视故障为结构不确定项的鲁棒可靠跟踪控制器设计

针对含执行机构故障的凸面体不确定系统, 本文基于二次型分离算子给出了一种鲁棒可靠跟踪控制器的设计方法. 利用不确定系统鲁棒镇定时的拓扑分离特性, 采用无损S-procedure获得二次型分离算子, 对执行机构故障和系统描述矩阵进行解耦, 在此基础上将故障模型的结构信息引入到控制器设计中, 从而减少系统设计的保守性. 并将可靠控制器设计转化为线性矩阵不等式表述的凸优化问题, 利用已有的工具包对其快速求解. 最后给出某飞行器纵向运动控制的设计实例, 仿真结果验证了设计方法的有效性和优越性.     

基于特征模型自适应方法的一类最小相位非线性系统稳定性分析

在特征建模理论中,由全系数自适应控制器组成的闭环系统是一个非常复杂的混合系统,采用传统自适应框架难以进行分析,因此,稳定性分析一直是该领域的一个难点.本文以一类最小相位、相对阶为2的单输入单输出(SISO)高阶非线性系统为例,通过一种新的特征建模方法,把高阶混合系统变换为一个含有稳定未建模误差的、参数有界慢时变的采样间接自适应控制问题,并利用基于欧拉近似离散化模型的采样系统稳定性分析方法进行了系统分析.该方法可进一步推广到任意相对阶的SISO或多输入多输出(MIMO)系统甚至无限维最小相位系统中去.     

色温对星敏感器恒星定位精度的影响

色温影响星敏感器恒星定位精度,运用光线追迹方法,研究色温对恒星定位精度的影响.在分析不同色温恒星光谱分布特征的基础上,建立恒星光谱模型,计算色温差异引起的恒星定位误差,计算结果表明:中心视场附近色温差异引起的恒星定位误差较视场边缘小;通过合理选择光学系统的响应波段,可以减小色温差异引起的恒星定位误差,但会损失恒星到达探测器感光面的光能量.例如,当响应波长从300～1 100nm减小为400～800nm时,星敏感器视场(0°,0°)、(0°,2°)和(0°,4°)处的单颗恒星定位误差分别减小为0.042 2"、1.965 2"和3.389 1",约为原来的54%、65%和70%;色温为9 600 K、7 600 K、5 600 K和3 600 K的恒星像斑能量分别约为原来的58%、62%、63%和51%.     

基于依参数分离算子的鲁棒可靠滤波器设计

针对凸面体不确定系统并考虑传感器发生故障的情况, 基于二次型分离算子进行了鲁棒可靠滤波器设计的研究. 利用不确定系统鲁棒镇定时的拓扑解释, 采用分离算子将不含故障描述的系统矩阵与故障描述矩阵进行解耦, 从而获得对故障不敏感的鲁棒可靠滤波器. 为进一步降低设计的保守性, 文中还给出了一种依参数分离算子的滤波器存在条件, 并将滤波器设计转化为线性矩阵不等式 (LMIs) 表述的凸优化问题. 仿真实例验证了文中所提出设计方法的有效性.     

月球表面巡视探测自主局部避障规划

路径规划是月球表面巡视探测自主导航的重要功能,是提高地外天体表面探测效率和安全性的关键.国外已实现的地外天体表面自主路径规划方法以局部避障为主要目标,不考虑全局目标可达性和完备性,本文针对该问题,提出一种基于地形通过性定量评价和目标可达的综合自主局部避障规划方法,通过对稠密地形数据进行可通过性能的综合评价,并考虑与目标的方位和距离,规划出能够到达目标的避障安全路径.该方法已经成功应用于我国"玉兔号"和"玉兔二号"月球车的自主导航中.     

多航天器系统分布式有限时间姿态协同跟踪控制

基于一致性算法, 在有向通讯拓扑下, 研究存在状态约束的多航天器系统分布式有限时间姿态协同跟踪控制问题. 在仅有部分跟随航天器可以获取领航航天器状态, 并且跟随航天器之间存在不完全信息交互的情形下, 设计了分布式快速终端滑模面, 提出了不依赖于模型的分布式有限时间姿态协同跟踪控制律. 根据有限时间Lyapunov 稳定性定理, 证明了系统的状态在有限时间内收敛于领航航天器状态的小邻域内. 最后通过仿真算例验证了所提出算法的有效性.

     

多航天器相对轨道与姿态耦合分布式自适应协同控制

基于一致性理论,在有向通讯拓扑结构下对多航天器系统相对轨道及姿态的耦合协同控制问题进行了研究.本文考虑近地航天器相对轨道的非线性方程以及用罗德里格参数描述的航天器姿态运动方程,建立了考虑控制输入耦合的六自由度航天器运动模型.在仅有部分跟随航天器可获取参考状态(记为领航航天器)的情形下,针对航天器存在未建模动态以及外部环境干扰等问题,提出了一种基于切比雪夫神经网络(Chebyshev neural networks,CNN)的自适应增益控制律,使得各跟随航天器在轨道交会的同时姿态保持一致.因为每个航天器上的控制算法仅依赖其自身及相邻航天器的信息,因此控制算法是分布式的.同时考虑到航天器之间的相对速度及相对角速度难以测量,提出了无需相对速度及角速度信息的分布式自适应协同控制律使得各航天器保持一定的队形且具有期望的相对指向.最后对6颗航天器的编队飞行进行了仿真分析,仿真结果表明本文设计的分布式自适应协同控制律是有效可行的.     

改进粒子滤波算法在深空红外小目标跟踪中的应用

非负矩阵分解具有较好的特征提取性能,广泛应用于数据融合领域,而粒子滤波则是一种处理非线性和非高斯动态系统状态估计的有效方法.该文结合两种算法的优点,提出了一种基于改进粒子滤波的红外小目标跟踪算法.利用NMF融合当前与之前的粒子分布权重,减小经典粒子滤波退化发散带来的精度误差.避免了目标遮挡及暂时消失带来的跟踪错误.仿真实验证明本文算法相对于经典粒子滤波,具有更好的跟踪精度和稳定性.     

一种自适应确定性采样滤波方法

对确定性采样滤波方法进行了改进,提出了一种自适心确定性采样滤波方法.首先,分别推导得到了平稳噪声情况下递推形式的噪声统计参数估计算法,以及三种针对非平稳噪声统计参数的估计算法;然后,将所得到的噪声统计参数估计算法与确定性采样滤波方法相结合,得到自适应确定性采样滤波算法.仿真结果表明,当时变过程噪声统计参数未知时,利用本文所提出的自适应确定性采样滤波估计算法,仍然可以得到精度较高的估计结果.     

一类非线性时变系统的全系数自适应控制方法

文中针对一类连续时间非线性时变系统的采样自适应控制问题,给出了一种离散化建模方法,推导得到了相应的离散化模型的系数表达式及变化规律,在此基础上设计了基于该离散化模型的全系数自适应控制方法并给出了保证闭环系统有界稳定的充分条件.数学仿真结果表明文中提出的自适应控制方法可以取得满意的控制性能.最后,对一类高阶非线性时变系统采用低阶全系数自适应控制方法的可行性和条件进行了初步的探讨.