高超声速飞行器弱抖振反演滑模控制律设计

针对具有严重非线性、多变量强耦合以及参数不确定性等特点的高超声速飞行器模型,提出基于反演控制的高超声速飞行器滑模控制方法,设计俯仰通道的控制律.对系统存在的复合干扰,采用自适应律在线调节,避免了不确定性上界未知对控制律设计的影响;通过引入非线性干扰观测器,降低滑模控制项的增益,继而削弱滑模控制带来的抖振.仿真结果表明,所设计的控制律能够实现对指令信号的良好跟踪,具有较快的响应速度,能够保证系统在不确定存在情况下的稳定性和鲁棒性.     

非线性模型预测控制在地形跟踪中的应用

运用非线性模型预测控制方法，设计了巡航弹地形跟踪控制器，提出了惩罚预测跟踪误差和控制输入的二次性能指标，通过使性能指标最小，产生最优非线性反馈控制律。结果表明，该控制器具有精确的跟踪性能。     

高超飞行器的非线性预测姿态控制

针对高超飞行器姿态动力学模型多约束、多变量耦合和非线性的特点,采用预测控制理论设计了时变自适应控制器.根据奇异摄动理论将复杂的动力学分解为快慢内外环动力学,直接对非线性系统伪线性化建模,把非线性优化问题转化为线性时变系统的次优化;将指标约束、输入约束、稳定约束转化为线性矩阵不等式(LMI)约束,在线滚动优化求解预测反馈控制律.结果表明,该控制方案保证了闭环系统的稳定性.     

带有终端视线约束的非光滑制导律设计

针对机动目标拦截中带有终端视线约束的制导律设计问题,应用非光滑控制方法,设计了连续的非线性制导律,可以实现视线转率和视线角偏差在有限时间内稳定.在制导律的实现中,应用高增益观测器进行制导信息的估计,通过对观测器状态进行扩张,完成了目标机动加速度的估计.对所设计的制导律进行了数值仿真,仿真结果表明所设计的非光滑制导律可以...     

基于滑模方法的自适应一体化导引与控制律设计

研究了寻的导弹的导引控制一体化设计问题。建立了俯仰通道的一体化导引与控制系统模型,并利用非线性状态变换将模型转化为标准形式;为处理系统中存在的非匹配未知有界不确定性,采用滑模控制方法设计了自适应的非线性一体化导引与控制律,该反馈控制律不但可以保证导弹精确命中目标,而且能保证导弹自身姿态的稳定性。导弹的六自由度非线性数值仿真结果验证了所提的导引控制一体化设计策略的正确性和可行性。     

远程制导炮弹非线性模型预测控制器设计

针对远程制导炮弹动力学模型多输入、多输出、多约束、非线性和快时变的特点,基于模型预测控制理论,设计了一种组合型非线性预测控制器.此控制器综合了2种非线性模型预测控制方法,一种方法以序列二次规划为在线优化算法求解最优控制律,另一种方法具有解析形式控制律.2种方法的合理组合克服了前一种方法的控制延迟和后一种方法没有考虑约束的缺点.将设计的控制器用于某制导炮弹滑翔段控制,仿真结果表明,该控制器控制效果较好.     

基于非光滑控制的三维制导律设计

针对机动目标寻的制导中带有终端角度约束的制导律设计问题,提出了基于非光滑控制的制导律设计方法。首先建立了飞行器与目标的三维相对运动模型,应用非光滑控制方法,设计非线性制导律,使齐次系统满足渐近稳定和齐次度为负的条件,达到终端角度要求。其次,应用高增益观测器对制导信息进行估计,通过对观测器状态进行扩张,完成目标机动加速度的估计。最后,对所设计的制导律进行了数值仿真,校验了设计方法的有效性。     

两个非线性系统Hopf分岔的状态反馈控制

本文简单介绍了Hopf分岔理论,对于Van der pol振子和一个发生亚临界Hopf分岔的二阶非线性系统分别设计了具有可变增益的状态反馈控制器,利用Lyapunov稳定性定理证明了在该控制器作用下,可以消除非线性系统的Hopf分岔现象,保证系统的渐近稳定,控制器与系统参数的变化范围无关,数值仿真也表明了这种控制方法的有效性.因此,对于发生Hopf分岔的非线性系统,可以通过设计合适的状态反馈控制器去消除 Hopf分岔,维持系统的渐近稳定,而不仅是延迟分岔的出现,扩大系统稳定运行的范围.     

火箭炮位置伺服系统模糊自适应滑模控制

针对火箭炮位置伺服系统强耦合、变负载、非线性的特性,提出了一种具有积分滑模面的模糊自适应滑模控制方法。为了使控制律不依赖对象的精确数学模型,利用模糊系统的万能逼近原理,设计了一个模糊系统,实现了理想控制律的逼近。为了抑制滑模抖振,设计了基于切换增益的自适应律,实现了系统参数的动态调节。仿真研究表明,该方法不仅保证了系统的动、静态品质,有效削弱了控制信号的抖振,而且对参数的不确定性具有较强的鲁棒性。     

一种快速非线性模型预测控制律研究

为滑翔增程弹设计了一种滑翔控制律,在考虑其非线性、状态约束和控制舵偏角幅值约束的情况下,针对滑翔控制过程中采样周期短,系统动态变化快的特点,采用直接多重打靶法和实时迭代策略来缩短非线性模型预测控制中递推优化的计算时间,并应用预先优化策略避免反馈控制延迟.仿真结果表明,该控制器的控制律求解时间小于采样周期,能满足滑翔增程...     

基于时间次优补偿的齿隙非线性系统的切换控制

以伺服系统为研究对象,提出了ー种针对齿隙非线性的切换控制方法。在正常情况下采取线性控制,而在齿隙期间则采用基于时变滑模平面的时间次优控制;给出了ー种监督控制机制,使系统能够选择合适时机由线性控制切换至时间次优滑模控制,保证整个系统为有界输入有界输出（BIBO)稳定。理论分析和仿真研究表明.:该方案能够有效地消除由齿隙引起的冲击干扰,同时提高了控制器的鲁棒性。     

飞机自动着陆的模糊控制系统设计

使用反馈线性化与改进的模糊控制方法设计飞机纵向自动着陆控制系统.通过状态变换输出与新输入间的线性微分关系使非线性飞机方程反馈线性化,将原非线性系统解耦为一个一阶和一个二阶线性系统.同时,采用带优化修正函数的无量化模糊控制器,使系统能在比较粗糙的初始规则基础上自动寻找较理想的控制规则.其纵向着陆仿真研究,主要考虑下滑段和拉平段.仿真表明,该控制系统能满足纵向着陆误差要求,具有良好的动、静态特性和鲁棒性.     

具有输入齿隙的一类非线性系统自适应控制

针对具有输入齿隙的一类非线性系统,设计了两种自适应控制器.将具有动态、非平滑特性的齿隙非线性模型线性化,等价为具有有界建模误差的全局线性化模型.针对具有未知输入齿隙、参数不确定以及未建模动态和扰动的情况,分别设计了一种自适应控制器和自适应鲁棒控制器.前者能实现闭环控制系统渐近跟踪稳定,但存在剧烈抖振而无法进行实际应用;...     

简单自适应鲁棒飞行重构控制律研究

提出一种基于简单自适应控制的重构控制律设计方法，用于提高飞行重构控制系统的鲁棒性和抗干扰性。针对故障飞行控制系统，设计了一种包含一个基本控制器和一个简单自适应控制器的重构控制器。在基本控制器中，应用具有预定稳定度的线性二次型指标最优控制，以改善系统的稳定性；在简单自适应控制器中，引入并联前馈补偿器，保证故障飞行控制系统满足正实性要求，并将其转化为同时镇定问题，利用YALMIP工具箱进行了求解。以某型飞机侧向飞行控制系统为例，针对系统参数变化和承受有界干扰情况，对所提出的方法进行了仿真分析，结果表明该重构飞行控制系统在跟踪参考输入信号时具有较好的鲁棒性和较强的适应能力。     

大气层内导弹变质心轨道控制

研究了大气层内旋转导弹的变质心轨道控制问题.建立了内部带有2个可移动质量块的系统运动方程,应用线性系统理论论证了轨道控制的必要性,提出了制导控制中导航比的选取原则.结合旋转弹变质心制导控制系统的运行特性设计了系统的制导控制律,计算滑块的命令位置来产生期望的系统质心偏移,达到改变导弹飞行弹道的目的.典型弹道的非线性仿真证明了该控制器可有效控制旋转弹的飞行轨道.     

制导炮弹离散自适应滑模控制器设计

针对存在参数误差的制导炮弹,提出了一种离散自适应滑模控制器。考虑到制导炮弹姿态控制系统模型存在的非线性、耦合问题,基于反馈线性化方法将系统离散化,并设计了制导炮弹离散滑模控制器。为减小离散系统中与参数误差对应的准滑模切换带宽度,设计了带死区的参数自适应更新规律,利用李亚普诺夫理论证明了闭环不确定系统的稳定性,使得控制系统具有较强的鲁棒性。仿真结果表明,所设计的控制器能有效地处理含有较大程度气动不确定性的问题,具有较好的跟踪控制性能。     

全电坦克双向稳定系统自适应积分鲁棒控制

针对全电坦克双向稳定系统具有复杂的强非线性、强耦合性、强参数时变性等特点,提出了一种基于误差符号积分鲁棒反馈的坦克双向稳定系统自适应积分鲁棒(AIR)控制设计方法。考虑全电坦克双向稳定系统为一个耦合性的、非线性的、不确定性的动力学系统,建立面向真实的全电坦克双向稳定系统机电一体化解析动力学模型;基于Backstepping法融合自适应的思想,引入辅助误差信号设计了AIR控制器,有效衰减系统的未建模扰动;所设计的AIR控制器不需要预先知道未知扰动的上界,而是通过自适应的方法不断更新以获取其上界,降低了其工程应用的保守性;基于Lyapunov理论分析,在连续控制输入下可以保证坦克双向稳定系统获得渐进跟踪性能。通过Recurdyn-Simulink的仿真对比试验,验证所提方法的有效性。     

Finite-time State Feedback Stabilization Method for a Class of Flexible Manipulators

Aimed at the finite-time stabilization problem of a class of flexible manipulators,a finite-time state feedback stabilization controller was proposed in this paper.Firstly,the nonlinear model of flexible manipulators was transformed into linear system through the exact state feedback linearization,and then using the finite time stabilization control method of the linear system,a finite-time state feedback stabilization controller was designed for the flexible manipulators.Furthermore,it was proved that all ...     

基于反馈线性化的无人机盘旋控制器设计

针对经典 PD 算法无法保证闭环系统在大范围内的稳定性的问题,提出一种基于反馈线性化的无人机盘旋控制器设计方法。在考虑滚转角响应特性的条件下建立了无人机盘旋飞行的非线性动力学模型,在此基础上基于反馈线性化方法设计了非线性盘旋控制器,以保证闭环系统的全局渐进稳定,并通过Matlab/Simulink中将盘旋控制器加入模型进行仿真。仿真结果证明：相比于线性盘旋控制器,非线性盘旋控制器可得到更好的动态响应特性,其抵抗风干扰的能力也明显优于线性盘旋控制器。