无人直升机自抗扰自适应轨迹跟踪混合控制

为满足无人直升机高精度轨迹跟踪的控制需求,并降低直升机动力学模型误差对飞行控制器飞行控制效果产生的影响,提出自抗扰自适应直升机混合控制.该控制器的内环控制采用模型跟随自适应控制,通过使用动量反向传播算法(MOBP)对该内环控制参数进行实时优化.通过使用自抗扰控制(ADRC)对直升机的水平速度进行控制.仿真结果表明,该混合控制器能够实现直升机对预定轨迹的跟踪.相对PID和级联ADRC控制,该控制器具有更好的抗扰性和鲁棒性.通过在200 kg级的专业植保无人直升机XV-2上搭载所提出的控制器,使其自主飞行轨迹跟踪控制的均方根误差在0.6 m以内.     

并条机自调匀整广义预测控制的研究

通过分析并条机自调匀整系统被控对象的特点，提出用广义预测控制理论设计控制器，以提高匀整的效果。通过对广义预测控制器和广义最小方差控制器的对比仿真，证明了广义预测控制优于广义最小方差控制，对并条机对象的特点有针对性，符合自调匀整系统的要求。     

基于粒子群优化算法的分数阶PID控制器设计

分数阶PID控制器具有可变的微分和积分阶次,通过调整控制器参数可以获得更好的控制性能。本文基于粒子群优化算法设计分数阶PID控制器。首先介绍分数阶PID和粒子群优化算法,然后给出分数阶PID控制系统结构、分数阶微积分算子的近似算法和分数阶PID控制器设计的仿真流程,最后通过MATLAB/Simulink对算例进行控制器设计仿真。仿真结果表明,通过粒子群寻优能够获得满意的分数阶PID控制器参数,满足对控制性能的要求。     

一类时变参数的Sontag型控制器设计

采用弱控制Lyapunov函数方法,对非线性仿射系统进行了时变Sontag型控制器设计.通过聚点条件保证了此控制器的全局连续性,并利用LaSalle不变集原理证明了该控制的全局镇定性以及对一定范围的输入不确定性具有鲁棒性.此外,调节时变参数减弱了控制器性能对控制Lyapunov函数选择的依赖,并使控制器对可调整的系统控制指标具有最优性.最后通过对一开环不稳定系统的仿真研究,说明了本文控制器的有效性和实用性.     

黄酒后酵温度动态矩阵预测控制系统设计

发酵后期发酵罐温度控制系统具有较大的滞后环节,传统的PID控制策略针对大迟滞系统难以获得较好的控制效果。针对带有大滞后环节的黄酒后期发酵温度被控系统,设计出超调量较小、调节时间较短的动态矩阵预测控制器。动态矩阵预测控制器通过在线循环矫正,能实现对发酵罐温度设定值的快速实时跟踪,来满足黄酒后期发酵工艺需求。通过对黄酒后期发酵温度PID控制器的控制结果与动态矩阵预测控制器的控制结果进行对比,验证动态矩阵预测控制器的优越性。     

一级直线倒立摆串联模糊控制方法研究

本文对直线一级倒立摆的平衡进行了研究,采用两个模糊控制器,一个对位置进行控制,一个对角度进行控制,位置控制器的输出作为角度控制器的输入,形成串联结构。通过MATLAB的SIMULINK实现了倒立摆模糊控制系统的仿真,仿真结果表明,模糊控制器能够实现对倒立摆的稳定控制,并且具有较好的动态性能。     

基于模糊PID控制的螺杆空压机温度控制系统

为了改善传统螺杆空压机温度控制系统中的PID控制器参数设定的准确性不高,提高控制器初始参数设置的及时性和准确性,提出一种基于模糊控制理论的并采用齐格勒·尼克尔斯第一法确定PID控制器参数的初值的方法,并运用于新的控制器中,通过运用模糊控制理论实现对PID控制器参数的修正,从而得到满足控制要求的PID控制器参数。并通过仿真实验,实现PID控制器的参数满足控制要求,验证了该控制器的可行性和有效性。     

基于网络划分的SDN分布式控制器部署

针对大规模SDN （software defined networking）网络中分布式控制器部署问题,以优化网络弹性和可靠性为目标,提出两阶段控制器部署算法（TSCP,two-stage controller placement）：利用节点相似度划分控制域,使得控制域内设备之间的连通性强、连接紧密,增强控制域的网络弹性;选择控制路径平均失效率最小的控制器集合作为控制器部署,提高网络可靠性。通过约束控制域的规模和设备（交换机或控制器）之间传播时延,使控制域的交换机个数均衡,控制器的部署合理。通过定义性能指标,实验对比GCP算法、K*-means算法,结果表明TSCP算法可以优化控制域的规模,均衡控制域的交换机个数,减少控制器个数,网络弹性和可靠性均表现较好。     

一种基于模糊神经网络的智能PID控制器

本文设计了一种基于模糊神经网络的PID控制器,利用模糊神经网络对被控制象进行模糊辨识,采用BP学习算法的神经网络自适应地调整PID控制器的参数,将模糊技术、神经网络与PID控制综合起来,实现PID控制的智能化。通过仿真实验表明,该控制器具有较高的控制品质。     

制导炮弹姿态非线性模型预测控制仿真分析

为实现对某制导炮弹攻角、侧滑角和速度倾斜角指令的快速跟踪控制,应用具有解析控制律的非线性模型预测控制方法设计其控制器.将制导炮弹控制器分成内、外两个回路来设计,通过外回路控制器将攻角、侧滑角和速度倾斜角指令转成弹体角速度指令,再由内回路控制器转成舵偏角指令.仿真分析了非线性模型预测控制参数(控制阶数和预测时域)对制导炮弹控制器的影响,得到其对控制效果影响的定性规律.仿真结果表明,合理选取控制阶数和预测时域组合,可使该控制器具有良好的控制效果,系统控制响应快,基本实现无差控制.     

固定推力空间自主交会控制

基于滚动预测原理研究了两级固定推力空间自主交会控制设计.根据交会动力学特性建立了简化情况下交会状态预估方程.以轨控发动机最小开关机时间作为交会状态预估区间,按照二次优化指标得到了最优交会控制决策方程,结合交会特征给出了简化计算方法.由于交会控制计算不需考虑干扰和轨道参数影响,仅与当前交会状态有关,能够满足自主交会控制要求.椭圆轨道交会控制仿真结果表明,方法计算简单,有效可行,对交会初始条件鲁棒性好,发动机开关机频率低.     

具有完整性的控制系统设计方法

该文研究线性连续系统的容错控制问题，即设计反馈控制器，使闭环系统对可能的执行器失效具有完整性。该文利用代数方法，直接证明了期望的容错控制器的存在性，并导出了其解析表达式。最后，用数值例子说明这种方法的直接性与简单性。     

基于协方差配置的飞机阵风减缓与乘坐品质控制

为了解决大型飞机高速巡航飞行中阵风减缓和乘坐品质控制问题,提出一种基于协方差配置的主动控制设计方法。该方法运用协方差配置、区域极点配置理论,以瞬时加速度级别出现概率直接度量乘坐品质,将期望乘坐品质下飞机的垂直阵风减缓控制问题转化为飞机纵向短周期运动区域极点和法向过载约束的满意控制问题,利用线性矩阵不等式技术进行约束指标下的凸优化,设计相应的相容控制策略。仿真结果表明:大型飞机在给定3 m/s阵风条件下巡航,其俯仰速率与过载响应均逐渐稳定,并满足期望极点与输出方差要求,同时,阵风产生的结构疲劳过载超出概率0.08,也在允许范围内,验证了该设计方法的可行性。     

基于协方差配置的飞机阵风减缓与乘坐品质控制

为了解决大型飞机高速巡航飞行中阵风减缓和乘坐品质控制问题,提出一种基于协方差配置的主动控制设计方法,该方法运用协方差配置、区域极点配置理论,以瞬时加速度级别出现概率直接度量乘坐品质,将期望乘坐品质下飞机的垂直阵风减缓控制问题转化为飞机纵向短周期运动区域极点和法向过载约束的满意控制问题,利用线性矩阵不等式技术进行约束指标下的凸优化,设计相应的相容控制策略。仿真结果表明:大型飞机在给定3m/s阵风条件下巡航,其俯仰速率与过载响应均逐渐稳定,并满足期望极点与输出方差要求,同时,阵风产生的结构疲劳过载超出概率0.08,也在允许范围内,验证了该设计方法的可行性。     

多自由度碰撞振动系统的位置控制方法研究

基于Lyapunov稳定性理论,推导出了稳定的控制单边约束的多自由度碰撞振动系统达到定义域内预期位置的算法。设计了一个新的位置控制器,使该类系统实现了混沌控制目标。以二自由度碰撞振动系统为例验证了控制效果,并在不同强度的随机激励下讨论了该方法的稳健性。数值模拟表明该方法是研究多自由度碰撞振动系统控制问题的有效方法。     

卫星编队飞行指向跟踪姿态控制

卫星编队飞行的应用之一是受控卫星在目标卫星、空间站、载人飞船周围以“编队飞行”的形式相伴飞行,对目标进行观测或者执行更多的操作。该文研究这种应用中的姿态控制问题。假设两个飞行器的轨道信息已知,由轨道信息确定实现姿态跟踪调节所需的一种可能的期望姿态,给出了解析表达式,包括姿态角、姿态角速度及角加速度。采用基于四元数的控制律,用3个动量轮实现了卫星长时间、大角度姿态跟踪机动。仿真结果显示,在超过一个周期的仿真时间内,姿态及姿态角速度与期望姿态的吻合程度比较好,而且力矩的花费也不是太大。     

Model-free adaptive control of space manipulator under different gravity environment

Due to the release of gravity in the space environment, the dynamic characteristics of the space manipulator have changed compared with that of the ground, which results in the change of its tracking precision. This paper presents a model-free adaptive control(MFAC) strategy to track the desired trajectory under different gravity environment. A dynamic transformation method and full form dynamic linearization(FFDL) approach are selected to dynamicly linearize the system, which can better eliminate the complex dynamics that may exist in the original system. The controlled object uses the two degrees of freedom of space manipulator and the controller only depends on the desired angle and torque of each joint of the space manipulator. Moreover, the proof of stability is also provided. Finally, simulation results are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed strategy. It is shown that the proposed approach can achieve better trajectory tracking performance under different gravity environment without changing the control parameters, and the tracking precision can be significantly improved as compared with the proportional differential(PD) control results.     

间歇反应过程安全性能与产品质量的控制与优化集成

针对间歇反应动态安全性能控制和产品质量控制的双重目标,本文采用动态规划方法求解间歇反应过程的优化问题,结合通用模型控制算法实现间歇过程的动态优化和集成控制。首先将间歇反应过程分解成动态优化模型及过程控制模型,然后通过动态优化与闭环控制策略集成,同时考虑了不确定参数的影响,以提高间歇过程的产品质量及运行安全性能。将该方法应用于连串放热反应的间歇过程案例,研究结果验证了该方法的可行性和正确性。     

基于理想轨迹学习的机械手神经自适应控制

在机械手鲁棒控制的基础上,讨论了神经网络逼近误差界未知情形下机械手的神经网络直接自适应控制方法,这里神经网络用于补偿系统的不确定性,提高整个系统的跟随性能。提出设计方法的主要特点是神经网络控制器设计采用机械手待跟随的理想关节信号代替实际的机械手关节角、关节速度和关节角加速度作为神经网络的输入,此外神经网络的逼近误差界假设是未知的。给出了具体的系统设计算法,并证明了神经网络学习算法的收敛性和整个系统的全局稳定性。最后,一两连杆机械手的控制器设计仿真实例验证了提出算法的有效性。     

不确定广义系统状态反馈控制的完整性设计

该文研究一类参数不确定广义系统具有完整性的状态反馈控制系统设计问题。目的是设计状态反馈控制律，使得广义闭环系统对所有允许的参数不确定性和任一状态传感器失效都正则，无脉冲且稳定。利用广义系统稳定性的有关结论，将不确定广义系统具有完整性的状态反馈设计问题转化为广义Riccati不等式的求解，最后通过数值算例说明该文设计方法的有效性。