高超声速跳跃式飞行器的鲁棒控制

主要考虑高超声速飞行器的控制问题。飞行器将实现跳跃式机动飞行,并在较低的高度和超声速范围内释放载荷,实现对目标的精确打击。基于鲁棒参数化方法,采用特征结构配置和模型参考跟踪理论设计飞行器姿控系统的鲁棒控制器,完成对于制导信号的快速跟踪,使飞行器以高超声速进行飞行。给出了高超声速飞行器的六自由度仿真结果,验证了设计方法的有效性。     

应用干扰观测器的导弹发射车起竖装置鲁棒控制

针对现有垂直导弹发射车起竖装置的起竖平稳性不足和快速性不够的问题,对起竖装置的运动学部分和液压部分进行建模,在此基础上利用backstepping方法实现起竖角的精确控制. 由于系统存在着建模不确定性误差和未知外部干扰,运用径向基神经网络干扰观测器对其进行估计,并将估计输出应用于起竖角的控制,从而提高了系统控制精度. 仿真结果表明,所设计的基于径向基神经网络干扰观测器导弹发射车起竖装置backstepping控制器具有良好的动态特性和强鲁棒性.     

GPS/SST/SINS组合导航系统研究

提出了卫星/捷联星光/捷联惯导组合导航系统的方案和组合结构,采用改进的集中滤波对多传感器信息进行数据融合和导航状态的最优估计.该组合导航系统将捷联星光跟踪仪的姿态信息、高动态GPS的位置、速度信息与捷联惯导进行组合滤波,全面提高导航的姿态、速度和位置精度.同时该组合导航系统以弹道导弹为应用对象,设计并实现了基于弹道导弹的GPS/SST/SINS组合导航系统实时仿真平台,仿真结果表明该组合导航系统能提高导弹的导航精度,滤波算法稳定可靠.     

离散网络化群体系统一致性H∞控制

针对网络化群体的一致性问题给出了状态反馈H∞控制器存在的条件.通过状态分解将系统状态进行适当的分解,在此基础上结合线性矩阵不等式理论、鲁棒控制理论给出了设计H∞控制器的方法.所设计的H∞控制器可使设计后的离散群体状态达到一致,并使系统状态不一致部分为Lyapunov渐进稳定,同时满足H∞控制性能.仿真表明所得结论的正确性和有效性.     

多传感器融合四旋翼协同控制算法及其实现

针对四旋翼无人机定点悬停控制,从应用层面提出了多传感器数据融合方案,设计了相应的协同控制算法.在飞行器整体硬件架构基础上分析量测系统的各个传感器,对于姿态测量通道提出卡尔曼滤波算法,对于高度测量通道提出互补滤波算法,对于水平位置测量通道提出双传感器融合算法.基于四旋翼无人机的状态空间及其小扰动线性化模型,设计了与之相结合的协同控制算法并进行仿真.最后在物理平台上对设计的算法进行验证,表明多传感器融合与协同控制相结合的方法能有效提高四旋翼无人机的定点悬停精度.     

采用滑模方法实现多涡卷混沌系统的追踪控制

针对基于滞回非线性多涡卷混沌系统的追踪控制问题,提出了一种滑模变结构控制方法,实现了受控混沌系统对任意参考信号的追踪控制.所提出的控制方案,保证追踪误差系统的状态首先在有限时间内到达滑模面,然后渐进收敛到原点,实现了追踪控制.理论分析和仿真实例证明了所提出方法的有效性.     

状态和输入受约束的非仿射不确定系统鲁棒自适应控制

针对状态和输入均受约束的非仿射不确定系统,提出了一种通用鲁棒自适应反演控制方案.结合系统状态和输入受约束的特性,利用中值定理将非仿射系统转化为具有线性结构的时变系统以获取时变不确定参数的变化区间;基于非线性映射技术将约束量映射至整个实数空间来处理系统的状态受约束问题,以保证状态始终在约束区间内变化.在此基础上,利用参数自适应投影技术对有界不确定时变参数和外界扰动进行在线估计,参数估计误差采用鲁棒反馈控制技术进行补偿;同时采用双曲正切函数和Nussbaum增益技术处理系统输入受约束的问题和可能存在的控制器奇异值问题,结合反步法设计了控制器.最后,根据解耦反推法,基于Lyapunov稳定性定理证明了闭环系统所有信号半全局最终一致有界.仿真结果验证了所设计控制方案的可行性与有效性.     

基于非光滑控制的一类不确定非线性系统的输出调节

针对一类具有不确定性的非线性系统的输出调节问题,通过坐标变换将其转换为镇定问题,利用外系统信息设计出具有误差项的线性内模,引入非光滑分析理论和动态面法,结合Backstepping设计方法和Lyapunov法给出了状态反馈的非光滑控制器,避免了Backstepping设计方法中所存在的"虚拟控制必须为光滑函数"问题,所提出的控制器能够实现整个闭环系统的信号均一致最终有界且跟踪误差可以保证在预设的任意小范围内,数值仿真结果表明所提出的非光滑控制器的有效性。     

一类混合不确定系统的对偶自适应控制

在具有未知常数且状态能够精确测量的线性二次型高斯(linear quadratic Gaussian, LQG)问题中,因为参数估计和控制增益存在耦合,所以分离定理不再成立,导致控制律无法获得解析解.为此,提出了一种对偶自适应控制方法,首先建立参数估计的状态空间模型,利用滚动动态规划获得控制增益,用Kalman滤波对未知参数进行估计,解决了估计增益与控制增益相互耦合的问题,进而设计了具有次优性质的控制器.该控制器既能优化控制目标,又能对未知参数进行有效学习.仿真结果表明了所提控制算法的有效性.     

基于等效控制的同步发电机混沌振荡的神经网络滑模控制

在周期性负荷扰动情况下,同步发电机可能诱发混沌振荡现象,严重威胁电网运行安全性。为解决此问题,本文提出了基于等效控制的神经网络滑模控制策略。首先系统利用等效控制方法设计滑模控制器,然后结合神经网络理论以及自适应控制原理来逼近滑模控制器中的非线性项,设计出神经网络滑模控制器。在该控制器的作用下,系统的输出渐近跟踪目标轨迹,由混沌运行状态转变为稳定运行状态。理论分析与仿真结果表明,所设计的控制器能够有效抑制电力系统的混沌振荡,且具有一定的鲁棒性。     

无人机鲁棒反推自适应编队导引控制设计

针对一般不确定系统研究了一种鲁棒反推自适应控制方法,采用自适应神经网络对未建模动态进行补偿,并利用Lyapunov 理论证明了跟踪误差的有界性. 分析了长机–僚机编队方式下的无人机编队导引控制策略,采用鲁棒反推自适应控制与动态逆方法对无人机编队飞行综合导引控制律进行设计. 进行了六自由度非线性仿真,表明所设计的编队导引控制器能使僚机对不确定机动的长机进行跟踪,并具有很好的鲁棒性.     

考虑自动驾驶仪动态特性的最优寻的制导

摘要： 为实现对于机动目标的有效拦截,针对更符合实际的目标拦截情形,给出了一种考虑自动驾驶仪动态特性(autopilot dynamics, AD)的制导律设计方法. 该方法将拦截问题分解为一个双方优化和一个单方优化问题,分开考虑目标和拦截导弹的AD. 双方优化只考虑目标AD,推导目标的最优规避策略;而单方优化只考虑拦截导弹AD,并基于目标最优规避策略进行拦截导弹最优寻的制导律设计. 仿真结果表明,该制导律考虑AD的情形是合理的,相比于传统单一优化方法,寻的性能更好,对拦截导弹机动性要求较低.     

基于Riccati方程的二级倒立摆控制

给一组二级倒立摆实验系统设计控制规律.真对控制目的,对该系统进行了数学建模,求出了线性化的系统状态空间,根据平衡控制特点,选定目标函数.基于Riccati方程算法,对不同控制权进行试验.通过MAT-LAB,最终求出一组合适的控制律,并给出了仿真结果.在此控制律下,改变状态空间的参数,仿真曲线几乎不变,证明系统有鲁棒性.     

谐振腔微扰法测量材料复介电常数的仿真研究

通过对谐振腔微扰法的理论分析,利用电磁仿真软件求解材料微波频段的复介电常数。在软件中分析谐振腔与样品的网格单元尺寸对结果的影响,求出最优解的网格单元尺寸作为其标准用来实现微波频段的多频点测量,并进行叠层型两相复合材料的仿真预测。结果表明:在多频点测量准确度较高,并对预测复合材料的复介电常数具有一定的指导性。     

一种鲁棒自适应Backstepping控制方案研究

对基于调节函数的Backstepping自适应控制方案进行了改进,设计了一种新型鲁棒自适应无人机飞行控制系统.首先将某型无人机的系统模型转化为一个含有非线性参数不确定性、不确定的非线性与未建模动态的受扰严格反馈系统,然后提出了一种含有广义误差自适应调节项的新型李亚普诺夫函数,得出了稳定自适应控制律和参数更新律.最后该无人机的鲁棒自适应飞控系统的有效性得到了仿真验证.     

1780热连轧层流冷却二维温度模型及控制策略

卷取温度控制已成为带钢热连轧计算机控制系统的一项常规控制功能,但是热轧带钢卷取温度的控制还存在目标卷取温度控制精度差及带钢在宽度方向上的温度分布不均匀导致带钢变形等问题,针对以上问题建立了在带钢宽度和长度方向上的二维层流冷却温度控制模型,提出了二维最小均方误差(2DLMS)控制策略.最后,应用安阳钢铁集团第二炼轧厂1780热轧生产数据对该模型进行了仿真分析,结果表明该模型较现用的模型有更好的精确度,解决了低目标卷取温度控制精度差的问题,而且在宽度方向上温度分布区域均匀化,缓解了带钢变形的力度.对于研究热轧层流冷却温度控制系统用一定的参考价值和实用意义.     

高速弹性连杆机构振动的预测函数主动控制

应用带实时预测误差修正的预测函数控制方法对高速弹性连杆机构的振动响应进行主动控制研究.根据机构的动态特性,选取系统变形响应的参考轨迹、基函数、优化指标和电压约束条件,通过优化基函数的加权系数,得到结构化的控制电压,对机构进行控制.仿真结果与最优极点配置控制结果比较,表明采用简单的被控机构模型设计预测函数控制器对高速弹性连杆机构振动进行主动控制,能够有效地抑制弹性机构的振动,所需控制电压小,且能够满足控制实时性要求.     

卫星编队飞行的神经网络滑模控制

该文推导卫星编队飞行的一般相对运动动力学模型,研究将指数趋近律滑模控制与神经网络控制相结合的卫 星编队飞行控制方法,设计一种径向基神经网络参数调节器. 实时调节指数趋近律的参数,从而取得滑动面的趋近速度 和燃料消耗的最优平衡. 采用指数趋近律滑模控制法,用饱和函数代替可能产生高频切换信号的开关函数,有效地削弱 了滑模控制的抖动. 二阶滑模控制结构保证了卫星编队的高精度控制. 仿真结果表明了这一控制方法的有效性.     

直流串激电机速度的滑模控制

讨论直流串激电机的速度控制问题.应用综合方法建立了电机的非线性模型,从理论上推导了滑模控制律,并用仿真和实验验证了其有效性.为实施控制设计了一个用于观测电机负载转矩的Luenberger观测器和一个角加速度估计器;为了减小由于执行中采样造成的稳态误差,提出了一种带有附加PI控制器的改进的滑模控制律.实验结果表明改进的滑模控制律的控制效果明显优于普通PID调节器和普通的滑模控制律.