基于性能退化的控制力矩陀螺寿命预测

控制力矩陀螺具有高可靠、长寿命特点,传统试验方法难以获取失效样本。但是控制力矩陀螺在轨工作期间的遥测数据中包含了很多性能退化信息,在详细分析这些数据的产生机理、影响因素和变化规律的基础上,结合已知的失效指标,选择合适的性能退化参数,针对性能退化参数建立陀螺的寿命预测模型。利用遥测数据拟合模型参数,进行趋势外推计算陀螺的预测寿命。文章最后给出了两种性能退化指标的控制力矩陀螺寿命预测实例,验证了该方法的有效性。     

基于改进LQR方法的汽车横摆稳定性控制研究

为提高极限工况下汽车行驶的横摆稳定性,提出了一种改进的LQR横摆稳定性控制方法,考虑了路面附着极限的影响。在轮胎特性处于线性区域时,以二自由度线性模型作为参考模型,其稳态横摆角速度及质心侧偏角作为理想状态,当轮胎特性处于非线性区域时,以由路面附着系数决定的横摆角速度作为理想状态。根据线性二次型调节器(LQR)理论计算出维持汽车稳定所需要施加的附加横摆力矩。最后利用所建立的七自由度非线性模型,在正弦转向输入以及单移线工况下对控制方法进行了仿真验证,结果表明所设计的算法能够合理地控制横摆角速度及质心侧偏角,提高行驶的横摆稳定性。     

基于神经网络算法的单框架控制力矩陀螺系统复合控制

提出一种基于双神经网络的前馈-反馈控制系统,采集单框架控制力矩陀螺系统在不同条件下的运行数据并使用卡尔曼滤波处理,基于神经网络构建了涵盖控制通道与干扰通道信息的虚拟广义被控对象模型,由此设计了神经网络前馈补偿器.实现了前馈补偿器-原反馈控制器的复合控制系统,减少了传统的前馈-反馈复合控制需要精确地获取干扰通道信息的约束...     

控制力矩陀螺框架伺服系统动力学建模与控制

为准确描述航天器和单框架控制力矩陀螺（SGCMG）间的相互作用，本文对应用在航天器上的SGCMG进行了全面的动力学分析，并建立了框架伺服系统的动力学模型．同时，为SGCMG框架伺服系统设计了一个扰动力矩观测器，并采用基于扰动力矩补偿的PID控制器对其进行控制．该观测器形式简单，易于实现，并能极大地抑制摩擦力矩、脉动力矩、航天器运动引起的牵连力矩等扰动力矩对框架伺服性能的影响．最后，用一个仿真例子对框架伺服系统的动力学模型及扰动力矩抑制方法进行了验证．     

基于LQR的四轮转向汽车控制方法

用选定的加权系数将轮胎较大侧偏刚度和轮胎较小侧偏刚度的车辆状态方程关联起来,并应用了线性二次型最优控制理论(LQR)设计了综合考虑轮胎非线性特征的四轮转向线性二次型最优综合控制算法;用Matlab/Simulink和Carsim建立了联合仿真模型对所设计的控制算法的控制效果进行了验证. 仿真结果表明:在低附着系数路面进行车道变换行驶时,基于定轮胎侧偏刚度LQR线性控制的四轮转向汽车与前轮转向汽车相比具有更加优越的操控性能;基于非线性轮胎侧偏刚度LQR权系数控制的四轮转向汽车比定轮胎侧偏刚度LQR线性控制的四轮转向汽车要有较好的操控性能.      

单框架控制力矩陀螺低速特性分析

单框架控制力矩陀螺是我国进行外层空间探索的关键技术,由于它输出力矩范围大,控制精度高,经常应用于大型机动卫星以及空间站的姿态调整中,单框架控制力矩陀螺对低速性能要求很高,研究了框架伺服系统的低速特性,主要包括摩擦力矩对伺服系统的影响.并且针对单框架控制力矩陀螺系统在位置环中进行了设计和仿真.实践证明该文讨论的设计方法的正确和有效.     

基于能量准则的梁振动控制的LQR方法

针对压电层合结构振动的LQR控制方法，为了改善结构振动控制的效果，对选用结构振动能量和控制信号能量作为控制目标函数的算法作了初步研究，为LQR方法中的权系数矩阵(矩阵Q和R)的选取提供了一定的理论依据．运用该算法对压电层合梁的振动控制进行了分析计算，结果表明，该方法能达到有效控制结构振动和减小控制能量消耗的目的．     

大型磁悬浮控制力矩陀螺热分析与实验

为提高大型磁悬浮控制力矩陀螺设计的可靠性,本文对大型磁悬浮控制力矩陀螺的热源及热应力分布进行了详细的分析。首先,依据陀螺功能特性对系统整体的热源进行了详细的分析。其次,基于分析结果建立系统的热分析模型,并对整机的温度场和热应力进行了计算。最后,采用长期运行温度考核和热循环温度考核对陀螺系统进行了实验测试。结果表明,陀螺系统的实际温升与理论计算结果基本一致,表明陀螺系统的整体温升能够满足使用要求。     

控制力矩陀螺部分失效时灵敏航天器的姿态机动控制

研究了应用单框架控制力矩陀螺(SGCMG)作为姿态控制执行机构,在部分陀螺失效时,灵敏航天器姿态机动的控制问题。对金字塔构型(PC)陀螺群中一只陀螺失效产生的构型变化进行了分析,研究了部分陀螺失效对陀螺群角动量包络及输出力矩的影响,基于最优化理论和坐标变换方法提出了一种利用失效后最大角动量包络提供较大输出力矩的策略。在给定飞行任务的前提下,以某小卫星为例,针对给定的姿态机动任务进行了仿真验证,结果表明使用所设计的方法,小卫星在失效情况下也可以完成姿态机动任务,验证了该方法的可行性和有效性。     

单框架控制力矩陀螺伺服系统的模糊自适应变结构控制

研究单框架控制力矩陀螺系统的外框架结构.系统的永磁同步伺服电机采用正弦波驱动;电流环采用电压空间矢量脉宽调制方法驱动逆变器;位置环采用模糊自适应滑模变结构控制,通过引入切换控制增益的模糊自适应调节方法来提高系统的鲁棒性和抗扰能力.在Matlab下对系统进行仿真,结果表明,采用模糊自适应变结构控制方法设计的伺服系统有较高的动态和稳态精度;抗扰性能得到加强;消除了滑模变结构控制器的抖振现象.     

基于LQR的智能驾驶汽车横纵向控制研究

为了提高智能驾驶汽车跟踪控制器的稳定性和跟踪精度,提出了一种基于线性二次型调节器(LQR)控制算法和驾驶员预瞄模型的横向跟踪控制策略,结合纵向比例-积分-微分(PID)控制算法实现横纵向控制。首先建立带有前馈的LQR控制器,采用梯度下降优化算法优化LQR控制器权重参数,并在此基础上引入驾驶员预瞄模型,设计了基于经验的预瞄距离自适应控制器;其次建立双PID纵向控制器进行速度控制。最后通过Carsim和Matlab/Simulink联合仿真以及实车测试验证,结果表明：仿真工况下最大横向偏差小于0.035 m,最大航向偏差小于0.09 rad,实车测试工况下也能够良好遵循规划轨迹的整体趋势,速度跟踪效果良好且前轮转角与横摆角速度变化平稳。因此,该控制器能够保证较高精度且平稳的轨迹跟踪,在高速状态下更为明显。     

双框架控制力矩陀螺伪逆控制律设计及仿真

提出了一种用于双框架控制力矩陀螺的梯度型伪逆控制律,介绍了控制律的原理与计算方法.该控制律利用系统雅可比阵的伪逆来求解框架运动,并沿奇异测度函数的梯度方向引入零运动,进行奇异回避.针对常用的三正交构型,进行了仿真.仿真过程中,框架运动平滑、系统未进入奇异、输出力矩正确.仿真结果表明,梯度型奇异回避伪逆控制律具有物理意义明显、计算简单、奇异回避效果好等优点,能够在航天器中得到实际实用.     

基于多种群遗传算法的LQR 振动主动控制研究

根据压电智能结构的特点,针对一类由悬臂梁、传感器和压电作动器构成的压电智能梁系统的振动主动控制进行了研究。利用压电方程建立了压电智能梁系统的状态空间模型,采用线性二次最优控制(LQR)对智能梁的振动进行了主动控制。对二次性能指标中的加权矩阵的选取方式进行了深入研究,提出了一种基于多种群遗传算法的加权矩阵选取方式。仿真和实验结果表明:多种群遗传算法比简单遗传算法具有更快的收敛速度,且遗传代数少,能够有效避免陷入局部最优解。基于多种群遗传算法的LQR振动主动控制算法对压电智能梁的振动主动控制具有可行性和稳定性,相对基于简单遗传算法的LQR振动主动控制算法达到稳定的时间短且具有更好的控制效果。     

飞行模拟器运动平台的计算力矩控制

为提高飞行模拟器运动平台的运动精度,以一飞行模拟器的6自由度S tew art运动平台为模型,研究了提高并联运动平台精度的方法。在运动学分析的基础上,应用N ew-ton-Eu ler法建立S tew art平台的动力学模型。引入非线性反馈补偿,使得控制系统由一个内部非线性前馈环和一个外部反馈环组成。外部反馈环设计为比例微分(PD)控制方式,采用计算力矩控制方法对运动平台进行控制。仿真表明计算力矩控制可以使飞行模拟器运动平台的跟踪误差在较短的时间内收敛,并且误差趋近零。这种控制方法同样适用于其他类型的并联机构。     

全动控制舵铰链力矩计算方法研究

根据”等效攻角“概念，采用理论，工程及实验数据库相结合的混合处发展了一一套可计算有任意滚动角的一字型或十字型鸭式舵面，鸭式和尾式控制布局的全动舵铰链力矩系数计算方法，计算结果与实验数据比较，有满意的精度。     

无力矩准陀螺体的运动

本文提出准陀螺体概念,作为带偏心飞轮刚体卫星的动力学模型。建立准陀螺体在无力矩状态下绕质心运动的首次积分式,用摄动法研究在零动量矩条件下其瞬时旋转轴的运动,及其在主体初始静止情形的运动规律。     

基于根移动方法的LQR控制器设计

阐述一种LQR控制器设计的新方法.根据哈密尔顿系统理论,深入研究了系统特征方程的闭环极点和加权矩阵的关系,给出了希望加权矩阵的确定方法.通过Matlab仿真实验,证明了根据极点的移动范围来确定LQR控制器的方法是可行的.     

基于SimMechanics的直线六级倒立摆LQR控制研究

六级倒立摆是一个复杂的不稳定系统,数学建模较为繁琐.本文采用了MATLAB软件的SimMechanics工具箱建立直线六级倒立摆的机械结构模型,利用LQR理论设计出状态反馈控制器,对指定初始角度的直线六级倒立摆系统进行控制,得到了良好的控制效果.     

基于GPS的移动平台路径控制方法研究

结合国内外在GPS发展领域的研究现状,对GPS动态导航数据处理中需要注意的问题进行了综合分析.通过分析提取的GPS信号,得到GPS动态导航数据处理过程中定位数据的存在不稳定性的结论,针对实际情况设计出简单可行的滤波算法,将真实的GPS定位信息从各种干扰中实时最优的估计出来.在对处理过的数据进行深入分析的基础上,通过数学建模和相关实验设计出简单可行的GPS自动导航控制算法.在程序优化设计上,利用系统时钟来控制转动角度的大小,大大提高了整个软件系统的工作效率.测试结果证明采用的方法基本可以满足要求,移动平台通过GPS自动导航可以顺利到达所设置的目标点.     

基于根移动方法的LQR控制器设计

阐述一种LQR控制器设计的新方法。根据哈密尔顿系统理论,深入研究了系统特征方程的闭环极点和加权矩阵的关系,给出了希望加权矩阵的确定方法。通过Matlab仿真实验,证明了根据极点的移动范围来确定LQR控制器的方法是可行的。