocities of their neighbors.By using rotation vectors and the high gain control,the authors provide torque control laws asymptotically synchronizing the rotations of the system almost globally for the first scenario and with initial rotations of the agents contained in a convex ball of SO(3)for the second scenario.An illustrative example is provided to show the synchronization results for both scenarios.     

实现混沌系统同步的自适应变结构观测器方法

针对一类状态不能全部测量且含有不确定项的混沌系统,采用自适应滑模变结构观测器方法,设计了相应的控制律和自适应律,实现了混沌系统的同步控制。所给控制策略,不仅对参数变化和噪声干扰具有很强的鲁棒性,而且不需要已知不确定项的上界,也不需要串联惯性滤波器。理论分析与仿真结果表明了该方法的有效性。     

新分段分数阶混沌系统的同步控制

通过改变修正的Lorenz-Stenflo (modified Lorenz-Stenflo, MLS)混沌系统的分段函数项,得到了一个新的四维分段混沌系统。新系统较MLS混沌系统具有更低的分数阶维数,在3.44阶时仍具有混沌特性。根据分数阶系统的线性稳定性理论和非线性反馈控制方法,提出了新分数阶系统的状态同步方法。通过理论推导,得到了两个混沌系统的同步稳定条件。控制器能够自适应地根据误差大小调节反馈系数,缩短同步时间。最后对3.6阶的分数阶系统进行了同步仿真实验,仿真结果验证了改进算法能够加快同步速度。     

拓扑等价Lorenz系统混沌同步的线性反馈控制

改变Lorenz系统中的非线性函数得到变形Lorenz系统,利用Hartman-Grobman线性化定理证明二系统是拓扑等价的混沌系统。采用线性反馈控制方法实现了两个拓扑等价系统之间的混沌同步。根据Lyapunov稳定性理论,得到了线性反馈控制增益的取值范围。设计了实现两个拓扑等价Lorenz系统线性反馈混沌同步的实验电路,并通过实验对理论分析进行验证。提出利用拓扑等价系统之间混沌同步进行保密通讯的方法。与传统的保密通讯方法相比,该方法具有更好的保密性能。     

基于置信规则库的捷联惯组误差系数预测方法

捷联惯组(strapdown inertial measurement unit, SIMU)是火箭等大型飞行器控制系统的核心部件,结构复杂,可获得的误差系数样本较为缺乏。置信规则库(belief rule base, BRB)作为一种专家系统能够有效融合专家知识和监测数据,可以有效处理小样本情况下复杂系统建模问题。鉴于此,本文提出了一种基于BRB的SIMU误差系数预测方法。为充分利用脉冲量输入信息,提高信息转换精度,降低指标转换过程中的信息损失,根据惯组脉冲量输出特点提出了一种新的匹配度计算方法,提升模型的精度。最后,以某型SIMU加速度计为例验证了所提方法的有效性。     

Rossler系统与统一混沌系统的异结构同步

针对异结构混沌系统的同步提出了两种不同的同步方案,研究了两个不同结构的混沌系统:Rossler系统与统一混沌系统的同步。系统参数已知时采用主动控制方法,通过设计适当的主动控制器,实现了响应系统与驱动系统的渐近同步;系统参数不确定或未知时采用自适应控制方法,基于李亚普诺夫稳定性理论,得出了两异结构混沌系统同步的充分条件,设计了相应的控制器和参数自适应律,使得响应系统的状态变量渐近跟踪驱动系统的状态变量,且两个系统的参数估计值渐近收敛于其真值,仿真结果证明了两种方案的有效性。     

两种SINS惯性系四元数粗对准算法等价性分析

针对捷联惯导系统惯性系粗对准两种四元数算法的等价性进行了详细分析。首先,根据姿态矩阵的分解原理将初始对准问题转化为多矢量定姿的Wahba问题,并根据重力矢量连续变化的特点建立了积分形式的优化目标函数。然后,根据基于四元数的坐标变换原理,将目标函数变换为关于姿态四元数的函数,进而根据四元数运算性质分别导出最优四元数的两种求解形式,并根据矩阵特征值和特征向量的性质证明了两种算法的等价性。最后,通过仿真和试验数据进一步验证了理论分析的正确性。     

一类混合时滞系统的混沌同步与应用

针对一类混合时滞系统的同步性问题,提出了这类系统混沌同步的一般化结果.利用Lyapunov函数,结合不等式技巧及驱动-响应方法,通过一个控制律来实现两个可辨识混合时滞系统的状态同步,并获得了实用的构造性代数条件,使得混沌同步的研究结果一般化,推广了已有结果.讨论了所获得的结果在生物学及神经网络中的应用,得到相应的同步控制充分性条件,进一步扩展了已有结果.     

基于MEMS/超声波双足足绑式定位系统的实现

作战救灾等复杂场景下环境干扰大且难以获取外界信号、定位困难。惯性系统因其特性成为复杂场景下不可或缺的自主定位方式,但惯性器件存在累计误差,长航时状态下难以满足定位精度需求。超声波测距受环境影响小,成本较低,已成为辅助惯性器件进行行人定位的重要方式。目前惯性与超声波组合导航多为理论研究及仿真验证,少量可实现系统不便于后续研究实验的进行。针对上述问题,实现了一种基于Xsens公司Mti-G710型号微机电系统(micro-electromechanical systems, MEMS)和DAKOTA公司DJIN1002超声波模块的双足足绑式定位系统,并进行实测实验验证了系统的可行性。     

自适应广义投影同步混沌系统

针对混沌系统的自适应广义投影同步,基于李亚普诺夫稳定性理论,提出设计合适的自适应控制器和参数更新规则。以两个新型的四维混沌系统为例进行数值仿真,实现其驱动系统与响应系统渐近地达到所有状态向量的广义投影同步,同时辨识出系统的所有未知参数。通过数值仿真,证明了所设计的控制器有效性以及理论推导的正确性。     

单变量耦合及自适应控制统一混沌系统的同步

针对混沌系统的控制与同步问题,对统一混沌系统的同步问题进行了理论分析,基于单变量的耦合控制与自适应控制方法分别进行了同步控制器的设计和理论证明。采用单变量控制在实现同步的过程中仅需从驱动系统传递一个状态变量到响应系统用于同步,因此具有很好的实用性。仿真验证了这两种控制方法的有效性。     

一类具有未知参数干扰的混沌系统的同步

利用主动控制思想实现了两个具有未知参数干扰的不确定混沌系统的同步。通过在控制器中添加误差补偿项来消除参数干扰对系统同步的影响,并利用矩阵理论中盖格尔圆定理给出了控制器中线性部分参数取值的一般范围。理论分析证明,所设计的响应系统能使同步误差收敛到零。最后针对Lorenz系统进行了仿真,结果表明设计的控制器是有效的。     

基于惯性参考系线性滤波传递对准方法

提出一种机载武器捷联惯导系统任意失准角情况下的传递对准方法。该方法以两个相对惯性空间指向不变的坐标系为基础,将姿态四元数分解为可由子惯导陀螺仪输出计算的四元数、可由主惯导传递的信息计算的四元数以及需要估计的常值四元数。对比力方程进行数学变换,得到了线性量测方程。建立了任意失准角情况下的线性传递对准模型。设计了一种自适应卡尔曼滤波算法以解决观测噪声方差阵难以精确计算的问题。仿真结果表明,该方法在任意失准角情况下都能得到较高的对准精度,为机载武器捷联惯导系统提供了一种有效的传递对准方法。