新分数阶混沌系统的异结构同步及其电路仿真

提出了一个新分数阶三维混沌系统,对其进行理论分析和数值仿真,仿真结果表明其存在混沌的最小阶数为2.34阶。基于主动控制法设计一个异结构同步控制器,电路仿真实现了该新分数阶混沌系统与分数阶lü系统的异结构同步。实验结果证明了该控制器的有效性和可行性。     

离散T-S模糊系统的输出反馈H_∞控制

研究离散T-S模糊系统的输出反馈镇定及输出反馈H∞控制问题. 通过引入松弛变量, 将离散T-S模糊系统的输出反馈镇定问题归结为求解一组线性矩阵不等式(LMIs), 进而给出基于LMI的输出反馈H∞控制器的设计方法. 该方法的优点是, 不仅可以用来设计阶数与原系统相等的全阶动态输出反馈控制器, 还可以设计降阶动态输出反馈控制器和静态输出反馈控制器. 最后通过仿真算例演示控制器设计方法.     

分数阶Chua系统中的混沌现象及其同步控制

对分数阶Chua系统的混沌动力学行为做了更进一步的研究,研究发现Chua系统出现混沌的最低阶数仅为0.3,并算得此时系统的最大Lyapunov指数为0.0164:其次,对分数阶Chua等一类具有一个标量非线性项的分数阶混沌系统给出控制策略,讨论了其观测器的设计问题,对该类分数阶混沌系统,给出了一个合适的控制器U,在此控制输入下仅利用一个非线性标量信号实施反馈就可以使观测器的状态变量与被观测分数阶混沌系统的状态变量达到同步.理论分析及仿真结果都证明了该同步方案的有效性.     

一种带有监督控制的无人直升机姿态模糊控制器

针对无人直升机的姿态控制,提出了一种带有监督控制的模糊控制器并利用Lyapunov理论证明了其系统的稳定性,仿真结果表明了控制器的可行性以及监督控制器改进了系统对阵风扰动鲁棒性.     

分数阶控制器与整数阶控制器仿真研究

分数阶PID控制器多了两个可调参数,可以取得更好的控制效果.针对位置伺服系统测试问题,设计了分数阶PID控制器,并与整数阶PID控制器相比较,仿真结果演示了分数阶PID制器的控制效果明显优于最好的整数阶PID控制器.无论是在输入发生变化,还是系统负载或参数变化,给出的分数阶PID控制器的控制效果都是比较稳定的.     

基于遗传算法的鲁棒H∞控制系统设计

提出了一种基于遗传算法的H\-∞控制系统设计方法,把控制系统的多个设计目标转化成不等式约束,将H\-∞控制器设计中加权阵的选取表示成一个多目标优化问题,通过遗传算法优化加权阵参数,进而找到同时满足给定的频域和时域性能指标要求的H\-∞控制器.以UH-60A直升机为对象,采用此方法设计出了直升机的鲁棒飞行控制器,使得所设计的直升机飞行控制系统不仅具有鲁棒性,而且满足所有给定的性能指标要求.     

基于ESO的无人直升机轨迹鲁棒跟踪控制

围绕无人直升机实际飞行中的不确定性问题,将扩张状态观测器(extended state observer, ESO)与自适应反步法相结合设计控制器来实现无人直升机轨迹的鲁棒跟踪控制。首先,建立了无人直升机的数学模型,建模过程中考虑未建模动态、模型简化误差、外界大气扰动以及燃油消耗导致的惯性参数摄动等多种不确定性来源。同时,将主旋翼一阶挥舞动态耦合进无人直升机6-DOF刚体动力学方程,建立了简洁且又反映无人直升机旋翼挥舞这一重要特征的等效模型。然后,基于ESO和自适应反步法设计了位置控制器、姿态控制器以及力矩控制器,其中利用自适应策略对无人直升机质量及惯性矩阵等慢变摄动参数进行估计,利用ESO对未建模动态及外界阵风等高频扰动进行观测,并通过前馈补偿实现对系统不确定性的综合抑制。最后,通过数值仿真验证了方法的可行性和有效性。仿真结果表明,该方法比纯自适应反步法具有更高的不确性抑制效率和控制精度,能够实现无人直升机在多种不同类型扰动同时作用下轨迹的鲁棒跟踪控制。     

基于内平衡变换和Riccati方程的模型降阶及应用

对于一个高阶的控制系统,为了实现对其适时控制,需要一个降阶模型与之对应,对此低阶模型设计控制器以达到对原系统控制的目的。首先,在内平衡变换的基础上,确定降阶模型的阶数;其次,通过解一个Riccati方程得到一个变换矩阵,进而得到降阶以后的模型;然后,介绍了两种经典的模型降阶方法,以作为与此方法的比较。最后,对两个实例进行了仿真计算。计算表明,此方法是有效和可行的。     

模型直升机航向自适应保性能控制

提出了一种新的模型直升机航向控制算法。针对具有模型不确定性的直升机航向线性模型，提出了一种具有自适应机制的最优保性能控制器。该控制策略通过引入自适应机制降低固定增益控制器所固有的保守性，并且控制器的反馈增益应用线性矩阵不等式（LMIs）方法解得。理论分析和数字仿真表明所设计的控制器具有良好的鲁棒稳定性能。     

倾转旋翼飞行器无模型自适应姿态控制

采用余弦加权分配法克服了控制操纵冗余问题,采用内/外回路控制结构解决了通道间耦合问题,实现了不同飞行模式下飞行控制系统统一建模。针对无人倾转旋翼飞行器动力学模型难于准确建立问题,引入伪梯度向量和伪阶数,应用无模型自适应飞行控制策略,使飞行控制系统对存在动力学特性非线性、时变性和未建模部分的被控对象具有更强的自适应性和鲁棒性。仿真验证了无模型自适应控制器的自适应性和鲁棒性优于比例〖CD*2〗积分〖CD*2〗微分控制器,给出了倾转旋翼飞行器由直升机模式到过渡模式再到飞机模式的全过程仿真,验证了无模型自适应控制器能够应用于倾转旋翼飞行器飞行控制系统设计,为无人倾转旋翼飞行器飞行控制系统设计,提供了一套新的控制系统设计方法,便于工程实现。     

基于遗传算法的鲁棒H_∞控制系统设计

提出了一种基于遗传算法的H∞ 控制系统设计方法 ,把控制系统的多个设计目标转化成不等式约束 ,将H∞ 控制器设计中加权阵的选取表示成一个多目标优化问题 ,通过遗传算法优化加权阵参数 ,进而找到同时满足给定的频域和时域性能指标要求的H∞ 控制器。以UH - 6 0A直升机为对象 ,采用此方法设计出了直升机的鲁棒飞行控制器 ,使得所设计的直升机飞行控制系统不仅具有鲁棒性 ,而且满足所有给定的性能指标要求。     

保证内回路稳定的鲁棒可靠控制器设计

鲁棒可靠控制器的设计是容错飞行控制系统研究的重要内容,设计思想就是建立系统的正常情况下的模型和故障情况下的模型,根据Lyapunov稳.定性定理求得反馈增益K,使得其能保证正常情况和故障情况下都能满足一定水平的指标要求.基于参数依赖Lyapunov方程和迭代线性矩阵不等式在直升机不确定性、H∞/LQ性能指标约束下提出直升机鲁棒可靠控制器设计方法,保证跟踪增广系统中内环系统的稳定性,通过仿真验证了该算法的有效性.     

分数阶PID控制器参数的自适应设计

分数阶比例-积分-微分(proportional-integral-derivative,PID)控制器是整数阶PID控制器在复数域的推广,通过引入两个可调参数λ和μ使得控制器参数整定范围变大,但使得参数设计变得更加复杂。针对分数阶PID控制器的特点,提出了一种参数自适应的改进型差分进化算法整定方法,在目标函数的选取上,针对传统时间与绝对误差乘积准则对超调量控制不足,引入误差与控制信号加权,分别对整数阶和分数阶被控模型进行理论分析和数值仿真,仿真结果证明了该控制器参数设计方法的有效性和准确性。     

时间序列建模中滞后阶数选取准则函数的检测效力及其特征

研究了时间序列建模中滞后阶数选取准则函数的检测效力及其特征.采用Monte-Carlo模拟对于所有的1阶和2阶自回归模型进行了系统仿真,研究结论表明:1)随着样本容量的逐渐增大,SIC准则函数正确判断出平稳序列滞后阶数的概率将显著增大,并渐近依概率收敛到1,而AIC准则函数正确判断出平稳序列滞后阶数的概率将逐渐增大,但并不能依概率收敛到真值.2)在其它外界条件不变情况下,所有准则函数正确判断概率与序列的平稳性无显著变化关系.3)样本容量越小,AICC检测效力越显著高于SIC、AIC检测效力;随着样本容量的逐渐增大,SIC检测效力逐渐高于AICC、AIC检测效力,但此时AICC、AIC检测效力相当.     

基于降阶观测器的双互质分解

基于降阶（非最小阶）观测器的设计,明确给出了一种新的线性时不变系统双互质分解的状态空间表示,并相应得到了真镇定控制器参数化结果的状态空间解释．与以往的结果相比,这种双互质分解更具一般性,更适用于稳定因式法.     

分数阶控制器参数整定策略研究

对分数维的分数阶系统的研究吸引了越来越多的研究者。分数阶PIλDμ控制器是整数阶PID控制器的一般形式,较整数阶PID控制器具有优越性,但对其整定方法的研究还很少。基于改进的随机搜索方法,实现了分数阶控制器包括积分次数、微分次数五个参数的优化整定,获得了良好的整定效果。仿真实验证明了提出的整定策略的有效性。同时通过比较说明在被控系统有非线形环节的情况下采取分数阶PIλDμ控制器往往能获得更好的控制效果。     

直升机航向鲁棒保性能控制

针对具有时变不确定性且不确定性界为椭球的线性系统提出了一种新的具有自适应机制的鲁棒保性能控制器设计方法.首先,引入一个具有可由自适应律在线调整的可调参数的目标模型,通过该参数来保证由目标模型与被控模型所获得的误差系统渐近稳定.结合保证目标模型稳定性的设计,最终形成保证闭环系统稳定且控制器增益仿射依赖于可调参数的鲁棒保性能跟踪控制器.应用于安装在试验平台上的小型直升机航向控制中,仿真试验表明了该方法的有效性.     

基于分数阶微积分的机械臂滑模控制的研究

针对机械臂这类非线性与不确定性的系统,将分数阶微积分理论与滑模控制策略的优点相互结合,提出一种有效的分数阶滑模控制方法。在控制器的设计过程中,分别以分数阶趋近律与分数阶滑模控制律两种手段将分数阶微积分引入到滑模控制中,并运用Lyapunov理论进行证明,从而确保系统的稳定性。将提出的控制方法应用于二关节机械臂上,使用MATLAB仿真软件进行仿真验证。结果表明,所提控制策略可有效提高关节的跟踪速度与跟踪精度,控制器具有良好的有效性和鲁棒性。     

基于模型解耦的双通道旋转弹分数阶控制

为了提高旋转弹系统的控制品质,采用分数阶控制器进行双通道旋转弹控制系统设计。建立了旋转弹系统控制模型,进行线性化处理和解耦控制,并对解耦后的数学模型设计了分数阶PI^λD^μ控制器。针对分数阶控制器的参数整定问题,提出一种基于惯性权重的自适应粒子群优化算法,引入惯性权重非线性调整策略来平衡控制全局与局部搜索,从而得到全局最优解。仿真结果表明,该控制模型和控制器的设计合理可行。     

基于FRFT的宽带水下动目标的速度估计

宽带系统中发射信号为线性调频信号时,根据其窄带模糊度函数脊线为直线而运用解藕原理估计目标速度的性能将急剧下降。目标速度引起信号的尺度伸缩,回波信号依然是线性调频信号。由于分数阶傅立叶变换对线性调频信号的聚焦特性和变换的尺度特性,提出了基于分数阶傅立叶变换估计目标的径向运动速度方法,推导了目标运动速度和分数阶傅立叶变换阶数之间的关系并分析了阶数对速度估计的影响。最后进行了数值仿真,结果表明该估计方法可以有效地估计高速目标的速度,并且具有较高的估计精度。