基于输出重定义的导弹自动驾驶仪设计

尾控型(STT)导弹由舵面到过载的传递函数是非最小相位、零动态不稳定.传统的非线性设计方法,如反馈线性化控制,对象逆控制不能直接用于导弹自动驾驶仪的设计.文中通过输出重定义方法,设计合理的控制参数,稳定了系统的零动态,并将对象逆方法应用于自动驾驶仪设计.仿真结果表明,所设计的控制器,实现了过载跟踪,具有良好的稳定性能和动态性能.     

基于干扰观测器的空天无人飞行器鲁棒飞行逆控制器设计

文中介绍了在高超音速条件下,基于干扰观测器和非线性动态逆控制的方法,对飞行器姿态控制系统的稳定性的研究.首先,根据时标分离的原则,采用动态逆方法设计快回路和慢回路控制器;然后,给出了具有鲁棒稳定性能的干扰观测器控制方案,以克服模型本身的不确定性和外干扰等对系统稳定性的影响.     

自主水下航行器非线性鲁棒动态逆姿态控制系统设计

为了解决消除或减小动态逆控制中逆误差对控制系统性能的影响,针对自主水下航行器(AUV)姿态控制系统,设计一种鲁棒动态逆控制器,利用动态逆控制方法可以直接对非线性系统实现精确线性化的特点,将AUV姿态控制系统等效成一个含有不确定性但已经解耦的线性系统,采用H_∞回路成形方法进行设计。通过数学仿真,考虑模型参数以及水动力参数不确定性的情况下,该方法在一定程度上有效地抑制了逆误差的影响,使控制系统具有较强的鲁棒性。     

基于动态逆的无人机飞行控制律设计

针对无人机机动飞行时系统呈现为非线性和高耦合的特点,提出一种采用动态逆控制无人机内回路的设计方法。通过数学解析的方法直接解算出逆模型,消除系统的非线性因素和实现各通道解耦,并结合无人机飞行控制时频域控制需求,给出了样例无人机过载和滚转角控制外回路设计结果。样例无人机非线性环境中的仿真结果表明:基于动态逆的滚转角和过载控制器的时频域品质能满足无人机的飞行控制需求。     

基于动态逆的飞行器非线性鲁棒控制系统设计

将动态逆理论应用于飞行器控制系统设计中,设计非线性鲁棒控制器。首先进行动力学建模,然后基于动态逆理论设计非线性鲁棒控制器并给出仿真结果。仿真结果表明,与传统设计方法比较,该控制器具有较好的动态品质和较强的鲁棒性。     

远程飞航导弹的非线性控制系统设计

本文首先根据两个原则,把巡航导弹非线性运动模型处理成一种块对角结构,并由此定义了块对角非线性系统和它的逆解.然后应用微分几何反馈线性化理论,提出了一种由逆解所组成的块对角控制器的设计方法.接着,本文对巡航导弹进行了块对角控制器设计,取得了成功.通过仿真表明,该方法设计的系统具有良好的性能,而且有着广泛的应用潜能.     

直接力/气动力复合控制非线性控制律研究

针对直接力／气动力复合控制非线性弹体模型，通过单通道的设计和仿真，进行了非线性控制律的验证。控制律是在反馈线性化（非线性动态逆）的基础上结合模糊控制和神经网络——FCMAC的优点，采取的一种鲁棒自适应方法，对导弹的非线性模型进行了控制器的设计。仿真结果表明了该控制方案的可行性。     

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。     

基于自适应模糊神经网络的反舰导弹非线性控制算法

提出了一种综合运用动态逆、模糊神经网络和滑模控制的非线性控制方法.首先运用动态逆理论对非线性系统进行近似线性化,利用具有在线学习能力的模糊神经网络来抵消系统的误差,建立了基于自适应模糊神经网络的控制结构,根据李雅普洛夫稳定理论导出了网络权值的自适应调整规则,用滑模控制和鲁棒控制分量保证了系统的鲁棒性.并将该非线性控制算法用于某型侧滑转弯导弹的控制系统设计.仿真结果表明,这种方法能有效消除扰动的影响,提高导弹过载控制系统响应的精度.     

一种基于自适应模糊系统的导弹自动驾驶仪设计方法

针对导弹非线性不确定系统,提出了基于动态逆方法及模糊自适应理论的导弹自动驾驶仪设计方法.基于导弹的非线性模型设计了快、较慢回路的动态逆控制器以实现其非线性解耦,将系统不确定性和外界干扰引入到较慢回路中.根据系统跟踪误差在线调整模糊系统权值,使其一致逼近导弹较慢回路的非线性函数.设计了在模糊系统的最小逼近误差上界未知情况...     

平面两自由度变形机翼的动力学建模与控制

研究一种两自由度平面变形机翼的动力学建模与控制问题。采用分析力学Lagrange方法建立了变形机翼多刚体动力学模型,模型考虑了机翼前缘所受到的空气动力载荷和外部弹性蒙皮等因素。由于变形机翼是一个强耦合、冗余驱动的非线性多输入多输出系统,采用伪逆法设计冗余驱动系统的控制分配器,采用动态逆方法实现系统精确线性化及两自由度的解耦控制,并与传统PID方法相结合构成了冗余驱动变形机翼的控制系统。通过ADAMS动力学仿真,对所建立的动力学方程进行了模型验证,并通过Matlab控制系统仿真,测试了系统的控制性能。研究结果表明,将Lagrange方法、伪逆法、动态逆控制、传统PID方法相结合可以有效解决平面两自由度冗余驱动变形机翼的动力学与控制的基本问题。     

基于神经网络的控制力矩陀螺自抗扰解耦控制

针对Model750控制力矩陀螺(control moment gyroscope,CMG)的耦合及扰动问题,提出一种基于径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络逆系统和线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)的控制力矩陀螺复合解耦控制方法。利用神经网络的非线性逼近能力构建逆系统并与原系统串接,将原系统解耦成2个等效的伪线性子系统;采用线性扩张状态观测器估计等效系统的残余耦合项和扰动项加以补偿,并与比例微分(proportion differentiation,PD)控制器形成闭环以提高系统的动态控制性能。对提出的控制方法与PID-RBF逆控制方法进行仿真对比,结果表明:该方法可有效实现Model750系统的解耦,具有更好的动态控制性能和鲁棒性。     

基于动态逆的复合控制导弹H∞最优输出跟踪控制

针对姿控式直接力/气动力复合控制导弹,提出一种基于动态逆的H_∞最优输出跟踪控制方法。该方法考虑了复合控制导弹的非线性因素,将动态逆回路作为控制系统的内环以抵消系统的非线性因素,同时考虑系统实际存在的参数不确定性以及外部干扰,将鲁棒控制器作为外环以提高整个系统的鲁棒性。其中鲁棒控制器将传统的H_∞控制与最优输出跟踪控制相结合,既能有效地抑制干扰,降低系统对参数摄动的敏感程度,又能提高系统的跟踪性能。仿真结果表明,复合控制系统具有较强的抗干扰能力,在保证系统稳定的同时,也达到满意的控制效果。针对姿控式直接力/气动力复合控制导弹,提出一种基于动态逆的H_∞最优输出跟踪控制方法。该方法考虑了复合控制导弹的非线性因素,将动态逆回路作为控制系统的内环以抵消系统的非线性因素,同时考虑系统实际存在的参数不确定性以及外部干扰,将鲁棒控制器作为外环以提高整个系统的鲁棒性。其中鲁棒控制器将传统的H_∞控制与最优输出跟踪控制相结合,既能有效地抑制干扰,降低系统对参数摄动的敏感程度,又能提高系统的跟踪性能。仿真结果表明,复合控制系统具有较强的抗干扰能力,在保证系统稳定的同时,也达到满意的控制效果。     

倾斜转弯导弹的分散自适应滑模解耦控制方案

针对倾斜转弯(BTT)导弹大迎角飞行状态下,3通道间较强的运动、气动、惯性耦合,提出了一种BTT导弹分散自适应滑模解耦控制方法。根据分散控制思想,将BTT导弹控制系统表示为由3个关联子系统组成的大系统。为每个子系统设计仅依赖局部测量信息的模型参考自适应滑模控制器。考虑到通道间关联的影响,设计协调回路并调整局部分散控制器的参数,保证大系统的全局渐近稳定同时实现解耦控制。自适应滑模控制器对建模不确定性、大迎角下的气动参数变化具有更强的适应性和鲁棒性。仿真结果表明,系统对机动指令的跟踪效果良好,满足BTT控制的要求。     

基于动态逆理论的自旋弹控制方法

针对自旋弹存在的非线性耦合特性,研究了以时标分离方法进行分段设计的动态逆理论解决途径.根据系统的变量快慢区分子系统,采取层叠结构设计控制器对分系统进行单独设计,并考虑实际应用中存在的具体实现问题,得到了过载驾驶仪控制器的基本结构.引入实际系统延迟及噪声等因素由dSpace与三轴转台进行了验证性试验,得出了具有工程应用价值的控制器设计方法.     

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.     

多导弹协同作战制导律研究

为了增强多枚反舰导弹协同作战时的突防和打击能力,提出了一种由弹目距离协同制导律和视线角速度收敛制导律两部分组成的多导弹协同制导律。综合多枚导弹的弹目距离信息,设计了期望弹目距离。基于比例导引律建立了导弹目标相对运动非线性模型,采用时标分离原理将其分为快变子系统和慢变子系统,然后采用动态逆系统理论将2个子系统反馈线性化,基于线性系统理论设计了能够实现多弹弹目距离趋于期望弹目距离的制导律。为了保证各导弹顺利地协同攻击目标,在飞行末段,采用有限时间控制理论设计了在弹目距离逐渐缩小的过程中视线角速度在有限时间内快速收敛到零的制导律。仿真结果表明:采用该协同制导律能够使多枚导弹以期望的弹目距离同步接近目标,最后几乎同时命中目标,有效地实现了弹目距离和攻击时间的协同。     

超高速同步摄影机驱动系统的研究

研究了由磁悬浮电动机驱动的超高速同步摄影机调速系统.针对系统的非线性和强耦合特性,应用多变量非线性解耦控制理论,将系统解耦为转矩子系统和径向力子系统,通过综合,使得这两个线性子系统具有满意的动态响应,实现了转子的自悬浮,并具有极高的转速,能够满足高性能超高速同步摄影机的驱动要求.     

一种改进的微型飞行器非线性动态逆解耦控制研究

针对微型飞行器在低雷诺数条件下具有明显的非线性、非定常及强耦合的特性,研究了一种改进的非线性动态逆与比例积分相结合的MAV非线性解耦控制方法。首先,应用奇异摄动理论对MAV进行时标分离,研究快、慢状态子系统的控制器设计;其次,将比例积分环节引入控制器中,以消除非线性对消误差带来的影响;最后,对系统进行了仿真验证,仿真结果表明非线性动态逆与比例积分结合的方法能够有效实现MAV的解耦控制,具有实用价值。