鲁棒自增益H2滤波器设计

研究了一类特殊LPV对象的鲁棒自增益H2滤波器设计问题。在LPV对象多胞域内，根据H2最优条件,提出了一种新的基于求解多胞顶点的线性矩阵不等式（LMI）滤波器设计方法，通过在多胞域内引人参数依赖Lyapunov函数，并求解参数依赖的时变自增益滤波器，使新方法具有更小的保守性。又由于多胞顶点的线性矩阵不等式可以离线求解，新算法的实时性好。并举例说明了所提出方法的可行性和优点。     

高超声速飞行器伺服弹性与静不稳定控制方法

针对高超声速飞行器纵向静不稳定和低频结构模态下的气动伺服弹性控制问题,设计了一种双回路结构的鲁棒控制器。内环基于线性变参数(LPV)理论设计变增益控制器,将弹性模型表示成具有仿射参数依赖结构的LPV模型,采用线性矩阵不等式(LMI)求解变增益控制器以保证在任何载荷条件飞行器都具有足够的结构阻尼;外环设计鲁棒控制器实现飞行器对攻角指令的准确跟踪。仿真结果表明,该方法能够主动对结构模态进行阻尼从而达到抑制伺服弹性的效果,同时实现了飞行器纵向短周期模态稳定和对控制指令的高精度跟踪。     

火星飞机的多胞LPV鲁棒控制器设计

随着火星探测的日益发展,火星飞机作为一种中尺度探测手段,能够很好地补充轨道和地表探测器之间的能力空白。针对火星飞机的强非线性、参数不确定性的特点,提出了一种火星飞机的多胞LPV变增益H∞控制器设计方法。首先依据火星飞机的纵向非线性模型,在进行研究的飞行包线内选取适量平衡工作点进行雅可比线性化,通过线性化后的线性时不变系统数值拟合得到系统的LPV模型;然后通过张量的高阶奇异值分解理论进行张量积建模,实现火星飞机LPV模型的多胞形表示。最后设计基于LMI求解的鲁棒变增益控制器,使对象能够克服不利特性的影响,能够完成指令信号的快速跟踪并且使系统具有较强的鲁棒性。     

基于神经网络的导弹倾斜变增益控制

变增益控制是导弹控制常用的方法,其基本做法是在设计局部控制器的基础上采用增益调度的方法在多个控制器之间进行切换.由于前向神经网络可以任意精度逼近任意连续函数,所以可以利用该特性来拟合控制器的增益变化函数,达到实时计算控制器增益的目的.     

面向大包线导弹的分回路LPV姿态控制器设计

针对导弹飞行过程中,马赫数、攻角大范围变化带来的系统特性快变等问题,本文给出一种分回路控制、具有自增益调节功能的鲁棒线性变参数(LPV)姿态控制方法。本文首先基于导弹的飞行包络给出了其LPV系统的建模方法,然后考虑到LPV控制器数据量将随着LPV模型维数和顶点个数呈指数形式增长,提出了基于分回路设计的控制方法,以降低控制器阶数和个数,从而使控制器更具工程意义。最后基于某导弹非线性六自由度模型,对导弹进行复合控制仿真,结果表明所设计的控制器具有良好的自适应能力和鲁棒性。     

机载布撒器连续变增益H∞混合灵敏度控制器设计

针对机载布撒器,提出了一种连续变增益鲁棒控制器的设计方法。这种方法将作战空域划分为几个小的区域,在边界点对线性化后的系统利用H∞混合灵敏度方法设计满足系统H∞性能和动态性能要求的鲁棒控制器,然后将控制器拟合成与布撒器飞行高度和速度相关的连续变增益控制器。随着布撒器飞行状态的变化,所设计的变增益控制器能够适应系统状态的快速变化,克服了传统变增益控制器的不足,具有较好的系统性能。仿真结果验证了此控制器的有效性。     

基于切换增益变结构控制的导弹自动驾驶仪设计

为了提高经典三回路自动驾驶仪的性能,对采用尾舵控制的弹体对象设计了切换增益变结构控制自动驾驶仪.采用切换增益变结构控制的闭环响应特性对弹体参数的变化不敏感.控制量是光滑的避免了对执行机构有害的频繁切换.采用增益调度技术可以容易的获得全空域的控制器设计.仿真结果表明了设计方法的有效性.     

滑翔制导炸弹变增益鲁棒控制器设计与仿真

针对滑翔制导炸弹,提出了一种变增益鲁棒控制器设计方法.通过将作战空域划分为几个小空域,并在其中一边界点对线性化后的系统,采用双回路鲁棒设计方法,设计满足系统性能和动态性能的鲁棒控制器.然后在各个边界点,采用插值方法将控制器内回路设计成与高度和速度相关的连续变增益控制回路,使内回路控制参数随着滑翔制导炸弹的飞行状态变化而变化,从而提高系统的性能.仿真结果表明,设计的控制器具有良好的时域响应性能,可以控制滑翔制导炸弹在大范围飞行过程中稳定,获得了满意的控制效果.     

超空泡航行体的增益自适应变结构控制设计

针对超空泡航行体在实际巡航时具有其独特的运动特性,同时存在流体动力系数的摄动及尾部流体未知干扰等问题,提出了增益自适应变结构的控制方法。首先改进了目前普遍采用的超空泡航行体的数学模型,借鉴Backstepping思想设计了滑动模态面;采用增益自适应算法对干扰未知上界进行了估计,最后设计了基于变结构理论的控制器,并进行了数学仿真。仿真结果表明:该系统响应快速,具有很好的鲁棒稳定性能。     

两个非线性系统Hopf分岔的状态反馈控制

本文简单介绍了Hopf分岔理论,对于Van der pol振子和一个发生亚临界Hopf分岔的二阶非线性系统分别设计了具有可变增益的状态反馈控制器,利用Lyapunov稳定性定理证明了在该控制器作用下,可以消除非线性系统的Hopf分岔现象,保证系统的渐近稳定,控制器与系统参数的变化范围无关,数值仿真也表明了这种控制方法的有效性.因此,对于发生Hopf分岔的非线性系统,可以通过设计合适的状态反馈控制器去消除 Hopf分岔,维持系统的渐近稳定,而不仅是延迟分岔的出现,扩大系统稳定运行的范围.     

区间比例积分微分控制器理论在制导炸弹控制系统设计中的应用

应用区间多项式及区间系统比例积分微分控制器(PID)设计理论,给出了一种飞行控制系统PID控制器设计方法。该方法同时考虑稳定性指标和时域性能指标。首先求出PID控制器的所有稳定参数集,再在该集上得出满足时域性能指标的PID控制器参数区域。只需设计一组控制器参数,就可具有较强的适应被控对象参数变化的能力。理论分析和仿真试验结果表明了该方法的可行性。     

模糊滑模控制在某型发射装置伺服系统中的应用

针对复杂作战环境下某型发射装置伺服系统控制问题,设计模糊滑模变结构控制器。通过模糊控制对系统的不确定性进行在线估计,实现滑模控制中切换增益的自适应调整,在保证控制鲁棒性的同时增强控制的连续性。仿真结果表明:设计的模糊滑模变结构控制器对伺服系统参数不确定性和外界干扰等具有较强的鲁棒性,提高了系统的运行品质,同时滑模变结构控制的抖振也得到了明显抑制。     

区间控制理论在简易制导炸弹控制系统设计中的应用

简要介绍了区间控制理论设计控制器参数的方法,并结合制导炸弹飞行过程中结构参数连续变化的特点,运用该理论对制导炸弹纵向通道中的姿态稳定回路和质心稳定回路分别进行了PID参数的设计.仿真结果表明,设计出的控制器能实现制导炸弹整个空域只需一组控制器参数的实际需要,解决了不断切换控制器参数容易引起抖动的问题,且控制参数合理,控制器性能优良.     

区间控制理论在简易制导炸弹控制系统设计中的应用

简要介绍了区间控制理论设计控制器参数的方法，并结合制导炸弹飞行过程中结构参数连续变化的特点，运用该理论对制导炸弹纵向通道中的姿态稳定回路和质心稳定回路分别进行了PID参数的设计。仿真结果表明，设计出的控制器能实现制导炸弹整个空域只需一组控制器参数的实际需要，解决了不断切换控制器参数容易引起抖动的问题，且控制参数合理，控制器性能优良。     

防空导弹侧向过载积分变结构控制研究

防空导弹在作大机动飞行时,弹体气动参数剧烈非线性变化.在分析弹体特性的基础上,采用积分变结构控制(IVSC)方法设计了侧向过载控制器,通过积分稳定控制回路,保证了高精度稳态传输比,利用变结构控制回路增强控制系统对弹体参数摄动的鲁棒性.仿真结果表明:设计的控制器稳态精度和鲁棒性能指标优良.     

输入受限的线性系统优化控制器设计

输入受限的线性系统优化控制器,基于代数Riccati方程(ARE)设计了复合非线性反馈控制(CNF).该方法先考虑输入具有饱和非线性的线性系统一般形式,再通过构造低增益部分、高增益非线性部分及复合非线性控制律三步完成设计.将常参数形式的高增益部分设计为非线性函数,可获得更好的性能.其仿真通过某航天器的数学模型设计合适的复合非线性反馈控制控制律,并调节相关参数,达到了较满意的效果.     

基于LPV的变增益控制技术及其在航空航天领域的应用

基于LPV系统的变增益控制克服了传统变增益控制的缺点，不仅减少了繁杂的前期工作，而且也使得系统的稳定性和性能分析在理论上变得简单易用。文章分析了基于IJPV系统变增益控制的发展过程，给出了基于LPV变增益控制器的综合方法，总结了近年来航空航天领域应用该项技术的成果，并根据LPV变增益控制的发展趋势，提出了基于LPV变增益控制需要解决的四个问题，即非线性系统的LPV系统的建模、基于Lyapunov函数的线性矩阵不等式计算量、变参数变化速率和调度策略，同时提出了简单的解决思路。     

防空导弹侧向过载积分变结构控制研究

防空导弹在作大机动飞行时，弹体气动参数剧烈非线性变化。在分析弹体特性的基础上，采用积分变结构控制（IVSC）方法设计了侧向过载控制器，通过积分稳定控制回路，保证了高精度稳态传输比，利用变结构控制回路增强控制系统对弹体参数摄动的鲁棒性。仿真结果表明：设计的控制器稳态精度和鲁棒性能指标优良。     

导弹姿态控制系统快速输出采样离散变结构自适应控制

针对导弹姿态控制系统这一多输人多输出、具有参数时变和不确定干扰的离散时间线性系统．采用快速输出采样技术．设计了一种离散变结构控制器．给出了改进的自适应离散趋近律．要求未知扰动有界．但不要求满足匹配条件。理论分析表明．所设计的控制器能保证闭环系统有界稳定．对无干扰系统．消除了系统的抖振．对有干扰系统，减少了系统的抖振。仿真结果表明，设计的控制器对参数摄动和外部干扰具有良好的鲁棒性．控制效果良好。     

基于线性相关系数的RBV再入段增益调度设计

以可重复使用助推飞行器为对象,对再入段控制系统设计问题开展研究,就调度变量的选取提出了一种量化指标。利用极点配置与非线性直接优化组合整定法,设计单个控制器。基于调度策略以及参数迭代优化原理,证明了线性相关系数与控制能力之间的关系,并以线性相关系数为量化指标,设计增益调度系统,联合多个控制器来控制RBV再入过程。系统联合仿真结果表明,该方法可以有效提升调度系统的控制效果。