BTT导弹的自适应模糊反演控制律设计

结合反演控制、自适应控制和模糊控制方法,针对具有非匹配不确定性的BTT导弹非线性动力学模型,设计了一种基于自适应模糊控制的BTT导弹反演控制律.针对传统反演控制律设计的不足,采用模糊控制法逼近BTT导弹控制系统中带有未知成分的非线性函数,实现了无需精确数学模型的全新控制律,避免了因建模误差对控制带来的不良影响.设计了自适应控制律以调整设计参数的变化,利用李亚普诺夫方法证明了系统的稳定性和收敛性.仿真结果表明,所设计的控制律对导弹控制系统中存在的非匹配不确定因素具有较强的鲁棒性和自适应性.     

BTT导弹控制系统设计问题的研究

针对BTT导弹控制技术进行研究无疑具有很高的应用价值,对巩固和提高我国的国防科技水平具有重要意义;BTT导弹因其自身的机动方式而成为典型的非线性强耦合系统,给其控制系统设计工作带来很大难度;能否选择合适的控制方法对控制系统进行设计成为制约BTT导弹性能的关键问题;文中从控制方法设计的角度对BTT导弹控制系统设计问题进行了研究,通过采用不同控制方法进行控制律设计和稳定性分析,来对各方法的特点进行比较和分析。     

基于鲁棒模糊控制理论的BTT导弹动态逆控制

将模糊控制理论应用于BTT导弹动态逆系统控制中,设计了BTT导弹控制系统鲁棒模糊控制器.首先应用动态逆系统方法设计BTT导弹控制器,然后用参数化线性模糊逻辑系统逼近动态逆控制器中的不确定项,并设计了自适应律以调整参数的变化,最后根据Lyapunov稳定性定理,证明了所提出的方法能保证BTT导弹控制系统是渐近稳定的,系统的跟踪误差将收敛到零.仿真结果表明,设计的控制器,对参数和外界扰动等不确定因素具有较强的鲁棒性和自适应性.     

BTT导弹变结构自适应控制仿真研究

一种变结构自适应控制律,可以不依赖于系统的精确数学模型,但对于BTT导弹气动参数不确定性具有良好的控制效果.采用Matlab,分别对BTT导弹滚转、偏航以及俯仰三个通道进行数值仿真,接着又对闭环系统进行了仿真验证,根据对仿真结果的分析,对该控制律进行了进一步的改进.所设计的改进控制律很好地解决了导弹数学模型不能精确获得以及参数大范围变化的问题,并且在很大程度上克服了导弹各通道间存在的耦合现象,与其它控制方法比较,具有算法相对简单,并且易于仿真验证的特点,对BTT导弹自动驾驶仪研究具有很好的指导意义.     

基于ESO的BTT导弹自动驾驶仪滑模反演设计

针对BTT导弹非线性动力学模型中的参数不确定性及系统存在未知外部干扰的问题,提出了一种基于扩张状态观测器的反演滑模控制设计方法。将系统参数不确定性和未知外界干扰作为系统的复合干扰,采用扩张状态观测器估计系统的复合干扰,并实时补偿。利用Lyapunov方法证明系统的稳定性。设计的控制器算法简单、计算量小,更易于实际工程应用。仿真结果表明,设计的控制器对导弹控制系统受到的复合干扰具有较强的鲁棒性和稳定性,满足导弹姿态快速机动和高稳定度的控制要求,性能指标明显优于滑模反演控制器。     

基于LQR方法的巡航导弹BTT控制器设计

基于LQR最优控制思想提出一种针对巡航导弹BTT控制的设计方法。首先基于巡航导弹的气动外形及飞行特点建立数学模型,然后根据导弹控制器设计要求,合理选取状态变量,采用积分型LQR控制设计最优控制律,最后的仿真结果表明,导弹能够无静差的跟踪过载及滚转指令,并有效的抑制了侧滑角的产生。     

导弹纵向通道的非线性鲁棒控制研究

基于某型导弹纵向通道运动数学模型,参照Tornambe型非线性鲁棒控制器设计方法,设计了该型导弹纵向通道运动非线性控制系统,该控制系统有效地消除了模型不确定性和外界扰动对系统的影响,取得了良好的控制效果。仿真结果与PID控制相比较,具有很强的抗干扰能力。     

多枚倾斜转弯导弹的滚转通道之分布式有限时间姿态协调控制

对多枚倾斜转弯(BTT)导弹设计滚转通道自动驾驶仪时,基于分布式协调控制理论,本文提出了一类分布式有限时间姿态协调控制器.由于BTT导弹的气动参数变化强烈、机动要求高,要求控制器响应速度高,抗干扰能力强.本文基于有限时间控制技术,并结合多智能体系统的协调控制理论,对多枚BTT导弹滚转通道提出了一种分布式有限时间姿态协调控制律.在该控制律作用下,所有的BTT导弹通过相互协调,其滚转角可以在有限时间内达到一致并为给定的参考指令信号.仿真结果表明了该方法的有效性.     

考虑参数优化的BTT导弹三维非线性制导律

针对BTT（bank-to-turn）导弹制导过程中的通道耦合问题,设计了一种考虑制导参数优化的新型的三维非线性制导律.首先,采用旋量描述方法构建弹目视线方位模型,采用矢量描述方法构建弹目视线角速度模型,从而得到了导弹制导的三维非线性模型;然后,将制导律分为制导控制项和耦合补偿项.基于制导控制项最优设计相应的目标函数.同时,在不损失制导信息的情况下,将制导模型转化为线性形式;最后,分别针对无终端约束和有终端约束情况,基于二次型最优方法得到了三维制导律.该制导律既解决了通道解耦,其制导参数又满足一定物理意义下的最优性.仿真结果验证了本文所设计制导律的有效性.     

空空导弹增益调度鲁棒H_∞控制自动驾驶仪设计

为了满足空空导弹大空域、高机动飞行的技术指标要求,提出了BTT导弹的增益调度鲁棒H∞自动驾驶仪设计方法;建立了BTT导弹线性变参数(LPV)系统数学模型;提出了LPV系统增益调度鲁棒H∞控制设计方法和设计过程;通过把BTT导弹自动驾驶仪分为俯仰、偏航/滚转通道分别进行设计,并以俯仰通道为例进行了仿真验证;仿真结果表明该控制算法具有良好的控制性能,从而,验证了增益调度鲁棒H∞控制算法的正确性和有效性。     

基于DRFNN的共振频率自适应反推控制

针对共振破碎机频率控制系统的不确定性问题,提出基于动态递归模糊神经网络的自适应反推控制策略。建立了破碎机频率控制系统的数学模型,在忽略不确定性项的前提下,设计了基于自适应Back-stepping方法控制律。其次将电液系统中影响频率控制性能的不确定性因素定义为待估计项,采用动态递归模糊神经网络对其进行实时估计,给出了基于动态递归模糊神经网络的参数自适应律,并通过了Lyapunov的稳定性分析。仿真实验和车载测试结果表明,对于系统参数的不确定性,该方法具有较好地频率控制性能。     

Adaptive back-stepping pitch angle control for wind turbine based on a new electro-hydraulic pitch system

A new electro-hydraulic pitch system is proposed to smooth the output power and drive-train torque fluctuations for wind turbine. This new pitch system employs a servo-valve-controlled hydraulic motor to enhance pitch control performances. This pitch system is represented by a state-space model with parametric uncertainties and nonlinearities. An adaptive back-stepping pitch angle controller is synthesised based on this state-space model to accurately achieve the desired pitch angle control regardless of such uncertainties and nonlinearities. This pitch angle controller includes a back-stepping procedure and an adaption law to deal with such uncertainties and nonlinearities and hence to improve the final pitch control performances. The proposed pitch system and the designed pitch angle controller have been validated for achievable and efficient power and torque regulation performances by comparative experimental results under various operating conditions.     

飞航导弹横测通道协调变结构飞行控制系统设计

某型面对称布局飞航导弹采取BTT控制方式,可以使战术导弹在各方面获得良好的性能.但由于其横侧向通道之间具有强烈的耦合,传统的STT导弹采用的控制系统及其综合方法已经不再适用于BTT导弹,一个具有运动学耦合,惯性耦合,以及控制作用耦合的多自由度的系统综合问题被提出;应用变结构控制理论,结合经典的双回路飞行控制系统方案分别设计了偏航和滚动通道自动驾驶仪;仿真结果表明用该方法设计的飞行控制系统能够有效克服横侧向通道间的耦合以及参数摄动影响.     

小型无人直升机反步自适应控制

针对具有强非线性、高度耦合以及参数不确定性特点的小型无人直升机系统,提出一种基于小脑模型关节控制器（Cerebellar Model Articulation Control,CMAC）神经网络的自适应反步控制方法,该方法采用小脑模型关节控制器神经网络在线学习系统不确定性以及反步控制中各阶虚拟控制量的导数信息,设计鲁棒控制项克服CMAC神经网络在线学习系统不确定性的误差,控制律由反步法回归递推得到。仿真结果表明,在模型参数不确定和存在较大误差的情况下,所设计的控制律具有理想的姿态跟踪性能以及良好的鲁棒性。     

Back-stepping Fault-tolerant Control for Morphing Aircraft Based on Fixed-time Observer

In this paper, the problem of the back-stepping fault-tolerant control (FTC) based on fixed-time observer is addressed for the morphing aircraft with model uncertainties, external disturbances, and actuator faults. First, the longitudinal dynamics for the morphing process are presented, and the control-oriented models subject to undesired malfunctions are established. Second, the fixed-time observer is designed for offering estimations of compound disturbances, including system uncertainties, disturbance, and malfunction information. Especially, the observer errors could converge to zero by the proposed observer within a settling time, which is independent of the system’s initial conditions. Then, a back-stepping FTC strategy based on the observations is proposed for the altitude and velocity subsystem, and the stability of the close loop system would be guaranteed by the proposed controller despite the actuator failures. Furthermore, to eliminate the effects of the “explosion of complexity” of the back-stepping method, a modified dynamic surface is applied to compute derivatives of virtual laws. Finally, the numerical simulations verify the effectiveness of the proposed control approach.

     

基于反推的电液比例系统共振频率控制

针对电液比例系统的非线性以及不确定性因素对破碎频率控制的影响,设计反推的频率控制方法.建立电液比例阀控液压马达的破碎机构的非线性模型,特别是考虑了比例阀的动态频率和阻尼特性,将系统的各不确定性参数对破碎频率的影响等效为液压马达轴上的负载波动;设计基于反推的控制律,构建各步骤的误差信号、虚拟控制信号和目标函数间的关系,在不确定性有界的前提下保证了液压马达输出转速渐近跟踪的稳定性.给出频率控制系统的模型参数,并在基于Matlab6.5的环境下进行了仿真研究以及车载试验,结果表明,对于具有不确定性因素的电液比例频率控制系统,反推控制策略具有较好的控制性能,能够满足共振式破碎机的工程应用要求.     

基于最小二乘支持向量机的非线性系统鲁棒自适应跟踪控制

提出了一种基于最小二乘支持向量机的非线性系统鲁棒自适应跟踪控制方法. 该方法通过最小二乘支 持向量机在线修正由于建模误差、不确定因素等引起的非线性系统逆误差,使得系统输出可以准确跟踪参考模型输 出. 最小二乘支持向量机的参数调整规律由李亚普诺夫稳定性理论导出. 文中证明了非线性系统的稳定性,仿真结果 证明了该方法的有效性.     

基于干扰补偿的BTT导弹自动驾驶仪抗尖峰滑模控制器设计

为了提高BTT导弹自动驾驶仪在非匹配干扰影响下的系统性能,提出一种新型基于干扰补偿的抗尖峰滑模控制器(PDOSMC).所提出的PDOSMC不仅不需要非匹配干扰满足$H_2$假设,还有效解决了高观测增益下估计尖峰引起现有干扰补偿滑模控制器(DOSMC)控制性能下降的问题.仿真结果表明,在都选取高观测增益的情况下,PDOSMC算法不仅能够取得与现有DOSMC算法相同的高控制精度,而且能够避免DOSMC算法中由估计尖峰所带来的控制饱和以及跟踪误差振荡.     

基于扰动观测器的机器人自适应神经网络跟踪控制研究

为解决机器人动力学模型未知问题并提升系统鲁棒性,本文基于扰动观测器,考虑动力学模型未知的情况,设计了一种自适应神经网络（Neural network,NN）跟踪控制器.首先分析了机器人运动学和动力学模型,针对模型已知的情况,提出了刚体机械臂通用模型跟踪控制策略;在考虑动力学模型未知的情况下,利用径向基函数（Radial basis function,RBF）神经网络设计基于全状态反馈的自适应神经网络跟踪控制器,并通过设计扰动观测器补偿系统中的未知扰动.利用李雅普诺夫理论证明所提出的控制策略可以使闭环系统误差信号半全局一致有界（Semi-globally uniformly bounded,SGUB）,并通过选择合适的增益参数可以将跟踪误差收敛到零域.仿真结果证明所提出算法的有效性并且所提出的控制器在Baxter机器人平台上得到了实验验证.     

固定翼无人机的自抗扰反步控制

针对固定翼无人机姿态和速度控制中系统存在模型不确定性和外界扰动的情况,本文设计了基于扩张状态观测器的反步控制器抑制系统扰动以提高无人机的控制性能.首先建立无人机速度误差模型和姿态误差模型,其中姿态误差模型采用四元数作为变量以避免欧拉角在描述姿态时存在的奇点问题和复杂三角运算;进而设计扩张状态观测器对系统中存在的扰动进行估计,并将扰动估计值与控制器设计相结合,分别设计出姿态控制器和速度控制器来抑制扰动的影响且使无人机姿态和速度收敛到期望值.最后基于李雅普诺夫理论证明系统的稳定性.仿真结果表明,本文所设计方法能够抑制系统中存在的扰动.