三电平有源电力滤波器的非奇异终端滑模电流跟踪控制

为了提高电流跟踪的快速收敛性和准确性,提出采用非奇异终端滑模对三电平有源电力滤波器(active power filter,APF)的指令电流进行跟踪控制.对指令电流的d、q轴分量分别设计非奇异终端滑模面与控制律,使得补偿电流能在有限时间内收敛到指令电流,并从理论上证明了其稳定性.仿真实验验证了该控制方法能有效地抑制电网中的谐波电流,与传统的三角波比较控制和常规滑模变结构控制方法相比,所提出的控制策略具有更好的谐波抑制性能.     

基于终端滑模的移动机器人轨迹跟踪控制

分析了具有不确定性非完整约束移动机器人系统的轨迹跟踪问题。在运动学模型分析的基础上,利用非奇异终端滑模技术,提出了一种新的轨迹跟踪控制算法,该算法消除了传统滑模控制带来的奇异问题。基于后退方法的思想设计系统状态变量,将系统分解为低阶子系统处理,简化了控制律的设计。结合Lyapunov方法,证明了在该控制律作用下,对满足一定速度条件的期望轨迹,移动机器人完全能够实现轨迹跟踪。仿真实验结果表明了该方法的有效性。     

双臂空间机器人的固定时间轨迹跟踪控制

针对双臂空间机器人轨迹跟踪控制问题,考虑系统跟踪误差收敛时间易受初始状态影响,提出与初始状态无关的固定时间非奇异快速终端滑模控制策略. 基于固定时间稳定性理论,设计改进的固定时间非奇异快速终端滑模面. 该滑模面解决了终端滑模控制的奇异问题,使得系统跟踪误差在远离、接近原点时均有较快的收敛速度. 为了削弱滑模控制存在的抖振现象和提高趋近阶段的收敛速度,提出改进的固定时间趋近律,应用李雅普诺夫理论证明闭环系统的固定时间稳定. 以双臂空间机器人为被控对象进行对比仿真,结果表明,所提控制策略具有更高的控制精度、更快的收敛速度和更强的鲁棒性.     

履带式移动机械臂的自适应模糊滑模控制

针对非线性及不确定性复杂环境下非完整移动机械臂控制系统,提出了一种基于自适应模糊控制和非奇异终端滑模控制相结合的轨迹跟踪控制方法。该方法在对非完整移动机械臂建立动力学模型的基础上,采用模糊高斯基函数神经网络的非线性逼近性能,优化补偿常规方法在移动机械臂系统中难以解决的系统未知参数不确定性,并通过应用非奇异终端滑模控制来消除未知外界干扰和模糊控制逼近误差对系统的影响,提高了系统的鲁棒性和控制性能。应用Lyapunov稳定性理论,证明了控制系统的稳定性,仿真试验结果验证了该方法的有效性和优越性。     

BTT导弹俯仰-偏航通道变结构控制律设计

提出了一种新的时变模型参考变结构控制方案,设计了某型ＢＴＴ导弹俯仰偏航耦合通道自动驾驶仪控制律。该方案能有效地解决ＢＴＴ导弹通道间强烈的耦合现象,适应气动参数大范围变化,改善自动驾驶仪的动态性能和稳定性。     

永磁直驱风力发电系统最大风能捕获滑模控制

针对永磁直驱风力发电系统实现最大风能捕获的问题,提出一种高阶非奇异终端滑模控制策略.根据永磁直驱风力发电系统的非线性模型,基于最佳转矩跟踪的最大功率点跟踪(maximum power point tracking)方法,将高阶非奇异终端滑模控制应用于永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator)设计转矩控制器和电流控制器,实现永磁直驱风力发电系统的无风速传感器最大功率点的快速跟踪和稳定控制.仿真结果验证了所提出的控制方案的有效性.     

双连杆柔性臂自适应模糊滑模控制

为使控制系统在负载和杆长变化时仍能快速、准确地跟踪期望轨迹,基于奇异摄动模型将双连杆柔性臂系统分解为慢变、快变2个子系统,提出了一种慢变子系统采用自适应模糊滑模控制、快变子系统采用最优控制的混合控制方法。其中自适应算法在线估计未知参数,模糊控制用来抑制由滑模控制引起的振动。仿真结果表明,该方法不仅能实现柔性臂轨迹的快速、准确跟踪,而且能有效地抑制弹性振动,并且对系统参数的变化具有较强的鲁棒性。该方法的特点是对系统中各个等效的摄动参数分别进行自适应估计和补偿,因而控制算法简单,易于工程实现。     

考虑前馈作用的BTT导弹自动驾驶仪设计方法研究

针对BTT导弹自动驾驶仪的设计要求,文章提出了一种考虑前馈作用的导弹自动驾驶仪控制器设计方法。基于该型导弹三通道弹体数学模型,建立了自动驾驶仪控制系统数学模型。应用增益技术和递推设计方法,并基于过载稳定跟踪控制的设计要求,提出了一种全局非线性稳定控制策略,设计了连续的非线性自动驾驶仪,解决了该导弹俯仰通道的前馈问题;对于偏航通道,通过设计三通道协调控制律,将有前馈的自动驾驶仪设计问题转化为无前馈的设计问题;同时也利用滑模变结构控制原理解算出了横滚通道的舵偏角指令。数字仿真结果表明,所设计的自动驾驶仪控制系统可有效克服前馈问题所产生的稳态误差以及不确定性因素的影响,同时也提高了跟踪精度,并具有良好的动态特性和稳态品质。     

水下机器人-机械手系统非奇异终端滑模控制

针对复杂集总干扰下水下机器人-机械手系统的轨迹跟踪控制难题, 提出基于时延估计的非奇异终端滑模控制方法. 该方法以时延估计为基础架构,利用非奇异终端滑模控制的强鲁棒性, 实现复杂集总干扰下系统高性能的轨迹跟踪控制. 受益于时延估计无需动力学模型的特性和非奇异终端滑模控制的强鲁棒性, 所提算法具有优异的控制性能、良好的鲁棒性和工程易用性. 以实验室搭建的一型水下机器人-机械手系统为研究对象, 展开9自由度数值仿真和7自由度水池试验研究, 结果表明：在未知复杂集总干扰下, 利用相同的控制增益, 所提控制方法相对传统时延估计控制可以保证更优的综合控制性能, 前者系统末端定位精度为0.038 m, 而后者仅为0.067 m.     

攻击时间和攻击角度控制的非奇异终端滑模制导律

为提高导弹的突防能力并增强毁伤效果,对导弹攻击时间和攻击角度控制问题进行了研究,以导弹和目标相对运动模型为基础,提出了一种非奇异滑模导引律.利用成型理论设计了以时间多项式描述的、同时满足攻击时间和攻击角度约束的导弹视线角表达式.采用优化方法确定表达式系数.由于非奇异终端滑模理论具有使滑模面能够在有限时间内快速收敛的特点,故利用该理论构造关于视线角误差的滑模面,设计了一种无奇点的攻击时间和攻击角度控制制导律.该制导律可使导弹的实际视线角按照设计的理想视线角变化,使导弹满足攻击时间和攻击角度的双重约束.通过理论分析,证明了该制导律满足Lyapunov稳定性条件,能够实现攻击时间和攻击角度控制且不存在奇点.在多种情形下对所设计制导律进行了数值仿真.仿真结果表明,采用该制导律可在不同条件下有效实现导弹的攻击时间与攻击角度控制,与现有文献相比具有一定优势,当存在一定程度的外界干扰时仍能完成攻击时间和攻击角度控制.     

Adaptive Sliding Mode BTT Autopilot for Cruise Missiles with Variable-Swept Wings

In this paper, an adaptive sliding mode method was proposed for BTT autopilot of cruise missiles with variable-swept wings. To realize the whole state feedback, the roll angle, normal overloads and angular rates were considered as state variables of the autopilot, and a parametric sliding mode controller was designed via feedback linearization. A novel parametric adaptation law was put forward to estimate the nonlinear timevarying parameter perturbations in real time based on Lyapunov stability theory. A sliding mode boundary layer theory was adopted to sroooth the discontinuity of control variables and eliminate the control chattering. The simulation was presented for the roll angle and overload commands tracking in different configuration schemes. The results indicated that the controlled system has robust dynamic tracking performance in condition of the large-scale aerodynamic parametric variety resulted from variable-swept wings.     

倾斜转弯导弹自动驾驶仪设计中的前馈问题研究

针对倾斜转弯（ＢＴＴ）导弹自动驾驶仪设计，提出了一种新的解决前馈问题的方法．该方法通过引入低通滤波器和静态补偿控制律解决ＢＴＴ导弹俯仰通道的前馈问题，通过设计三通道协调控制律解决偏航通道的前馈问题．最后，进行了数字仿真，得到满意的结果．     

飞行器滚动自动驾驶仪设计方法研究

本文根据经典控制理论所导出的约束条件,采用基于二次型性能指标的线性最优调节器的方法,设计了飞行器滚动自动驾驶仪.分析和数字仿真表明,这种方法对于数学模型中的高频影响具有较好的鲁棒性.     

高速再入导弹滚动通道抗扰设计的参数化方法

针对高速再入导弹的复杂动力学特性,将导弹滚动通道自动驾驶仪模型看作一个区间系统进行设计以适应模型参数的大范围变化.通过系统的鲁棒稳定性分析给出了使这个区间系统全局鲁棒镇定的状态反馈律的参数化表达形式,并通过对控制器自由参数的适当选取,使得在整个参数变化区间上扰动量对于输出的影响足够小.仿真结果表明,系统在气动系数大范围变化时仍能保证良好的性能.     

跟踪问题控制器设计的一种新方法及应用

本文提出一种模型跟踪控制器设计方法使得线性时不变装置输出对参考模型系统输出具有良对好的跟踪特性。根据这种设计方法形成的控制器由参考模型系统状态(或估计状态)的前馈和受控装置状态(或估计状态)的反馈两部分组成。前馈增益和反馈增益计算简单且设计过程高度程序化。使用这种方法设计BTT导弹自动驾驶仪获得了满意的结果。     

Design and Simulation of BTT Missile with High-Aspect-Ratio Wing Robust H∞Autopilot

For the strong coupling among the channels of bank-to-turn (BTT) missile with high-aspect-ratio wing, an autopilot is designed with a two loop control structure robust autopilot design methods. By the inner loop design, the question of pole-zero cancellation is solved, and the stabilization of structured uncertainty is achieved. Through the outer loop of H∞ controller design, the flying performance and robustness can be guaranteed. The nonlinear simulation results show that the autopilot designed has perfect time domain response, and can suppress bad influence of the inertial and kinematics couplings. It can make the missile fly stably in the large flying areas. The control is very effective.     

Decoupling of BTT Missile Using Rolling Actuator

In order to reduce the coupling between pitch, yaw and roll channels of the bank -to-turn (BTT) missile caused due to missile body roll. A new structure actuat or for reducing the coupling of BTT missiles is studied. The new structure actua tor can roll independently along the longitudinal axis of the missile. The actua tor instead of airframe needs to steer when controlling BTT missile roll. So the rolling speed of main airframe and thus the coupling of missile introduced by a irframe rolling are reduced. ...     

依据飞行器飞行条件优化设计自动驾驶仪参数的方法

定点设计和多点拟合是利用增益调度法进行飞行器控制回路设计的一种方法,针对增益调度设计方法中存在的计算量大问题,给出了以线性规划为基础优化设计自动驾驶仪参数的方法和设计流程,该方法克服了原有设计方法中人工试凑较多的弊端,降低人为因素对设计工作的影响,缩短了设计时间,实现了设计工作程序化、自动化,减轻了自动驾驶仪研究者设计与计算工作量,为综合时变控制系统提供一种有效的工程方法,通过对某型飞行器滚动回路的自动驾驶仪设计及数学仿真研究,验证了方法的正确性和可行性。