基于动态输出反馈的挠性航天器主动振动抑制

针对航天器三轴同时姿态机动时挠性附件的振动抑制问题,提出了基于动态输出反馈控制的主动振动抑制方法。采用拉格朗日方法和四元数参数化建立了挠性航天器的非线性模型。利用航天器姿态控制问题固有的无源性,设计了1种仅利用姿态四元数而无需以角速度测量、挠性变形位移及速率测量作为反馈的动态控制规律,并采用压电作动器来抑制挠性结构的振动。基于Lyapunov方法证明了所设计的动态控制器保证了姿态的渐近稳定和模态的振动的衰减。仿真结果表明了所提出的控制方法的可行性和有效性。     

无人机全电刹车系统设计

为了提高无人机现有刹车系统的刹车性能和刹车效率,针对无人机全电刹车系统进行设计。与传统的液压刹车系统进行对比,简要分析了全电刹车系统的刹车原理和结构特点;特别针对全电刹车系统的关键技术即电作动机构进行深入的分析和研究,给出了相应的设计计算方法。对刹车控制盒设计采用了先进的基于最佳滑移率的模糊控制方式,并利用仿真软件MATLAB中的SIMULINK工具建立了整个系统的控制模型,仿真结果表明此控制律的设计还是比较成功的,刹车过程平稳,刹车效率较高。     

不确定时滞系统的指数稳定保代价可靠控制

针对一类含有时变时滞的不确定参数系统,研究了在执行器发生故障情况下系统指数稳定保代价可靠控制器设计问题。系统的性能函数是含有指数项和故障输入项的积分二次型函数。经过适当的状态变换,将原系统的指数稳定保代价可靠控制问题转化为另一个等价系统的保代价可靠控制问题。根据Lyapunov稳定性理论,得到了系统存在指数稳定保代价可靠控制器应满足的一个矩阵不等式,进一步将这个矩阵不等式转化为线性矩阵不等式(LMI),并给出了系统的保代价表达式。利用论文方法设计的控制器能够使得时滞系统对于任意允许的不确定量以及执行器故障都保持鲁棒可靠指数稳定,并且使系统具有保代价的性能指标。仿真结果表明了该控制器设计方法的有效性。     

不确定时滞系统多目标约束下的满意容错控制

针对一类具有不确定参数、干扰输入和时滞特性的非线性系统,研究了当执行器发生故障时的满意容错控制问题。在更实际、更一般的执行器连续增益故障模型下,采用一种含有时滞记忆的状态反馈控制律,分析了鲁棒稳定性能与H∞指标的相容性,并在相容指标约束下,给出了鲁棒H∞满意容错控制器存在的充分条件和设计方法。仿真算例验证了该方法的有效性。     

执行器饱和离散时间线性系统鲁棒稳定性

针对含执行器饱和离散时间线性参数依赖系统,分别采用独立的、仅参数依赖、同时参数和饱和依赖的二次李亚普诺夫函数方法去估计其不变吸引域,分别导出系统有着不变吸引椭球的以线性矩阵不等式(LMIs)表述的充分性条件。为得到保守性小的估计,分别提出了以上述LMIs作约束的相应优化算法。最后,算例显示同时参数和饱和依赖李亚普诺夫函数处理法所得结果的保守性较之其它两法要小。     

具有饱和执行器跳变系统的鲁棒模型预测控制

针对一类具有饱和执行器的不确定离散Markov跳变系统,提出鲁棒模型预测控制器设计方法。为便于工程应用,考虑被控跳变系统各模态下的动态系统参数以及各模态间的跳变转移模态均存在不确定性的情形,这些不确定性均以凸多面体的形式给出。预测控制器的求解通过在每一个采样时刻优化无穷时域的最坏二次性能指标实现,该预测控制序列在每个采样时刻表现为具有饱和特性的状态反馈控制律,从而使得所形成的闭环系统鲁棒均方稳定。为方便求解,将控制器的求解转化为以线性矩阵不等式形式给出的正半定规划(SDP)问题。数值示例验证了所提方法的有效性。     

Robust reliable H∞ control for discrete-time Markov jump linear systems with actuator failures

The robust reliable H∞ control problem for discrete-time Markovian jump systems with actuator failures is studied. A more practical model of actuator failures than outage is considered. Based on the state feedback method, the resulting closed-loop systems are reliable in that they remain robust stochastically stable and satisfy a certain level of H∞ disturbance attenuation not only when all actuators are operational, but also in case of some actuator failures, The solvability condition of controllers can be equivalent to a feasibility problem of coupled linear matrix inequalities （LMIs）. A numerical example is also given to illustrate the design procedures and their effectiveness.     

基于速率限制舵机的II型PIO预测方法研究

为预测由于速率限制舵机引起的II型PIO,根据速率限制舵机的特点,建立了简化的速率限制舵机模型,在时域内对其动态特性进行了仿真分析,针对速率限制舵机非线性的特点,采用了描述函数法来研究闭环系统的特性,推导了饱和速率限制舵机的描述函数模型,研究了Gap准则预测II型PIO的具体方法。最后,通过一个简单的算例,介绍了这种预测方法的整个过程。该方法简便明晰,为非线性人机闭环系统的PIO预测提供了一种参考。     

离心式作动器及驱动系统研究与实现

作动器系统作为直升机结构响应主动控制系统（ACSR）执行元件的重要核心部件,其控制性能 直接关系到振动的抑制效果。本文研制了一套基于永磁无刷直流电机驱动的离心式作动器原理样机,详细 阐述了系统组成及工作原理,论述了作动器输出力频率、幅值和相位的调节方式。依据离心式作动器的原 理建立了偏心块的输出力方程,选取了 MAXON 公司生产的 EC60 flat 411678 无刷电机作为驱动源。设计 了作动器伺服控制系统,针对功率驱动中的隔离 DC/DC、自举二极管、自举电容、电流驱动能力及母线支 撑电容等关键参数进行了详细设计。通过实验验证,电机转速误差最终被控制为 1%以内,位置响应时间 小于 50mS,振动抑制在 0.0015g 以下,取得了较好的控制性能,为离心式作动器系统在直升机平台的应用 奠定了基础。     

一种新型人工肌肉驱动机理与仿真研究

为了满足机器人驱动器宽范围速度输出,大的负载能力,高的输出精度等要求,提出了一种新型的人工肌肉驱动器。分析了这种人工肌肉的驱动机理,并对其进行了动力学建模与仿真。仿真结果表明,系统存在两种运行状态,在连续动态运行状态,最大速度可达到31mm/sec,最大的输出力达到150N,单步位移13.3μm以内;在准静态,最大速度可达到17.5mm/sec,输出力达到120N,单步位移11.8μm以内。系统的自锁力可达500N。同时分析了输入信号频率、负载、信号类型、相位等对系统输出速度的影响。研究结果表明该人工肌肉具有良好的驱动性能,为下一步物理样机的研制提供了很好的基础。