空间电磁对接轨迹跟踪的自适应控制

面向在轨服务的空间电磁对接技术能克服传统基于推力器对接所固有的不足,应用前景广阔。航天器对接是一个相对距离逐渐减小的过程,应用于控制器设计的解析远场电磁力模型具有强非线性,且模型误差随相对距离的减小而逐渐增大。基于Lyapunov稳定性理论开展空间电磁对接轨迹跟踪控制器的自适应设计,通过控制参数在线修正以消除模型的不确定性以及外界干扰的影响;开展控制参数整定分析,证明了自适应控制策略的渐近稳定性。理论分析及仿真结果表明,空间电磁对接的自适应控制策略是可行的,并且具有渐近稳定性。     

飞行器轨迹优化应用遗传算法的参数化与约束处理方法研究

飞行器再入轨迹优化是一类最优控制问题。传统的优化方法存在初始值敏感问题。遗传算法具有较强的鲁棒性，对初值不敏感。但遗传算法是静态优化算法，不能直接用于动态系统的最优控制问题。为了设计染色体，需要将最优控制问题通过参数化方法转化为静态优化问题。为了设计合适的适应度函数，约束处理是飞行器轨迹进行遗传搜索时必需解决的问题。以可重复使用运载器再入轨迹优化为例，研究了各种参数化方法和罚函数方法的应用，探讨了飞行器轨迹优化中的染色体和适应度函数设计。仿真结果表明直接离散方法和动态罚函数法有较好的性能。     

智能车辆横向轨迹跟踪的显式模型预测控制方法

为保证智能车辆跟踪控制的精确性、行驶稳定性和在线实时性,设计了一种显式模型预测跟踪控制方法.建立了预测时域内的跟踪精准性和行驶稳定性指标函数及约束,将跟踪控制问题转化为动态干扰下的主动转向最优化问题为提高实时性,将传统模型预测控制系统转化为与之等价的显式多面体分段仿射系统,运用参数分区上的显式控制律求得最优转角控制量....     

再入轨迹跟踪控制的非线性方法研究

针对高度变化大,速度变化快的可重复使用飞行器的再入轨迹跟踪问题,选用名为状态相关Riccati方程的一种新型非线性控制方法进行再入轨迹跟踪控制器设计.同时在几乎所有涉及Riccati方程的控制器设计问题中,合适的加权矩阵的选择通常是比较棘手的.针对这个问题,提出了一种有效的权阵选择方法,避免了试凑等传统方法带来的误差和工作量.随后给出了最优再入轨迹跟踪控制器的详细设计过程,并在一定的气动摄动条件下进行飞行仿真.仿真结果表明了这种方案的可行性,实用性和鲁棒性.     

汽车主动悬架系统的最优跟踪控制

研究汽车主动悬架系统的线性二次型最优跟踪控制问题.基于两自由度1/4汽车悬架主动控制模型,通过利用参考输入外系统的状态来构造前馈控制作用,得到了系统的最优跟踪控制律.该跟踪控制律由状态反馈项和前馈补偿项构成,前馈增益可以通过求解矩阵方程得到.仿真算例表明了采用前馈反馈控制方法进行悬架系统最优跟踪设计的有效性.     

基于观测器设计的移动小车自适应轨迹跟踪控制研究

提出了一种基于观测器设计的自适应轨迹跟踪控制算法，在无法准确测量移动机器人位姿的情况下，基于其完整动力学模型，实现机器人轨迹跟踪控制问题。方法考虑了实际参数的移动机器人完整动力学模型，将位姿观测器和自适应控制策略相结合，设计了一种移动机器人完整的自适应观测器轨迹跟踪控制策略。仿真结果表明该控制策略的正确性和有效性。     

高超声速飞行器轨迹跟踪控制仿真研究

针对高超声速飞行器纵向模型的快时变、强耦合和高度非线性的特点,在考虑模型不确定性的情况下,采用李导数的方法对某型高超声速飞行器进行输入输出的精确线性化。基于线性化后的模型,提出一种非线性动态逆控制的方法,并对其稳定性进行分析,实现对该型高超声速飞行器的轨迹跟踪控制。并利用Matlab搭建仿真平台,仿真结果显示仿真平台的正确性和控制算法的有效性。     

非完整移动机器人的自适应滑模轨迹跟踪控制

针对动力学模型描述的非完整移动机器人系统，研究了其在未知参数和不确定性干扰下的轨迹跟踪控制问题，基于反演技术和自适应滑模控制的思想设计了具有全局渐近稳定的轨迹跟踪控制律。谊控制律将系统分解为低阶子系统来处理，利用中间虚拟控制量和部分Lyapunov函数简化了控制器设计，并具有直观的稳定性分析．满足了移动机器人的轨迹跟踪要求，且具有设计方法简单、鲁棒性强的特点。仿真结果验证了所设计控制器的有效性和正确性。     

再入机动飞行器最优轨迹设计与跟踪

提出了一种再入机动飞行器（maneuvering reentry vehicle, MRV）的最优制导与控制方案。针对MRV再入机动轨迹优化问题,提出了新的基于Gauss伪谱优化方法的分段优化策略;由产生的最优参考轨迹,生成系统的外环最优制导指令。接着利用轨迹线性化控制（trajectory linearization control, TLC）方法设计系统的内环控制律。基于MRV完整的非线性六自由度模型,仿真表明提出的再入轨迹优化设计方法是有效的,而且内环TLC控制器可以准确地跟踪外环的最优制导指令和最优轨迹,并对系统未建模特性和参数不确定性具有一定的鲁棒性能。     

虚拟目标轨迹参数化设计与可视化仿真

结合光电测量系统仿真测试需求和虚拟目标的运动特征,提出了一种简便实用的目标运动特征仿真模型,建立了基于此模型的仿真轨迹参数化设计方案,对仿真轨迹的参数化设定、生成流程及轨迹理论跟踪数据的产生进行了论述.在开发的可视化仿真系统中,采用实时交互式设计方式,动态、直观的仿真出运动特征符合要求的目标轨迹,为测量系统图像仿真提供了理论数据和三维场景,是一种高效率的目标运动轨迹仿真手段.     

Parametric approach to track following control of FFSM

A robust task space tracking scheme is proposed for the free-flying space manipulator system.The dynamic equations of the system are derived via the law of momentum conservation,and then a linear state space representation is formulated by local linearization.A parametric approach is applied by using the eigenstructure assignment theory and the model reference method.A feedback stabilizing controller and a feedforward compensation controller are built based on the approach.Then an optimization procedure is followed after that to obtain the desired requirement and characteristics.Simulation results are presented to show the effectiveness of the proposed method.     

TF/TA~2 trajectory tracking using nonlinear predictive control approach

1 .INTRODUCTIONThei mportance of terrain-following,terrain-avoid-ance ,andthreat-avoidance (TF/TA2) guidance forcruise missiles and aircraft is a well-recognized as-pect of military operations . Typically , the TF/TA2guidance system development consists of twomajor steps : (1) opti mal trajectory generationwithin maneuvering constraints considering ter-rain,obstacles and threats toincrease both surviv-ability and mission effectiveness ; (2) control lawdevelopment to followthe opti mal t…     

纯方位跟踪中最优轨线的影响因素分析

针对常加速目标跟踪的最优观测者轨迹问题,基于最优控制理论建立最优观测者轨迹的优化模型,然后运用解析法得到全局精度指标下常速率观测者最优航向的必要条件,通过仿真讨论目标加速度、观测者速率、目标与观测者的初始距离、目标航向对最优观测者轨迹的影响。仿真结果表明,当目标从近处以较小加速度作接近观测者的运动时,观测者的最优轨迹较光滑;为对常加速目标进行精确跟踪,观测者应沿最优轨迹作高速率的机动。     

TF/TA trajectory tracking using nonlinear predictive control approach

The use of a methodology of nonlinear continuous predictive control to design the guidance control law for the aircraft TF/TA² trajectory tracking problem is emplojed. For the derivation of the predictive control law, by using Taylor series expansion, and based on optimizing a performance index which is a quadratic function of both the predictive value of the state variables and the control inputs, a state variable feedback controller for nonlinear systems is obtained, and it provides a tradeoff between satisfactory tracking performance and the control magnitude requirements. Numerical simulation results for a supersonic fighter aircraft model show the viability of this approach.     

带有初始误差的机械手轨迹跟踪的快速迭代学习控制

针对具有非零初始误差的多关节机械手的轨迹跟踪控制问题,首先采用降阶变换的方式将原系统转化为低阶系统,再对低阶系统重新变换设计,该方法消除了Kawamura方法在学习过程中要求每次学习初态与期望初态一致或迭代初态固定的限制.然后提出一种新型快速迭代算法对变换后的机械手系统模型进行学习控制,充分利用了系统已存的有效信息,使系统的输出能尽快地收敛于期望轨迹.该算法相对于P型算法具有较快的跟踪收敛速度,相对于PD型算法计算过程简便易行,避免了微分运算给系统带来的不稳定影响.仿真结果表明了所提控制方案的有效性,提高了系统的实时性.     

考虑轨迹安全的超快速交会逼近策略与控制

研究了考虑航天器交会逼近轨迹安全的超快速逼近策略和轨道控制方法。在超快速逼近方面,为了解决超快速逼近和轨迹被动安全的矛盾,提出瞄准偏置点概念。交会逼近时追踪航天器先以被动安全速度向瞄准偏置点快速逼近,再由瞄准偏置点向终端瞄准点逼近。在轨道控制方面,将超快速逼近过程中分别设计解耦后三通道的模糊控制器,对轨道各方向进行独立控制。仿真结果表明,在保证交会逼近过程安全性和逼近终端精度的前提下,文中方法不仅可以适应初始速度较大约束,而且可将交会逼近时间减少为传统逼近方法的20%。     

带有持续扰动非线性系统的最优跟踪控制

研究具有外界持续扰动的非线性系统的无静差最优跟踪控制问题。首先基于内模原理构造一扰动补偿器,将系统化为无扰动的增广系统。然后利用灵敏度法推导出了该系统的最优跟踪控制律。仿真实例表明了该设计方法的有效性。     

Optimal tracking control for linear time-delay large-scale systems with persistent disturbances

An optimal tracking control (OTC) problem for linear time-delay large-scale systems affected by external persistent disturbances is investigated. Based on the internal model principle, a disturbance compensator is constructed. The system with persistent disturbances is transformed into an augmented system without persistent disturbances. The original OTC problem of linear time-delay system is transformed into a sequence of linear twopoint boundary value (TPBV) problems by introducing a sensitivity parameter and expanding Maclaurin series around it. By solving an OTC law of the augmented system, the OTC law of the original system is obtained. A numerical simulation is provided to illustrate the effectiveness of the proposed method.     

海流扰动下无人水下航行器的动态面反演轨迹跟踪控制

针对存在未知海流扰动条件下无人水下航行器(unmanned underwater vehicle,UUV)的轨迹跟踪控制问题,提出一种欠驱动UUV的动态面反演轨迹跟踪控制方法.首先,设计一种改进型海流扰动观测器来估测航行器动力学模型中存在的未知海流扰动.然后,采用反演法并结合动态面控制技术设计三维轨迹跟踪控制器,将控制...