小型巡飞弹气动阻力系数自适应估计方法

为提高小型巡飞弹气动参数估计的收敛速度和稳定性,提出了一种保证预设性能的气动阻力系数自适应估计方法。根据建立的巡飞弹动力学模型,获得线性参数化速度方程。针对以往参数估计方法中估计误差收敛过程的瞬态性能无法直接设计的问题,通过将预设性能函数引入到自适应参数估计,并对气动阻力系数估计误差进行误差变换,设计出保证参数估计瞬态性能的自适应气动阻力系数估计方法。仿真结果表明,与传统自适应参数估计相比,该方法能在较短时间内实现参数估计的收敛,保证了气动参数的瞬态性能和稳态性能,证明了该方法的有效性。     

弹性高超声速飞行器预设性能精细姿态控制

将反演控制技术、预设性能控制和神经网络相结合,研究设计巡航飞行的高超声速飞行器精细姿态控制器。研究中考虑了高超声速飞行器弹性形变对飞行攻角的影响,引入诱发攻角的概念来刻画气动弹性对飞行器的影响;在考虑弹性的情况下,利用预设性能的设计来满足精细姿态控制的指标要求,同时可以兼顾系统的瞬态性能;利用全局调节动态神经网络在线逼近诱发攻角方程中的未知项,利用Lyapunov稳定性理论得到神经网络权值、中心点和影响范围的自适应调节律,引入鲁棒项来处理神经网络逼近误差的影响,最终设计出考虑气动弹性情况下的高超声速飞行器预设性能精细姿态控制器。通过Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性以及闭环系统所有信号均有界,仿真分析验证了所设计的控制器能够使系统跟踪误差满足预设性能的要求,以此实现姿态精细控制。     

含输入饱和的自动驾驶汽车预设性能自适应控制

为了改善含有输入饱和与未知扰动的自动驾驶车辆系统在执行轨迹跟踪任务时的瞬态和稳态性能,考虑到自动驾驶汽车横向和纵向动态的耦合,设计基于滑模控制和预设性能控制的协调控制器。针对可能出现的输入饱和,基于饱和信号设计辅助系统,并在饱和发生时利用辅助系统调整规定的性能边界,使跟踪误差始终遵守性能约束,避免穿越边界引起系统不稳定。利用神经网络对系统中存在的模型误差以及外部扰动进行拟合和补偿,并设计一种基于复合学习的在线更新算法来训练神经网络。通过Lyapunov方法严格证明了闭环系统的稳定性,并通过仿真验证了新提出的辨识和控制方案的有效性。所设计的协调控制器可以在存在强耦合特性、模型不确定性和外部干扰的情况下保证预定的轨迹跟踪性能。     

基于无刷直流电机直接驱动的电动舵机控制器设计

给出电动舵机的数学模型,介绍了模糊PID双模控制的原理,设计了模糊PID双模控制方案,并进行了仿真.仿真结果表明,该控制器对阶跃响应具有较好的瞬态性能和稳态性能,且对外加干扰具有较强的鲁棒稳定性.     

基于干扰观测器的弹丸协调器电液伺服系统自适应滑模控制

针对弹丸协调器电液伺服系统中存在非匹配不确定性和参数不确定性问题,提出一种基于干扰观测器的自适应滑模控制策略。采用干扰观测器估计系统中的非匹配不确定性,通过Lyapunov稳定性理论证明干扰观测器的稳定性,并将其引入新型积分滑模切换函数的设计中,使控制器能够对非匹配不确定性提供有效补偿,提高控制精度。为了降低系统参数不确定性的影响,在滑模控制器设计中引入自适应律以保证控制器的动态性能,并对控制器的全局稳定性进行了证明。实验结果表明：采用的干扰观测器和自适应律能够准确描述系统特性;基于干扰观测器的自适应滑模控制器能够满足期望轨迹的跟踪要求,使设计的控制器在不同工况下均具有较好的动态跟踪特性和稳态精度,并具有较强的鲁棒性。     

一种新型抗干扰自适应控制的设计与仿真

提出了一种新型的抗干扰模型参考自适应控制的算法,该算法基于关联矩阵、理想匹配模型与LDU分解的抗干扰技术,可用于对各种干扰进行抑制,响应快速,能够确保系统的稳态响应指标和提高系统的瞬态响应性能。选用时变阶跃输入和不匹配干扰,对新型抗干扰自适应控制器与鲁棒伺服LQR控制器进行了对比仿真验证。结果表明,设计的抗干扰控制器对于不匹配扰动具有较强的鲁棒性。     

含有死区与间隙电动舵机的反演控制

针对电动舵机存在的死区与间隙特性,设计了一种基于反演法的控制器。对电动舵系统进行建模,并证明了所设计的反演控制器的稳定性。运用数字仿真技术对舵系统进行了仿真分析,说明了该控制器满足系统对快速性以及稳态精度的要求。仿真结果表明,此控制器不仅明显优于传统PID控制器,而且能够消除死区及间隙影响,具有优良的跟踪以及鲁棒性。     

一种简易模糊PID控制器的优化设计

本文提出了一个用解析表达式表示的简易模糊PID控制器模型,介绍了该控制器的优化设计方法。对典型被控对象的仿真结果表明该控制器具有设计简易、算法简单、系统动态和稳态性能好的优点。笔者应用此法对从桦南县水泥厂的一个水泥窑上所辨识出来的非线性模型进行了仿真试验,结果表明利用该法设计的控制器抗干扰性能好,适应性强,适用于线性和非线性系统的设计。     

自动装填系统中控制器的多指标设计

提出了一种满足多种指标要求的弹药自动装填系统的控制器设计方法,在大偏差下施加最大控制量,使系统有较短的调节时间,在小偏差下使用Lyapunov矩阵不等式,通过PD—P控制器,配置系统闭环极点于指定圆形区域而使闭环系统具有较好的动态品质和满足指标要求的稳态误差。通过两种控制器的切换,保证控制系统同时满足所提出的指标要求。MATLAB下控制系统仿真及和ADAMS下建立的虚拟样机结合实验,证明了该方法的有效性。     

磁悬浮球控制系统的仿真研究

针对磁悬浮球系统的本质不稳定性,设计PID控制算法实现系统的稳定控制.建立磁悬浮球系统的动力学模型,并对其中的非线性部分进行平衡点处的线性化,采用根轨迹校正设计超前滞后控制器.最后采用PID控制设计,并使用根轨迹校正中零极点对系统性能影响的思想去调整PID参数,使系统的稳定性、动态性能和稳态性能满足要求.     

考虑高超声速飞行器执行机构动态特性的预设性能控制

考虑高超声速飞行器执行机构的动态特性,引入预设性能函数,采用反步控制方法和动态逆控制方法分别对高度子系统和速度子系统设计控制器。在高度子系统控制器的设计过程中,显示的考虑执行机构的二阶动态特性,并引入预设性能函数,保证了飞行器的暂态响应。此外,针对常规反步法存在微分膨胀的问题,应用动态面控制技术以避免对虚拟控制量进行反复求导,简化了控制器的设计。然后,利用Lyapunov稳定性理论对飞行器控制系统稳定性进行分析。最后,仿真结果表明该控制方案能够使飞行器快速的跟踪给定的参考轨迹,且跟踪误差保持在预设范围内。     

高超声速飞行器鲁棒多目标线性变参数控制

针对具有“乘波体”构型的吸气式高超声速飞行器纵向飞行姿态控制问题,提出了一种基 于区域极点配置的鲁棒多目标线性变参数（LPV）控制系统设计方法。给出吸气式高超声速飞行器纵向非线性机理模型,在此基础上建立了刚性LPV模型;针对此类LPV模型,提出了基于区域极点配置的LPV状态反馈控制系统设计方法,将系统的鲁棒稳定性、干扰抑制、跟踪性能等性能指标通过扩展线性矩阵不等式约束的方式,实现了LPV系统的多目标鲁棒跟踪控制。同时,通过引入松弛变量的方法,解除了Lyapunov函数矩阵与系统矩阵之间的耦合影响,从而降低了控制系统设计的保守性,得到了满足期望性能要求的LPV状态反馈鲁棒跟踪控制器。所设计的控制器应用于高超声速飞行器的非线性机理模型进行数值仿真验证,仿真结果表明：所设计的控制器能够使得闭环反馈控制系统有效地跟踪指令信号变化,系统动态性能良好且具有较强的抗干扰能力。     

模糊奇异摄动建模及在飞机着陆控制的应用

文中研究了基于模糊奇异摄动理论的飞机建模方法，分别建立了基于机理分析和基于特征值分解的飞机模糊奇异摄动模型。所建立的模型与传统的非线性飞机模型相比．在提高非配平点建模精度的同时，避免了针对传统模型设计控制器时遇到的矩阵奇异等病态计算问题。在仿真验证中．针对所建立的飞机模糊奇异摄动模型设计了着陆轨迹跟踪控制系统，仿真结果表明这种控制系统能够满足飞行控制的精度要求．具有良好的动态和静态特性。     

高超声速飞行器H_∞鲁棒跟踪控制研究

针对高超声速飞行器巡航飞行控制问题,提出一种基于H∞的鲁棒控制方法。建立基于平衡点的线性不确定模型,将轨迹跟踪问题转换为一类H∞控制问题。在状态和控制输入不确定项满足匹配条件下,基于鲁棒稳定理论和线性矩阵不等式技术,推导出满足闭环系统内部稳定且满足一定控制性能的反馈增益选取条件。通过对非线性多变量高超声速飞行器纵向模型的轨迹跟踪仿真表明,所研究的控制方法可以确保对速度和高度指令的响应效果,并对模型中存在的参数摄动具有鲁棒性。     

基于粒子群优化的伺服系统比例积分微分控制器设计方法

给出了 一种基于粒子群优化（PSO)算法的火炮伺服系统比例积分微分（PID)控制器优 化设计方法。定义了 ー个综合考虑火炮调转时间、上升时间、超调量、系统静态误差、等速跟踪误差 和正弦跟踪误差等动静态性能的指标函数,在给定的控制器参数空间进行组合优化搜索,可迅速求 得使性能指标优化函数极小化的ー组PID控制器参数。仿真結果表明该方法有效。     

基于挠性吸气式高超声速飞行器的传感器容错控制

针对一类带有挠性的吸气式高超声速飞行器设计具有传感器容错能力的控制器。飞行器机体的刚性模态和挠性模态之间的强耦合作用不仅仅会直接影响到气动力和气动力矩,而且还会造成传感器的测量误差,尤其是给攻角测量带来加性扰动的影响,这给基于状态反馈控制器的设计带来了极大挑战。因此,为了解决这个问题,引入了比例积分型状态观测器,利用系统的输入和受干扰的输出重构出原系统的状态,然后利用重构的状态设计保性能控制器,在稳定该高超声速飞行器模型的同时,也使得给定的二次性能指标达到其最小的上界。本文的主要贡献在于成功地改进了传统意义上的状态反馈方法,并消除了因为挠性模态影响造成的传感器测量误差所带来的影响,这在实际工程中具有重要的意义。文章最后给出的仿真结果显示出了比例积分型状态观测器具有较好的动态性能,以及保性能控制器出色地完成了该模型高度和速度通道对指令信号的跟踪任务。     

Design of PID Controllers of Anti-aircraft Artillery Servo System with Multiple Performance Specifications

A novel design method for determining the proportional-integral-derivative(PID) controller gains of an anti-aircraft artillery servo system with multiple performance specifications based on a particle swarm optimization (PSO) algorithm is proposed. First, a performance criterion evolution function combined with the system maximum displacement settling time, rise time, overshoot, steady state error, constant velocity tracking error and sine wave tracking error is defined. Second, the optimization problem of PID controller parameters and the searching procedure of PSO algorithm are constructed. Finally, the optimal or near optimal PID controller parameters are fast and easily obtained by solving the above optimization problem on the given controller parameter space following the PSO searching procedure. The simulation results show the effectiveness of the proposed controllers.     

Design of PID Controllers System with Multiple of Anti-aircraft Artillery Servo Performance Specifications

A novel design method for determining the proportional-integral-derivative（PID） controller gains of an anti-aircraft artillery servo system with multiple performance specificauons based on a particle swarm optimization （PSO） algorithm is proposed. First, a performance criterion evolution function combined with the system maximum displacement settling time, rise time, overshoot, steady state error, constant velocity tracking error and sine wave tracking error is defined. Second, the optimization problem of PID controller parameters and the searching procedure of PSO algorithm are constructed. Finally, the optimal or near optimal PID controller parameters are fast and easily obtained by solving the above optimization problem on the given controller parameter space following the PSO searching procedure. The simulation results show the effectiveness of the proposed controllers.