基于二阶滑模的鲁棒最优末制导律设计

针对传统最优末制导律鲁棒性较差,对外扰及参数摄动敏感等不足,提出一种基于二阶滑模控制技术的鲁棒最优末制导律设计方案.首先以俯冲平面上的末制导律设计为例,设计二阶滑模控制以实现滑动模态及其导数在有限时间内收敛.然后考虑系统存在不满足匹配性条件的参数不确定性和外部扰动,利用基于自适应的super-twisting算法设计不连续项,以保证所设计的二阶滑模最优末制导律的连续性.最后基于Lyapunov的稳定性理论证明及仿真结果均表明,所设计的末制导方案具有很高的命中精度及较强的鲁棒性.     

基于终端角度约束的自适应鲁棒制导律设计

针对空地导弹攻击地面目标的末制导问题,提出了一种新的基于终端角度约束的自适应鲁棒制导律;基于末制导中二维弹目相对运动学关系,考虑目标的运动特性,建立了描述弹目相对运动的数学模型;基于零化弹目视线角速率的思想,并将目标机动运动和系统结构摄动作为外部扰动,以命中点终端姿态角跟踪误差为性能指标,设计得到了非线性自适应鲁棒制导律,同时该方法利用Lya-punov稳定理论严格证明了制导系统的全局渐近稳定性;数字仿真表明这种制导律在不需要任何目标运动信息的情况下,仍然保证终端角度和制导精度的要求,具有很强的鲁棒性和适应性.     

终端角约束鲁棒制导律设计

研究优化制导系统性能,攻击具有终端角度约束地面目标的制导精度问题,存在测量误差的影响。为了提高精确制导律,提出一种考虑信噪比影响的H"非线性末制导律。以导弹与目标在纵向平面内的二维相对非线性运动为研究对象,建立弹目运动学模型,考虑信噪比的影响,以攻击末端姿态角度误差及控制能量最小为性能指标,基于准平行准则根据H∞理论设计鲁棒末制导律,并用Lyapunov稳定性理论严格证明了制导系统的全局渐近稳定性。最后根据制导精度及角约束条件给出量测系统测量信号的信噪比进行仿真,结果表明,设计的末制导律满足终端角度约束的要求,并提高了制导精度,为系统提供了依据。     

不确定性系统的非因果鲁棒学习控制

针对不确定性系统提出一种非因果鲁棒学习控制方法。该学习控制律的非因果学习部分通过标称系统的优化指标得到,鲁棒部分通过设计鲁棒加权来实现。首先,不考虑鲁棒部分的具体形式,推导出标称系统描述的学习控制律的鲁棒收敛性条件;然后,设计与系统不确定性相关的鲁棒加权,由鲁棒收敛性条件得到鲁棒加权的设计原则;最后,通过仿真实验验证了所提出方法的有效性,并分析了不同形式不确定性系统鲁棒设计的保守性。     

三维末制导律设计与仿真

运用H_2/H_∞混合控制设计了三维末制导律,并对制导律进行了仿真验证.设计过程中,首先建立了三维导弹拦截问题的非线性数学模型,运用耗散性原理给出了混合H_2/H_∞性能指标的计算方法,依据该性能指标推导了与H_2/H_∞混合控制相关的哈密尔顿-雅可比偏微分不等式,通过不等式的求解,最终给出了制导律的解析解.最后的仿真结果表明,该制导律在目标机动信息完全未知的情况下,仍然能够迅速命中目标,具有较强的鲁棒特性,同时也获得了良好的动态性能品质.     

不满足非完整约束的轮式移动机器人鲁棒镇定

以unicycle类型轮式移动机器人为对象，在理想非完整约束条件被破坏的条件下，采用横截函数方法和Lyapunov重设计技术设计了鲁棒实际镇定律。构造有界横截函数，再结合轮式移动机器人运动学模型对标准SE（2）群运算的左不变性，对误差系统设计光滑指数镇定律，实现标称系统实际镇定；用Lyapunov重设计方法设计修正项，使得闭环系统对滑动干扰鲁棒。仿真结果验证了所设计控制律的有效性。     

基于DDPG算法的末制导律设计研究

末制导律设计是拦截系统中的关键技术,常用的比例制导律及其变型在目标大机动时性能下降,且受到导航比的影响.提出基于DDPG算法的末制导律设计方法,通过对拦截问题的环境状态和动作(控制量)进行设计,实现了从仿真环境交互数据中学习回报最优的制导律;与传统方法相比,该无模型方法更具灵活性;针对强化学习方法动作集假设偏置弱带来训练效率低的问题,进一步提出将导航比作为决策优化参数,加速了训练过程并实现动态调整比例制导律中的导航比.对比实验表明,两种强化学习末制导律设计方法获得了优于比例制导律及其变型的拦截效果,展现出良好的研究前景和潜在的应用价值.     

考虑终端角度约束的自适应积分滑模制导律

针对机动目标拦截末制导问题,提出一种考虑终端角度约束的自适应积分滑模制导律.首先给出一种有限时间收敛的非线性积分滑模面,采用快速终端滑模设计趋近律;然后设计一种对目标机动加速度上界平方进行估计的自适应律,给出具有光滑特性的自适应积分滑模制导律;最后基于有限时间理论证明闭环系统的有限时间收敛特性,并给出滑模变量、视线角以及视线角速率的收敛域.数值仿真结果验证了所提出设计方案的有效性.     

越肩发射空空导弹复合制导仿真研究

研究优化制导系统性能,越肩发射空空导弹的特点,要求转向准确攻击目标.为了优化制导系统,用最优控制和H∞控制理论设计全弹道复合制导规律.根据极小值原理,在推力矢量控制下设计了以在给定的时间内,使平行于初始视线方向上的速度分量达到最大,并使终端速度最大为指标的最佳快速转弯的初制导律.对末制导律是利用H∞鲁棒控制理论设计,对目标机动不作任何限制的鲁棒制导规律;然后用这两种制导律的加速度指令为参量构造了一个连续函数作为交接班的导引规律,实现弹道的平滑过渡,并对对全制导段弹道进行数字仿真,结果表明所设计的复合制导律为优化制导系统提供了参考.     

基于鲁棒观测器的带间隙三明治系统故障预报

工程实践中常见的带间隙的三明治系统的准确故障预报具有重要的现实意义,为此,本文构建了一种新的动态鲁棒观测器对其进行故障预报.首先,通过将非光滑项转化为干扰项的方法,将间隙非光滑三明治系统转化为可用动态鲁棒观测器设计方法设计的系统.其次,采用零点配置和最小化基准区间观测器的范数(H_∞,F/H_,F)指标的方法确定动态鲁棒观测器的增益矩阵.最后,通过仿真,分别比较了基于非光滑鲁棒观测器和基于传统观测器的故障预报效果,比较结果表明:鲁棒观测器能够及时地准确预报传统观测器无法预报的故障,且有效减少了故障的漏报和错报现象.     

基于非奇异终端滑模的一类回滞系统跟踪控制与仿真

该文研究一类重要的类反斜线回滞系统的鲁棒控制问题。首先通过对类反斜线回滞特性的分析，把回滞系统看作输人具有确定上限的不确定干扰的一般非线性系统；然后利用非奇异终端滑模控制方法设计控制律，使得系统在有限时间内跟踪期望轨迹，并保证系统的跟踪精度，从而削弱甚至消除回滞带来的影响。在数值仿真实验中，解决了非线性系统仿真时状态初始值赋值的问题，仿真结果表明了该方法的有效性。     

考虑攻击角度和视场角约束的自适应终端滑模制导律

针对导弹拦截机动目标的末制导问题,基于有限时间滑模控制理论设计一种带有攻击角度和导弹视场角约束的制导律.首先,将导弹末制导问题转化为带有状态约束的制导系统稳定问题,设计一种新型的非奇异终端滑模面和时变的障碍Lyapunov函数,给出一种终端滑模制导律的设计方法,并针对目标机动的不确定性设计一种对目标机动上界的自适应估计;然后,通过稳定性理论证明制导系统的状态变量最终是有限时间收敛的,并且结合时变的障碍Lyapunov函数和滑模面的设计特性证明在末制导过程中视场角约束条件始终不会被违背,相比于现有的考虑视场角约束的制导律,该制导律不存在指令转换,能够加快制导系统收敛速率,增强制导系统的抗干扰能力;最后,通过仿真实验验证所提出制导方法的有效性.     

非匹配不确定系统的自适应反步非奇异快速终端滑模控制

针对一类n阶非匹配不确定系统,提出一种自适应反步非奇异快速终端滑模控制方法.控制的前n-1步采用自适应反步控制策略,消除非匹配不确定性的影响;最后一步利用误差的积分构造非奇异快速终端滑模面,设计控制律使系统第n个状态有限时间收敛.该方法对系统中匹配和非匹配不确定项均具有鲁棒性,比自适应反步终端滑模方法具有更快的收敛速度.理论分析证明了闭环系统的稳定性,仿真结果验证了该方法的有效性.     

非线性不确定系统的非奇异快速终端滑模控制

针对存在非匹配干扰的非线性系统,设计了一种基于干扰观测器和反步法的非奇异快速终端滑模控制.引入非线性干扰观测器估计系统的不确定性,利用反步的思想处理高阶非线性系统,从而可以将非线性干扰观测器估计的干扰值引入反步法的虚拟控制量中,同时设计一种新颖的非奇异快速终端滑模控制律保证系统的收敛速度和精度.利用Lyapunov函数从理论上证明了所设计的控制器可以保证闭环系统的有限时间收敛.最后通过数值仿真验证了所设计的控制方法的有效性.     

一类不确定互联系统的鲁棒分散自适应控制

利用反演法的系统性和结构特点,研究了一类含有非线性参数的不确定非线性互联系统的鲁棒分散自适应控制问题.首先,在较直观、较一般的假定下,根据系统的结构特点利用反演法设计出其控制器和自适应律,并且每个子系统控制器和自适应律的构成只利用了本身系统的状态信息,即所谓的分散控制;其次,利用Lyapunov理论证明了所设计的控制器和自适应律使得被控系统的状态及参数估计误差一致终极有界.最后,算例仿真验证了所设计的控制算法的有效性.     

一类不确定切换模糊组合系统的分散鲁棒镇定

提出一种切换模糊组合系统模型并讨论其鲁棒控制问题.分别利用单Lyapunov函数方法和多Lyapunov函数方法设计出分散切换律和控制器,给出了系统在分散切换律和分散控制器作用下的矩阵不等式可镇定条件.仿真结果表明了该设计方法的有效性.     

Robust adaptive control for a class of uncertain non-affine nonlinear systems using affine-type neural networks

A robust adaptive control is proposed for a class of single-input single-output non-affine nonlinear systems. In order to approximate the unknown nonlinear function, a novel affine-type neural network is used, and then to compensate the approximation error and external disturbance a robust control term is employed. By Lyapunov stability analysis for the closed-loop system, it is proved that tracking errors asymptotically converge to zero. Moreover, an observer is designed to estimate the system states because all the states may not be available for measurements. Furthermore, the adaptation laws of neural networks and the robust controller are given out based on the Lyapunov stability theory. Finally, two simulation examples are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed control method.     

基于低通非奇异终端滑模引导的舰载机抗侧风着舰控制技术

针对舰载机的抗侧风着舰控制问题,设计一种低通非奇异终端滑模引导算法（LNTSMC）用于提高舰载机的抗侧风引导能力. 首先, 基于 H_∞混合灵敏度控制设计内环姿态鲁棒控制系统, 并推导舰载机着舰飞行时的侧向引导方程;然后,基于齐次性理论设计一种积分非奇异终端滑模面,使其在满足低通滑模控制器设计要求的同时避免控制奇异现象;进一步,设计一种带边界层的幂指数趋近律来抑制滑模控制中的抖振情况,并引入非齐次干扰观测器来改善边界层内部的鲁棒稳定性; 最后, 通过 Lyapunov 定理证明所设计算法的有限时间稳定性, 并给出仿真结果. 仿真结果表明,所设计的引导算法具有良好的抗侧风性能,通过与已有算法进行对比,验证了所提出算法的优越性.     

Robust consensus algorithm for second-order multi-agent systems with external disturbances

This article investigates the problem of robust consensus for second-order multi-agent systems with external disturbances. Based on a non-smooth backstepping control technique, a class of novel continuous non-smooth consensus algorithms are proposed for the multi-agent network with/without communication delays. The controller design is divided into two steps. First, for the kinematic subsystem, the velocity is regarded as a virtual input and designed such that the states consensus can be achieved asymptotically. Then for the dynamic subsystem, a finite-time control law is designed such that the virtual velocity can be tracked by the real velocity in a finite time. Under the proposed control law, it is shown that if the communication topology graph contains a directed spanning tree, the states consensus can be achieved asymptotically in the absence of disturbances. In the presence of disturbances, the steady-state errors of any two agents can reach a small region around the origin. By building a relationship between control parameters and the bound of steady tracking errors, it is demonstrated that the disturbance rejection performance of the resulting closed-loop system can be enhanced by adjusting the fractional power in the non-smooth controller. Finally, an example is given to verify the efficiency of the proposed method.