用于气动舵机系统控制的面向块的近似反馈线性化

给出了一种面向块的近似反馈线性化方法.尽管存在较高的摩擦以及实际上的非线性,采用我们给出的技术,能够容易实现无杆气缸系统精确的力控制以及较高的精密定位.由于线性化是在块层面上操纵,仅需要一些专用块是可逆的,或者是近似可逆的.这种特性对一类高阶或者极其非线性的系统是有益的.最后,给出了实验结果,包括力的控制、较短的距离(0.5mm)、较低的速率(1cm/s)以及正常定位.     

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。     

无动力运载器纵向运动的非线性动态逆控制

无动力水下运载器的运动有着强烈的非线性,传统的非线性系统近似线性化建模有着不可忽视的局限性,文中将逆系统理论应用于运载器的纵向运动控制中,仿真结果表明所设计的控制律具有较好的控制效果.     

远程AUV近水面运动纵向模糊滑模控制

针对自主水下航行器（AUV）近水面航行过程中波浪扰动的问题,研究了模糊滑模控制在AUV近水面纵向运动控制中的应用。在AUV六自由度非线性模型的基础上进行合理的近似和简化,建立了线性化纵向运动方程。根据随机长峰波理论和波浪谱密度函数对AUV受到的波浪力和力矩进行了数值计算和仿真。基于滑模控制方法设计了AUV纵向运动控制器,对1阶波浪力扰动下的深度控制性能进行了分析,并通过在滑模控制器的基础上引入模糊逻辑解决1阶波频扰动引起的控制输入高频抖动问题。近水面深度控制计算机仿真结果表明,所设计的模糊滑模控制器在保持良好的控制性能的基础上能够达到减弱舵角高频抖动的目的。     

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.     

推力矢量飞机非线性控制律研究

介绍了一种比较新颖的基于BACKSTEPPING理论的非线性飞机控制方法。BACKSTEPPING理论是继反馈线性化理论之后．在80年代末发展起来的一种比较新的控制理论。反馈线性化理论在飞机控制系统中应用通常与奇异摄动理论结合应用，需要将飞机动态进行时标分离假设．使用内、外环的控制方案。而基于BACKSTEPPING理论的控制系统不需要这种时标分离假设，能够更加真实的反映飞机动态本质．并且在理论上避免了内外环这种控制方案可能存在的闭环系统可能不稳定的隐患。文中将此方法应用在推力矢量飞机非线性控制系统中．仿真结果表明此方案是正确和有效的。     

大角度机动飞行器变结构姿态控制设计研究

在大姿态角的情况下,飞行器姿态运动的非线性因素和耦合因素不能忽略,传统的近似线性化方法在姿态控制设计中难以满足各种性能要求.同时,飞行器运动参数存在大范围变化,姿态控制系统的设计必须能够克服参数摄动的影响.文中首先运用输入输出反馈线性化方法,将飞行器姿态运动方程组线性化并且解耦成经典的单变量系统,然后运用滑模变结构"界值"控制,实现飞行器的姿态角跟踪控制系统设计.仿真证明设计是有效的.     

磁悬浮轴承弹性转子非线性系统的建模与控制

在考虑陀螺效应、转轴弹性与非线性电磁力的条件下,建立了磁悬浮轴承弹性转子系统动力学非线性控制模型;并采用精确非线性反馈方法,实现了对磁悬浮轴承弹性转子系统的有效控制.针对磁悬浮非线性模型与线性化后的模型、刚性磁悬浮与弹性磁悬浮模型所需控制参数进行了比较;仿真结果表明,考虑轴承弹性的非线性磁悬浮模型所需控制量与线性化模型...     

考虑驾驶仪动态特性的多飞行器编队构型控制方法

针对多枚飞行器的空间编队构型控制问题，综合考虑外部扰动和飞行器驾驶仪一阶动态特性，基于虚拟结构法设计了有限时间收敛的控制律。基于微分几何理论，对飞行器的非线性运动方程进行了精确的线性化处理，得到了解耦的双积分系统；建立了飞行器的跟踪误差矢量模型，采用滑模扰动观测器估计系统扰动，设计了一种新颖的二阶滑模控制律，可保证编队系统渐近收敛并在期望时刻形成最终构型；结合飞行场景，为满足对远距离目标的定位需求，给出了所需满足的空间构型约束条件，并得到了各飞行器在弹目视线坐标系下的期望终端位置矢量。仿真结果表明，所提控制方法可有效消除系统干扰和驾驶仪动态特性的影响，实现视线系下系统构型的高精度控制，蒙特卡洛仿真则进一步验证了控制方法的鲁棒性。     

基于直接侧向力控制的智能末导引律的设计与仿真

提出了一种适用于末段直接侧向力控制导弹的智能制导律．制导律的设计采用比例＋Bang Bang的组合制导形式，具体方案是在末段直接侧向力控制启动之前采用比例导引，在直接侧向力控制启动之后，根据直接力控制的非线性特点，采用Bang Bang制导．直接侧向力启动时间的确定非常重要，提前或者延迟启动直接侧向力都会大大影响导弹的制导精度．为了确定直接侧向力的启动时间，提出了一种智能模糊算法来确定具体的直接侧向力启动时刻，仿真结果表明，该制导律在对付大机动的目标时能取得较好的制导精度，可以满足直接命中的要求.     

基于非线性干扰观测器的超机动飞行轨迹线性化控制

针对非线性系统存在建模误差和外界干扰等不确定因素问题,提出一种基于非线性干扰观测器（Nonlinear Disturbance Observer,NDO）在线补偿的轨迹线性化控制（Trajectory Linearization Control,TLC）方法。设计非线性干扰观测器,对不确定因素进行估计,NDO的输出用以设计新的补偿控制律,与TLC方法相结合来消除不确定因素的影响。以赫布斯特机动过程为例进行飞行仿真,并与单纯采用TLC方法的控制性能进行对比。仿真表明,系统能较好地跟踪姿态角指令,有良好的鲁棒性。     

主从式无人水面艇协同定位滤波方法与实验验证

多无人水面艇（USV）协同导航定位技术是解决复杂作业环境下导航问题的重要途径。针对单主艇的主从式多USV的协同导航定位问题,建立了协同定位的状态空间模型,然后将非线性模型绕滤波值展开,得到非线性系统的线性化模型;利用扩展卡尔曼滤波算法进行信息融合;针对双艇间的距离、角度与协同定位精度的关系展开研究,对协同导航滤波算法使用李代数法进行了可观测性分析。研究表明,控制相邻两时刻主从艇之间距离和角度变化量是提高协同定位精度的有效措施。通过仿真和实验验证,为下一步深入研究和路径规划奠定了基础。     

统计特性突变下的机器人同步定位与地图构建

针对未知环境中,机器人同步定位与地图构建( SLAM)时,系统的统计特性发生突变问题,提出了一种基于非线性交互式多模型(IMM)的SLAM算法。该算法的主要思想是：用多个非线性高斯模型近似非线性非高斯模型;每个模型都采用扩展卡尔曼滤波(EKF)对非线性系统线性化;在每一步采用IMM方法获得融合估计值;从而演化机器人的SLAM. Monte Carlo仿真结果表明,在过程噪声均方根误差、量测噪声均方根误差和两者噪声均方根误差都发生变化的情况下,与EKF-SLAM算法和快速SLAM算法相比,该算法具有更好的估计精度。     

用于微小卫星姿态确定的非线性估计算法

基于Kalman滤波理论，利用Stirling插值公式．对非线性系统的状态方程和测量方程进行近似形成的一阶和二阶非线性估计算法．克服了扩展Kalman滤波需要复杂求导以及收敛等问题，文中利用该算法。对微小卫星常采用的陀螺／磁强计组合姿态确定进行了研究，仿真分析表明，低成本微小卫星仅柔用陀螺和磁强计进行姿态确定是可行的，一阶和二阶近似非线性估计算法处理这种强非线性的姿态估计问题是非常有效。     

基于轨迹线性化的再入机动飞行器控制器设计

研究了再入机动飞行器（maneuvering re—entry vehicle,MRV）的建模与控制问题。MRV通常以大倾角进入大气层后,执行上拉机动转入平飞,它的数学模型相比弹道再入式飞行器更具有高度非线性和耦合特性。建立了MRV的6自由度数学模型,包括用Missile Datcom气动计算软件生成了飞行器的气动力和力矩参数。接着基于轨迹线性化控制（traiectory lineariztion control,TLC）,研究了MRV的非线性飞行控制器设计。基于奇异扰动原理,将MRV飞行控制系统分为内外两个回路,并且为两个回路都设计了轨迹线性化控制器。轨迹线性化方法将动态逆设计和线性时变调节器结合在一起,使闭环系统沿标称轨迹获得鲁棒稳定性和鲁棒性能。数字仿真表明设计的TLC控制器可以使MRV准确跟踪上拉机动指令,并对系统未建模特性和参数不确定性具有一定的鲁棒性能。     

大型旋转飞行器在非线性不对称支承条件的发射特性分析

以大型，远程旋转火箭为例，将飞行器仿真为具有多个非线性，不对称支承的Euler-Bernoulli旋转梁，根据有限元方法和Hamilton原理建立飞行器的运行控制方程，利用分段线性化方法近似弹性支承的非线性刚度，数值仿真并分析了推力偏心，质量偏心，结构柔性和支承非线性等因素对飞行器动力响应的影响，可望为新一代，高精度旋转飞行器的设计提计提供理论参考。     

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,该方法设计的系统良好的性能,而且有着广泛的应用潜能。     

非线性滑模控制在远程制导炮弹控制器中的应用

将微分几何理论与滑模变结构控制相结合,给出了一种基于反馈线性化的变结构控制设计方法,将该方法应用到某远程制导炮弹控制器的设计中.该方法可以设计具有较强非线性的系统,且设计出的系统具有很强的鲁棒性.仿真结果表明,该方法是有效的,能有效处理非线性较强的制导炮弹控制系统,对工程应用有一定的参考价值.     

基于非仿射参数依赖LPV系统的自动驾驶仪设计

针对S1Tr近程空地导弹的特点,将导弹纵向运动的非线性模型通过参数雅克比线性化方法转化线性变参数（LinearParameter—varying,LPV）成LPV模型,基于IPV系统渐近稳定且具有H∞性能γ的充分条件,将控制器的设计转化为一组线性矩阵不等式的求解问题,并给出了LPV输出反馈控制器的构造方法。将LPV控制器在非线性系统上进行仿真,得出了比较满意的结果,验证了应用的有效性。     

基于罗德里格矩阵变换的水下导航系统校准算法研究

针对多正交信号水下导航系统在系统校准时无姿态先验知识的问题，提出采用罗德里格矩阵变换法的系统校准算法，进行发射端的姿态角估计。该方法解决了传统非线性最小二乘法初始值误差过大会导致算法无法收敛的问题，同时不需要非线性近似，避免了线性化带来的误差，计算简便、高效，且没有角度大小的限制，适用范围广。湖试结果表明，系统校准方法无需先验信息，比最小二乘估计法具有更高的估计精度。