编队航天器构型重构过程中的期望轨迹跟踪控制

针对编队航天器构型重构过程中期望轨迹跟踪控制问题,推导了参考模型输出跟踪控制律,给出了控制律求解方法;应用多项式插值原理给出了直线逼近、定点悬停以及快速绕飞等典型飞行模式下期望轨迹的数学描述;将航天器轨道相对动力学方程作为被控对象,将期望轨迹的数学描述作为参考模型,设计了一种将被控对象的状态反馈和参考模型的状态前馈结合的组合控制器.数值仿真验证表明该控制器性能优良,误差收敛快,跟踪精度高,具有一定的理论研究价值,同时对工程实际也具有指导意义.     

基于回路成形的鲁棒增益调度控制器设计

针对目前基于线性变参数系统的增益调度控制设计中存在的控制结构复杂性问题，提出一种基于回路成形的简单且易实现的增益调度控制结构.在此基础上，提出一个鲁棒增益调度控制设计方法.设计过程首先采用补偿器函数使得被控对象奇异值具有期望的形状，以保证被控对象的性能要求，然后利用小增益定理设计一个鲁棒控制器，得到具有良好性能的、结构简单的鲁棒增益调度控制器.最后针对一个化工过程，说明此方法的有效性.     

具有边界约束的多重形状变形方法

推广了基于内在形状插值的多边形渐变算法,提出了具有边界约束的多重形状变形方法.基于内在形状插值是公认的对2D形状插值具有良好效果,但是该算法仅适合于闭多边形的插值,不适合曲线形状的插值.通过在约束方程中引进边界控制条件得到适合一般曲线形状的插值算法,并利用具有指定边界约束的变换和形状插值器的构造,使该算法适合具有任意指定边界的多重2D曲线形状的混合变形.实验表明该算的视觉效果良好,可直接用于角色动画设计系统.     

带形状参数的二次TC-Bézier曲线

针对自由曲线曲面设计中的形状控制问题,以[1,sint,cost,sin2t]为基构造了一种带形状控制参数λ的二次TC-Bézier曲线,在0≤λ≤2范围内,可以通过调整λ的值来调整曲线的形状,并可以精确表示圆弧、椭圆弧等.给出了二次TC-Bézier曲线间的G1拼接条件及在曲面造型中的应用实例.试验表明:在形状参数范围内,二次TC-Bézier曲线位于二次Bézier曲线两侧,可以利用形状参数来调整曲线的形状,具有更大的灵活性.     

带形状参数曲线的最优参数取值问题研究

带形状参数的曲线中所带形状参数的取值通常是一个区间,但在实际问题中往往 需要确定形状参数的最优取值,以使得曲线具有良好的光顺性。针对这一问题,首先基于曲线 的光顺准则建立了一个求解带形状参数曲线最优参数取值的通用数学模型,然后给出了利用遗传 算法求解该模型的具体步骤,最后以两类带形状参数的曲线为例验证了所提出方法的有效性。     

带形状参数的二次TC-Bezier曲线

针对自由曲线曲面设计中的形状控制问题，以[1,sint,cost，sin^2t]为基构造了一种带形状控制参数A的二次TC-Bezier曲线，在0〈λ〈2范围内，可以通过调整A的值来调整曲线的形状，并可以精确表示圆弧、椭圆弧等。给出了二次TC-Bezier曲线间的G^1拼接条件及在曲面造型中的应用实例。试验表明：在形状参数范围内，二次TC-Bezier曲线位于二次Bezier曲线两侧，可以利用形状参数来调整曲线的形状，具有更大的灵活性。     

基于内在插值的多重形状渐变方法

推广了基于内在形状插值的多边形渐变算法,提出了具有边界约束的多重形状变形方法.通过在约束方程中引进边界控制条件得到适合一般曲线形状的插值算法,并利用具有指定边界约束的变换和形状插值器的构造,使该算法适合具有任意指定边界的多重曲线形状的混合变形,并给出了3D曲线形状边界约束的最优方程.通过2D形状渐变实验表明该算法的视觉效果良好.     

带形状参数的三次TC-Bézier曲线

针对自由曲线曲面设计中的形状控制问题,构造了带形状控制参数λ的三次TC-Bezier曲线.λ具有明确的几何意义,λ的值越大曲线越逼近控制多边形.同时证明了几种有实际应用价值的曲线(椭圆弧、花瓣)可以用带形状参数三次TC-Bezier曲线的形式精确表示.还给出了带参数三次TC-Bezier曲线间的G<1'>拼接条件及在曲面造型中的应用实例.造型实例表明,该曲线在计算机辅助几何设计中具有重要的应用价值.     

基于分数阶PID控制器的智能车控制

针对智能车高速行驶下对目标轨迹的快速跟踪要求,结合预瞄跟随理论设计了分数阶PID控制器(FOPID).分数阶PID比传统PID控制器多两个参数自由度,所以在设计过程中有更大的灵活性.利用改进Oustaloup数字实现算法,框图化实现分数阶PID控制器,通过遗传算法对IAE性能指标寻优整定FOC参数并应用于智能车被控系统...     

基于动力学等价的一种通用控制器的设计

在动力学运动方程的基础上,构建了一种系统状态观测器,该观察器能够精确估计被控对象的位置、速度和加速度而无需知道其数学模型。在此基础上,设计了一种通用控制器,该控制器通过系统运动的位置、速度和加速度的负反馈作用,把原被控对象的输出轨迹引导控制到期望的系统输出轨迹,能提高系统的控制品质和鲁棒性能。分析了PID控制器、内模控制器、状态控制器、预测控制器和鲁棒控制器的算法特性,指出这些控制器与所设计的通用控制器在动力学意义上具有等价性。     

The PDF shape control of the state variable for a class of stochastic systems

The shape control of probability density function (PDF) is an important subject in stochastic systems. The PDF-shaping control study has ranged from linear systems to non-linear systems. In this paper we present a PDF-shaping control technique which is useful for a class of non-linear stochastic systems. Controlling the PDF shape requires designing a controller to make the state PDF follow the goal PDF; it is actually to determine the gains of the controller. As we know, the stationary PDF of the state variable is equivalent to the solution of the Fokker–Planck–Kolmogorov (FPK) equation arising from the stochastic system driven with Gaussian white noise. After designing the controller, we derive the solution with some parameters to the corresponding FPK equation, and then solve out the parameters in the solution by the linear-least-squares method, therefore obtaining the gains of the controller. Finally, simulation experiments have been carried out to verify the effectiveness of the approach.     

复混沌系统的稳态控制

混沌系统的多稳态具有复杂性和非预期性,引起了人们的极大关注,如何针对混沌系统进行稳态控制还没有有效的方法.混沌吸引子是复混沌系统典型的动态特性.本文的主要目标是选择合适的控制方法使复混沌系统在预定的位置范围获得期望的稳态吸引子.本文即针对复混沌稳态吸引子的控制问题,提出了分段函数控制器和比例正弦函数控制器,分别用于实现稳态吸引子的位置控制和形状控制,其中混沌吸引子的位置由分段函数的间隔控制,混沌吸引子的形状由系统参数或正弦函数控制.这两种控制器简单可行,易于实现.最后,通过复Lorenz混沌系统和一个物理实例Duffing振子仿真实验验证了所提出控制器的有效性.     

一类带形状参数的类四次三角Bézier曲线

本文给出了带形状参数的类四次三角多项式Bézier曲线。由五个控制顶点生成的曲线不仅具有类似于四次Bézier曲线的诸多性质,而且其形状可由一个参数进行调节,使得该曲线具有更强的表现能力。参数有明确的几何意义:参数越大,曲线越逼近控制多边形,具有比四次Bézier曲线更好的逼近性。曲线无需有理形式即可精确表示圆、椭圆、抛物线等二次曲线弧。为便于自由曲线的设计,还讨论了两段曲线的拼接性,并给出了曲线G2和C3连续的拼接条件。应用实例表明,该曲线在计算机辅助几何设计中具有较高的应用价值。     

Mutational equations for shapes and vision-based control

Basic idea of vision-based control in robotics is to include the vision system directly in the control servo loop of the robot. When images are binary, this problem corresponds to the control of the evolution of a geometric domain. The present paper proposes mathematical tools derived from shape analysis and optimization to study this problem in a quite general way, i.e., without any regularity assumptions or modelsa priori on the domains that we deal with. Indeed, despite the lackness of a vectorial structure, one can develop a differential calculus in the metric space of all non-empty compact subsets of a given domain ofR ⁿ , and adapt ideas and results of classical differential systems to study and control the evolution of geometric domains. For instance, a shape Lyapunov characterization allows to investigate the asymptotic behavior of these geometric domains using the notion of directional shape derivative. We apply this inR ² to the visual servoing problem using the optical flow equations and some experimental simulations illustrate this approach.     

基于解耦的板形板厚系统鲁棒控制策略

针对多变量系统中前馈解耦效果依赖于系统模型的问题,提出了一种基于前馈解耦的鲁棒控制策略来保证系统参数变化时的解耦效果.针对连续轧制过程中强耦合的板形板厚系统,首先依据经验数学模型设计前馈解耦器,然后对消除耦合影响后的多变量系统设计鲁棒控制器,用多变量鲁棒控制抑制破坏解耦效果的各种不确定性因素的影响.针对实际系统中可能存在的干扰信号进行了抗干扰能力实验,针对系统参数可能存在的不确定性进行了抗参数摄动实验;仿真结果显示了良好的解耦效果,这也说明了该控制策略的有效性.     

不确定线性组合系统的分散镇定与输出跟踪

提出了不确定线性组合系统存在分散鲁棒反馈控制器和输出跟踪吕的充分条件。     

Linear controller design and performance limits of binary distillation column subject to disturbances with bounds on magnitudes and rates of change

In this paper, we present an application of linear controller design via convex optimization to a binary distillation column and determine its limits of performance. Disturbances of distillation process are characterized as input signals with bounded magnitudes and rates of change. Performance measures of top and bottom control loops are defined as the maximum deviation magnitudes of top and bottom compositions, respectively. This performance is often referred to as the worst-case norm of convolution systems under such disturbances. The convex optimization and the ellipsoid algorithm are applied to design linear controllers and, at the same time, determine the best achievable performance of the closed-loop system. Then, a series of convex optimization problems are efficiently solved to give a trade-off curve representing limits of performance between the top and bottom compositions. The trade-off curve provides a practical insight into the design specification that cannot be achieved for the distillation column control with dynamic controller configuration. To confirm the results, we undertake computer simulation using nonlinear dynamical model of the distillation column. Closed-loop responses of the chosen optimal linear controller are consistent with the trade-off curve and yields superior performance than that of a conventional decentralized PI controller.     

细分参数对细分曲线形状的控制作用分析

多数有关细分法的文献侧重于研究细分法的构造、收敛性光滑性分析及其在光滑曲线曲面造型中的应用,少有文献致力于细分参数对细分曲线形状影响的理论分析。首先引入仿射坐标的观点,从几何直观的角度对三点ternary插值细分法中细分参数的几何意义进行研究。接着通过对细分法的C0和C1参数域及新顶点域的等价描述,从理论化的角度对细分参数对细分曲线形状的局部和整体控制作用进行分析,描述它们对细分曲线行为的影响。在给定初始数据的条件下,可通过对形状参数的适当选择来有的放矢地实现对三点ternary插值细分曲线曲面的形状调整和控制。该结果可用于工业领域中产品的外形设计及形状控制。     

精馏塔的自适应解耦控制

本文针对某精馏塔提出了一种简单的自适应解耦控制器。该控制器将广义最小方差控制策略和解耦补偿器结合起来,不仅可以对随机多变量系统实现动静态解耦而且具有良好的伺服跟踪性能。该控制器与常规PI控制器在某精馏塔双组分控制中的对比实验结果表明自适应解耦控制的性能优越于常规PI控制。     

基于全正基的三次均匀B 样条曲线的扩展

为了构造具有保形性的三次均匀B 样条扩展曲线,首先运用拟扩展切比雪夫空间的理论框架证明现有文献中的三次Bézier 曲线的扩展基,简称λ-Bézier 基,恰为相应空间的规范B 基。然后用λ -Bézier 基的线性组合来表示三次均匀B 样条曲线的扩展基,根据预设的曲线性质反推扩展基的性质,进而求出线性组合的系数。扩展基可表示成λ-Bézier 基与一个转换矩阵的乘积,证明了转换矩阵的全正性及扩展基的全正性。由扩展基定义了基于3 点分段的曲线,分析了曲线的性质,扩展基的全正性决定了曲线可以较好的模拟控制多边形的形态。简要介绍了由扩展基定义的基于16 点分片的曲面。