高精度飞行仿真转台的鲁棒自适应控制

针对高精度直流伺服系统,提出一种基于Lyapunov直接法的鲁棒模型参考自适应控制方法.在算法中,通过调节增益系数,以适应系统中参数的变化,通过引入鲁棒补偿项,实现对摩擦环节的补偿,使得在具有参数不确定性和未知非线性摩擦特性的情况下,跟踪误差渐进收敛于零.并以三轴转台为例,进行了数值仿真,其结果表明该方法的有效性和鲁棒性.     

定量反馈理论在鲁棒飞行控制律设计中的应用

定量反馈理论（quantitative feedback theory, QFT）是一种频域鲁棒设计方法,定量地将系统结构摄动不确定性和性能设计指标反映到Nichols图上进行分析和设计,从而保证系统在跟踪性和鲁棒性两个方面均能达到设计要求。针对QFT的特点,将QFT方法应用到某型无人机纵向飞行控制律设计中。仿真结果表明,与利用经典控制理论设计的控制律相比,基于QFT的鲁棒控制律在跟踪性能、鲁棒性能和控制效率方面更加优秀,验证了该方法在飞行控制律设计中的有效性。     

基于Backstepping的飞行仿真转台自适应摩擦补偿控制

论述了基于backstepping的飞行仿真转台自适应摩擦补偿控制。在实验的基础上,提出了飞行仿真转台的动态模型,其中包括动态LuGre摩擦模型。针对此动态模型推导出包括自适应摩擦补偿的backstepping鲁棒控制器。仿真实验证明:闭环系统的输出可以达到渐进跟踪给定的位置参考信号和速度参考信号,克服了转台在使用传统的PID控制器时,其位置波形存在平顶,速度波形存在畸变的缺点。     

基于T-S模型的约束鲁棒保性能飞行控制律设计

对一类具有范数有界参数不确定Takagi-Sugeno (T-S)模糊模型系统,采用状态反馈并行分配补偿结构,综合考虑变量约束和多个性能指标,研究了约束鲁棒最优保性能飞行控制律设计问题。改进输入、输出及状态约束线性矩阵不等式,提出了带约束模糊最优保性能控制定理。在一般抗干扰控制基础上引入不确定性矩阵,证明了模糊鲁棒最优抗干扰定理。综合上述结论,推导出带约束模糊最优保性能抗干扰定理。最后,建立了飞机不确定T-S模糊模型,分别设计了满足上述3个定理的飞行控制律,并进行了仿真与对比分析,结果验证了该设计方法的有效性。     

简化的鲁棒自适应动态面飞行控制律设计

提出一种简化的鲁棒自适应动态面飞行控制律设计方法。动态面飞行控制律消除了反推设计中由于对虚拟控制反复求导而导致的复杂性问题。利用神经网络在线逼近飞机气动参数的不确定性和外界干扰,简化神经网络参数调整方法,使在线调整更新参数仅为不确定项的个数。基于Lyapunov稳定性定理证明了闭环系统的所有信号半全局一致最终有界。大迎角过失速机动飞行的数值仿真表明：在考虑气动参数摄动和外界干扰的情况下,过失速机动仍很好地实现,且兼具控制器结构简单和鲁棒性强的特点。     

严格区域稳定的模型参考自适应控制器设计

针对模型参考自适应控制的区域稳定性问题,采用Lyapunov直接法分析参数收敛与系统跟踪误差之间的关系。通过对系统误差项与参数估计项之间能量转移过程的描述,说明常规的区域稳定自适应控制器尚未充分考虑因估计参数振荡引起系统失稳的可能性。为此,提出一种简洁有效的区域稳定控制器设计方案,根据系统跟踪误差大小动态引入增益动态调整的鲁棒控制项,有效消除了控制中潜在的不稳定因素。基于SISO非线性系统的仿真研究验证了所提方案的有效性。     

船舶航向的神经网络并行鲁棒模型参考控制

针对大型船舶的航向控制特性,提出一种神经网络并行自学习鲁棒模型参考控制方法。这种复合控制结构利用神经网络的学习能力和非线性映射能力,解决传统自适应控制中模型的在线辨识和控制器的在线设计问题,以达到对不确定非线性船舶的高精度输出跟踪控制;通过引入运行监控器,克服神经网络控制方法实时性差的问题;利用一个鲁棒反馈控制器,来保证神经网络模型学习初期闭环系统的稳定性。仿真结果表明这一方法对设定航向具有精确的跟踪控制效果。     

基于LMI的直升机鲁棒飞行控制及仿真研究

研究了直升机在低速飞行时的鲁棒飞行控制器设计及直升机飞行控制系统的仿真验证问题,以ADS－33D水平1操纵品质要求为设计目标,通过选择适当的加权函数矩阵,采用基于线性不矩阵等式（LMI）的H∞控制器设计方法,设计了UH－60A直升机在低速飞行时的鲁棒控制器。仿真结果表明,所设计的直升升机飞控制的系统具有鲁棒性,达到给定的ADS－33D水平1操纵品质要求。     

两种跟踪低阶模型的模型参考自适应控制方案设计与仿真

采用滤波器降阶和系统分解，并将部分因式看成未建模动态，进而转化成扰动的方法，分别设计了两种高阶系统跟踪低阶参考模型的模型参考自适应控制(MRAC)方案。使用低阶参考模型简化了系统结构。仿真验证了方案的有效性。     

一种基于神经网络的任意模型参考自适应控制

针对一般模型参考自适应控制方法在解高阶非线性模型时参考模型阶数较高的不足,采用一种任意模型参考自适应控制降低了参考模型的难度。利用隐层神经网络对模型进行逼近,对线性化时由不确定因素导致的误差进行补偿,并利用直接Lyapunov稳定性理论证明了跟踪误差有界,最后将其应用到飞行器纵向非线性模型的自动着陆下滑控制设计中。仿真结果表明,所设计的控制器能够使飞行器较好地跟踪理想着陆轨迹,从而验证了方法的有效性。     

New robust fault-tolerant controller for self-repairing flight control systems

A new robust fault-tolerant controller scheme integrating a main controller and a compensator for the self-repairing flight control system is discussed. The main controller is designed for high performance of the original faultless system. The compensating controller can be seen as a standalone loop added to the system to compensate the effects of fault guaranteeing the stability of the system. A design method is proposed using nonlinear dynamic inverse control as the main controller and nonlinear extended state observer-based compensator. The stability of the whole closed-loop system is analyzed. Feasibility and validity of the new controller is demonstrated with an aircraft simulation example.     

Fuzzy robust attitude controller design for hydrofoil catamaran

1.INTRODUCTION High speedboatshaveattractedanincreasingatten tionfrombothresearchersandshipyardsduringthe pastdecades[1～3].Hydrofoilcatamaranisakindof high speedboatwithexcellentperformance,com posedoftwinV hullsandtwoormorerectanglehy drofoilsatthebottomoftheV typehulls[1,2].From itshull bornemodetofoil bornemode,thelargede creaseoftheboat’sdraftbringsoutthedeterioration oftheboat’sself stability,andthesensitivenessto theenvironmentaldisturbances,suchaswavesand winds.Bothsimulati…     

High-order sliding mode attitude controller design for reentry flight

A novel high-order sliding mode control strategy is proposed for the attitude control problem of reentry vehicles in the presence of parametric uncertainties and external disturbances, which results in the robust and accurate tracking of the aerodynamic angle commands with the finite time convergence. The proposed control strategy is developed on the basis of integral sliding mode philosophy, which combines conventional sliding mode control and a linear quadratic regulator over a finite time interval with a free-final-state and allows the finite-time establishment of a high-order sliding mode. Firstly, a second-order sliding mode attitude controller is designed in the proposed high-order siding mode control framework. Then, to address the control chattering problem, a virtual control is introduced in the control design and hence a third-order sliding mode attitude controller is developed, leading to the chattering reduction as well as the control accuracy improvement. Finally, simulation examples are given to illustrate the effectiveness of the theoretical results.     

Novel robust fault diagnosis method for flight control systems

A novel robust fault diagnosis scheme, which possesses fault estimate capability as well as fault diagnosis property, is proposed. The scheme is developed based on a suitable combination of the adaptive multiple model （AMM） and unknown input observer （UIO）. The main idea of the proposed scheme stems from the fact that the actuator Lock-in-Place fault is unknown （when and where the actuator gets locked are unknown）, and multiple models are used to describe different fault scenarios, then a bank of unknown input observers are designed to implement the disturbance de-coupling. According to Lyapunov theory, proof of the robustness of the newly developed scheme in the presence of faults and disturbances is derived. Numerical simulation results on an aircraft example show satisfactory performance of the proposed algorithm.     

新型神经网络模型参考自适应控制系统设计

针对任意复杂非线性系统，即控制器具有不可分离结构的离散非线性系统，提出新型神经网络模型参考自适应控制。该方案的提出简化了基于神经网络的模型参考自适应控制系统的设计，只需一个神经网络辨识器。统一了任意神经网络模型参考自适应控制的设计方法，更接近于工程实际。仿真结果证明了该方案的合理性和有效性。     

混沌神经网络模型参考自适应控制器设计

研究了非线性的神经网络模型参考自适应控制器设计问题。将混沌机制引入常规BP算法,利用混沌机制固有的全局游动,逃出权值优化过程中存在的局部极小点,解决了网络训练易陷入局部极小点的问题。通过训练神经网络模型参考自应用控制器和辨识器,完成了对一类复杂离散非线性系统的控制。给出了具体的算法步骤。仿真结果表明了混沌BP算法优于常规BP算法。有效地提高了控制精度和适时性。     

Fuzzy controller design for networked control system with time-variant delays

1.INTRODUCTIONAs a system becomes more and more intelligent andflexible,the systemrequires more sensors,actuators,and controllers,which are often referred to as fielddevices.In most cases,these field devices requiresome type of electrical connection because they aredistributed over a certain area.Conventionally thesedevices are connected with point-to-point connec-tions,whichis not suitable any more for modern in-dustrial control systems,because the number of cableis proportional tothe squ…     

网络化控制系统观测器/控制器集成设计方法

针对一类网络化控制系统,提出一种输出反馈控制的新方法--观测器/控制器集成设计。该方法借助状态观测器重构系统状态,设计输出反馈控制器,将闭环系统建模为一类混杂系统。利用Lyapunov-Krasovskii泛函方法,以线性矩阵不等式（linear matrix inequality, LMI）形式给出了闭环系统的稳定性判据以及观测器/控制器的集成设计方法。仿真算例说明了所提出的方法简单、有效且易于实现。     

动态输出反馈网络控制系统鲁棒控制器设计

研究了具有不确定时延的动态输出反馈网络控制系统鲁棒控制器设计问题.考虑小于等于一个采样周期的不确定时延,将动态输出反馈网络控制系统建模为含有不确定性的离散时变系统.利用Lyapunov理论和矩阵不等式方法,推导出系统鲁棒控制律存在的条件,并转化为矩阵不等式表示的可行性问题,从而可利用Matlab LMI工具箱来求解,以便构造鲁棒控制律.Matlab仿真算例说明分析方法和结果是有效可行的.     

挠性航天器旋转机动的输入成形变结构控制

研究了挠性航天器单轴旋转机动的输入成形变结构控制方法。该方法首先根据带扰动估计的滑模控制(SMCPE)方法,导出了针对刚体模型设计的、对系统模型不确定性以及非线性扰动具有较强鲁棒性的SM-CPE控制律,并在分析等效系统的基础上,提出了基于输入成形的变结构控制方案。该方案通过指令的输入成形,使得航天器能按照指定的性能机动,同时对机动过程中的弹性振动和残余振动具有较快的抑制作用。指令的输入成形是通过不断地改变滑动模超平面实现的,本文给出了一种改变该超平面的分段取固定值的算法。同时给出了设计该控制律的数字仿真实例,并作了比较,仿真结果验证了该设计的有效性。