航天控制的发展方向－－航天器智能自主控制

本文从航天任务、航天技术的发展过程分析了航天控制的发展方向,论述了发展航天器智能自主控制的必要性,航天器智能自主控制系统框架结构和需解决的问题,提出了智能控制理论中智能特征模型、智能控制器设计原则和智能控制目标可达性等几个关键性科学技术问题。论文最后介绍了智能自主控制在航天控制中的应用成果及有关理论与实践的关系问题。     

航天器时延自适应变结构容错控制

针对航天器存在未知惯量参数以及干扰与执行机构失效的姿态机动问题,提出一种将自适应变结构控制与时延技术相结合的鲁棒容错控制方法.该方法在继承变结构控制优点的同时,提高了控制律对参数和干扰变化的自适应能力;利用时延技术的逼近能力补偿执行机构的故障,使得控制器对执行机构的失效具有很强的容错能力,并且执行机构故障信息不需进行在线检测和分离.仿真结果表明,在完成姿态调节控制的同时,所提出的方法具有良好的过渡过程品质.     

基于路径规划的挠性航天器姿态自适应控制

针对挠性航天器存在动力学参数不确定性以及三轴非线性强耦合的特点,提出了一种基于余弦函数路径规划的姿态自适应控制方法。首先,分析挠性航天器动力学模型,给出了其姿态控制系统的总体结构;然后,为有效抑制挠性附件振动对控制性能的影响,设计了一种余弦角加速度姿态路径规划方法对指令信号进行柔化,以减少指令信号中的高频成分;最后,将柔化指令信号作为控制系统的期望输入信号,并采用基于多输入多输出特征建模理论,设计了姿态自适应跟踪控制器。通过MATLAB/Simulink仿真,验证了所提姿态控制策略的有效性。     

航天器瞬变热流全系数自适应控制

航天器地面试验瞬变热流控制具有耦合变量多、参数不确定、控制要求复杂、复分效应大等特点，本文采用控制矩阵非对角元强迫滞后一步的多变量的系数自适应控制方法，结合采用广义对象技术，充分利用成熟的二阶单变量全系数自适应控制方法在性能鲁棒性设计上的经验，通过数学仿真、原理性实验，模型星实验等技术途径确定了控制系统的参数，圆满地解决了航天器地面试验瞬变热流控制，已成功地应用在某卫星地面试验瞬变的热流控制中。     

一类挠性航天器的变结构控制

本文研究在控制器能量受限条件下，一类挠性航天器的姿态控制问题。考虑刚笥主体上带有挠性梁的航天器，并假定系统在一平面内作旋转运动。本文针对航天控制工程中执行机构的工作模式，基于系统的地 维模型，设计了简单易行的变结构控制方案，并证明了相应的闭环系统的渐近稳定性。     

挠性航天器大角度机动的全系数自适应控制

本文研究全系数逢适应控制方法在挠性航天器大角度机动控制中的应用。针对中心刚体带挠性板的航天器，设计了包括黄金分割控制、逻辑微分控制和逻辑积分控制的全系数自适应控制方案，并进挠性结构卫星单轴气浮台全物理仿地具实验。     

航天器自主运行控制与智能信息处理技术

在阐述航天器自主运行满足任务要求、提高系统性能、降低运行成本等方面作用的基础上，从系统的体系结构出发，按照分层递阶型、包容型、混合型三种基本形式和多智能体结构的复杂形式，分别讨论对一般轨道飞行航天器、多个航天器所组成的空间网络、以月球车为代表的星球表面探测系统和空间机器人等几类不同对象进行自主运行控制的特点，最后论述自主运行控制对智能信息处理技术的基本需求并提出有关的关键技术。     

航天器姿态跟踪系统的自适应滑模控制

针对存在不确定惯量矩阵和外干扰的刚体航天器姿态跟踪系统,提出了一种自适应滑模控制方法。首先建立了姿态跟踪误差动力学方程,并对刚体航天器跟踪误差动力学定义了滑模,设计了自适应滑模控制律,该控制律的优点在于可以估计系统不确定块,消除了传统滑模控制中对不确定界的要求。Lyapunov分析表明了提出的自适应滑模控制器确保闭环系统取得渐近稳定性。仿真结果验证了提出的控制策略的有效性。     

机器人变结构自适应控制的研究

本文提出了一种新的机器人变结构自适应轨迹跟踪控制，根据滑模存在条件，独立地推导出了一种实时预测滑模参数Ｃ的递推算法，克服了机器人变结构控制中滑模参数选择的盲目性。同时，为了更有效地削弱抖振现象，本文提出了一种新的变边界层厚度的饱和函数方法。本文的控制方案既保证了系统的强鲁棒性，又能实现高精度的快速跟踪控制。以三自由度烟叶搬运机器人为对象的仿真实验结果，表明了本文所采取的控制方法的有效性和可行性。     

航天器平移及姿态机动自适应终端滑模控制

研究了用于航天器平移及姿态机动的自适应终端滑模控制方法.通过在广义准坐标下建立拉格朗日方程得到了刚体航天器平移及姿态耦合运动的动力学方程.能对存在模型不确定性和环境扰动下的航天器实现平移和姿态机动.该自适应过程包括对不确定性和干扰的估计、有效抑制传统滑模控制的抖振现象.利用李雅普诺夫稳定性理论证明了控制器的可达性和稳定性.通过航天器的位置以及姿态跟踪的数值仿真,验证了所设计控制器的有效性和准确性.     

不确定非线性系统的自适应最终滑模控制——Backstepping方法

对具有参数不确定与未知非线性的一类非线性系统，本文通过引入快慢两种切换线给出了一种自适应有限时间滑模控制机制。Ｂａｃｋｓｔｅｐｐｉｎｇ方法被应用到设计中。此种控制机制保证了闭环系统的稳定性并使状态在有限时间内收敛到原点。仿真结果表明该控制机制的有效性。     

机器人自适应模型跟踪变结构控制

本文提出了一种机器人自适应模型跟踪变结构控制方案.它具有所要求的瞬态特性,其控制规律以显式的方式给出,而且不需知道系统参数的变化范围,因而适用于多关节的机器人系统.     

基于特征模型的挠性结构自适应振动控制

航天器是一种由中心刚体和挠性附件组成的刚柔耦合复杂系统，由于系统调姿或外部扰动作用时将引起振动，尤其是在平衡位置的小幅度振动对姿态稳定度和指向控制精度严重影响，并且难以控制．为了解决该问题，采用基于特征模型的黄金分割自适应控制方法，并引入逻辑微分阻尼项进行振动主动控制．建立了刚柔耦合结构实验平台，进行了包括位置设定点及转动振动主动控制的算法实验比较，结果表明，采用的基于特征模型的方法得到了比较理想的振动抑制效果，尤其是对低频小幅值振动的抑制，在相同条件下，与传统控制方法相比，大大减少了振动抑制的时间．实验研究表明采用的算法快速抑制振动的有效性．     

航天器输入受限的鲁棒自适应姿态跟踪控制

针对径向基神经网络结构和参数的动态优化问题,提出一种基于敏感度分析和粒子群优化的RBF神经网络(SAPSO-RBF)优化算法.算法通过初始化各粒子信息数,基于粒子敏感度分析,对算法学习阶段粒子信息进行增加和删减,确定第一次收敛时网络结构大小;算法达到收敛后,对最优粒子进行敏感度分析,删除冗余信息,使算法重新发散;根据算法发散和收敛次数提出一种惯性权重更新方法,使算法在解空间内进行多次发散和收敛,增强算法搜索能力的同时减小网络结构,并给出SAPSO算法的收敛性证明.仿真实验结果表明,SAPSO-RBF算法具有良好的自组织能力,相较于其他自组织RBF神经网络优化算法,在网络结构紧凑度和精度等方面有较大提升.     

降低鲁棒变结构模型参考自适应稳态控制增益的模糊实时分层方法

提出一种模糊实时分层方法来降低鲁棒变结构模型参考自适应稳态控制增益。利用模糊理论将一些定性经验与已提出的鲁棒变结构模型参考自适应控制相结合,可以在一定程度上克服稳态控制增益高的缺点。仿真结果表明,采用模糊实时分层方法后,稳态控制增益有所降低。     

不确定系统的变结构鲁棒自适应控制及其在机械手控制中的应用

本文针对一类不确定非线性系统,通过状态微分同坯变换和反馈控制建立了系统的变结构鲁棒控制设计过程,并在此基础上提出了一种新型的变结构鲁棒自适应控制算法。该算法优点是:1)不需要确切知道系统不确定性,也不需要知道不确定性的界,而是利用自适应规律对系统不确定性范围进行在线估计;2)能够保证系统获得较为满意的动态性能;3)控制规律是连续性的,因而避免了一般变结构系统中的不连续控制所导致的颤振现象。为了说明本文所提算法的正确性,本文还以二连杆机械手为例讨论了其终端夹持不定载荷时的轨迹跟踪问题。     

低增益变结构模型参考自适应控制器设计

就对象相对阶大于1时的变结构模型参考自适应控制（VS－MRAC）系统提出了一种低增益变结构控制方案,主要特点是：1）系统变结构律在低增益状态下仍可保证所有辅助误差在有限时间内收敛到零,从而提高了系统跟踪精度;2）进一步研究了平均值滤波器对系统稳定性的影响。     

一种简单实用适宜高维变量的多变量自适应控制方法与应用

针对多变量自适应控制系统的计算复杂性,本文对一类大型高维多变量耦合控制系统,提出一种控制矩阵非对角元强迫滞后一步的多变量自适应控制新方法,并给出了控制模型及设计步骤,用本方法对五回路航天器瞬态热流跟踪控制进行了数字仿真和实时控制实验,结果表明:本方法的性能指标和鲁棒性是令人满意的。     

汽车智能防撞自适应控制研究与仿真

针对汽车防撞模糊控制模型不能自动调整参数的缺点,建立汽车防撞自适应模糊推理模型。采用混合学习算法对自适应模糊推理模型的前提参数和结论参数进行辨识,以加速收敛。经模拟训练和仿真输出结果证明,该模型能够对汽车防撞模糊控制器隶属函数和模糊规则进行优化,较好地实现紧急报警情况下的汽车防撞自适应控制。     

不确定性大系统的分散变结构自适应控制

提出一种适用于存在变化的子系统关联、系统参数摄动和外界干扰的不确定性线性大系统的分散变结构自适应控制方法。在控制律中引入一种对系统不确定扰动与关联的界的简单自适应算法，增强了控制系统对不可知系统不确定扰动的鲁棒性。所提出的控制方法具有较强的工程实用性。