具有非线性不确定性的高超声速飞行器的 分布式鲁棒反步跟踪控制

本文针对具有外部干扰,参数摄动和非连续未知非线性气动影响的一般高超声速飞行器纵向动力学问题,设计了分布式鲁棒反步跟踪控制器.为了处理复杂的系统,将标准反步控制和信号补偿方法结合起来构成一个"简单"的鲁棒控制器.该方法不仅可以保证闭环系统半全局鲁棒跟踪性能,也可保证系统跟踪误差以期望的收敛速度收敛到期望的误差范围内.最后,带有非线性不确定性,外部干扰和参数扰动的仿真系统说明了该方法的有效性.     

高超声速飞行器轨迹跟踪的反步滑模控制

针对高超声速飞行器轨迹跟踪控制问题,基于纵向动力学的输入/输出线性化模型,设计了一种基于反步法与滑模控制相结合的反步滑模跟踪控制器;这种控制器对系统匹配不确定性和非匹配不确定性都具有较强的鲁棒性,跟踪收敛快速性良好;对反步滑模跟踪控制器和一般滑模跟踪控制器进行了控制参数仿真优化,对比研究了速度跟踪、高度跟踪、速度高度同时跟踪和正弦速度跟踪条件下两种控制器的快速性和鲁棒性,证实了文章方法的有效性。     

高超声速飞行器鲁棒自动驾驶仪设计研究

针对高超声速飞行器姿态控制问题,设计了具有鲁棒特性的自动驾驶仪;针对带有耦合特性的面对称外形高超声速飞行器的动力学模型,在存在气动参数摄动的情形下,基于数值有界不确定性描述形式,利用鲁棒控制理论和线性矩阵不等式(LMl)求解方法,设计了三通道鲁棒的自动驾驶仪控制器;最后仿真结果表明,所设计的三通道自动驾驶仪使得高超声速飞行器获得理想的动态性能和稳态品质,并对气动参数和通道间的耦合不确定性具有较强的鲁棒性.     

具有参数不确定性的非线性系统的鲁棒输出跟踪

研究具有非线性参数化的非线性系统的输出跟踪问题.采用时变状态反馈控制律,指数镇定输出跟踪误差,并保证非线性系统的所有状态是有界的.为了实现时变状态反馈控制律,设计高增益鲁棒观测器观测构造该控制律所需要的状态,使得整个闭环系统的输出能渐近跟踪期望输出,且该闭环系统中所有信号都是有界的.     

基于非线性干扰观测器的翼伞鲁棒反步跟踪控制

针对干扰条件下的无人翼伞飞行器路径跟踪控制问题,提出一种基于非线性干扰观测器的反馈增益鲁棒反步控制方法.采用二阶跟踪-微分器设计干扰观测器对系统复合干扰进行估计和补偿,设计了反馈增益反步跟踪控制律,通过合理设计增益参数,消除了部分复杂非线性项,避免了虚拟量高阶导数问题,简化了控制器形式.根据Lyapunov理论设计鲁棒反馈补偿项,在保证稳定性的同时提高了系统的鲁棒性.仿真实验结果验证了所提出方法的有效性.     

高超声速飞行器有限时间饱和跟踪控制

针对高超声速飞行器纵向模型存在外界干扰和模型参数不确定性情形下的有限时间跟踪问题进行了研究分析.针对外界干扰上界已知,基于快速积分滑模理论,设计了有限时间快速积分滑模控制器.当外界干扰上界未知时,结合具有低通滤波器性能的自适应算法,通过引入辅助系统设计了实际有限时间自适应快速积分滑模控制器,能够处理输入饱和问题.对所设计的两个控制器利用李雅普诺夫理论给出了严格理论证明,得到整个闭环系统分别为有限时间稳定的、实际有限时间稳定的,并能够保证系统其它状态变量在较短的时间内趋于稳态值.对不同类型参考信号进行了数字仿真,进一步验证了所设计两个控制器的有效性和鲁棒性.     

基于干扰观测器的高超音速飞行器鲁棒反步控制

针对高超音速飞行器严格反馈不确定非线性MIMO系统,提出一种基于干扰观测器的鲁棒反步控制方法。该方法采用超扭曲算法设计干扰观测器以估计系统复合干扰,观测误差有限时间收敛。设计非线性反步控制律,引入鲁棒项使得系统满足干扰到性能输出的L2增益不超过设定的正实数,满足耗散不等式,使闭环系统跟踪误差一致最终有界稳定。仿真结果表明,所设计的控制律可以有效抑制系统复合干扰的影响,设计方法可行。     

一类具有非线性不确定性系统的鲁棒H∞控制

考虑一类具有非线性不稳定性的系统的Ｈ∞控制器设计问题,给出了判断鲁棒渐近稳定和Ｌ２增益有限的充分条件,提出了输出反馈鲁棒Ｈ∞控制问题的可解条件,并给出了基于线性矩阵不等式的鲁棒Ｈ∞控制器的设计方法。     

一类具有非线性不确定性系统的鲁棒H∞控制

考虑一类具有非线性不确定性的系统的H∞控制器设计问题,给出了判断鲁棒渐近稳定和L2增益有限的充分条件,提出了输出反馈鲁捧H∞控制问题的可解条件,并给出了基于线性矩阵不等式的鲁棒H∞控制器的设计方法．     

不确定性线性系统的鲁棒渐近跟踪控制

对于线性不确定系统，本文给出了一种鲁棒渐近跟踪控制的设计方法，通过选取矩阵φ，构造广义匹配条件，利用Riccati方程正解给出了设计鲁棒渐近跟踪有效方法，对于匹配系统和不匹配系统均可使输出渐近跟踪某一参考输入，算例表明了该方法的有效性。     

不确定性系统的自适应鲁棒跟踪控制

针对存在未知干扰和未建模动态等不确定性的系统的自适应鲁棒跟踪控制问题进行了探讨.首选将l1优化控制器的有限拍设计方法结合给出了最优鲁棒稳态跟踪控制器的设计方法．然后利用集员辨识的思想,将名义模型的参数和未建模动态及干扰的大小作为未知参数,提出了一种递推参数估计方法.最后将上述研究结果结合起来提出了一种自适应鲁棒跟踪控制策略,证明了自适应算法的全局收敛性并给出了鲁棒跟踪性能指标的一下较紧的上界.与现有的结果相比,本文提出的自适应控制具有非保守的鲁棒稳定性,具有渐近最优的鲁棒跟踪性能.     

基于INA—QFT的高超声速飞行器鲁棒控制器设计

针对高超声速飞行器数学模型的不确定性,提出基于逆奈氏阵列法设计预补偿器和定量反馈理论设计控制器相结合的方法。该方法首先对相互关联的飞行器三通道进行预补偿,使开环前向通道的逆传递函数矩阵成为对角优势阵。然后根据某型号飞行器俯仰通道多个模型参数变化范围,利用定量反馈理论进行鲁棒控制器设计。线性和非线性仿真结果表明,该方法跟踪效果良好,具有较强的工程应用价值。     

含时变不确定性线性系统的鲁棒跟踪控制

本文就含时变不确定性的线性系统,研究了鲁棒跟踪控制器的设计问题。文中利用Ｒｉｃ－ｃａｔｉ方程,给出了使系统输出鲁棒跟踪某一动态输入的线性控制律,对于匹配系统,跟踪误差可以任意小,从而得到实际跟踪;对于不满足匹配条件的系统,若另一些条件成立,则跟踪误差有界。     

基于动态面的高超声速飞行器模糊自适应非线性控制

针对高超声速飞行器模型非线性、多变量和参数不确定特性, 并考虑控制增益变化可能导致控制奇异值问 题, 提出一种基于动态面的模糊自适应非线性控制方法. 根据动态面和动态逆策略, 分别设计了高度和速度跟踪控制 器. 利用模糊自适应方法在线逼近不确定函数项, 并采用Nussbaum 增益技术抑制虚拟控制增益不确定影响, 以减少 在线学习量, 保证系统的半全局一致最终有界性. 仿真结果表明, 所提出的方法可实现飞行器对高度和速度的准确跟 踪控制.

     

基于非线性干扰观测器的高超声速飞行器滑模反演控制

针对高超声速飞行器非线性、强耦合和参数不确定弹性体模型,提出了一种基于非线性干扰观测器的滑模反演控制方法.将飞行器曲线拟合模型分解为速度子系统和高度相关子系统并表示为严格反馈形式,分别采用滑模和反演方法设计实际控制量与虚拟控制量.采用1阶低通滤波器获取虚拟控制量的导数,解决了传统反演控制方法"微分项膨胀"问题.基于改进滑模微分器设计了一种新型非线性干扰观测器,以此对模型不确定项进行估计和补偿.仿真结果表明,该控制器对模型不确定性和气动弹性影响具有鲁棒性,且实现了对速度和高度参考输入的稳定跟踪.     

船舶航向非线性系统鲁棒跟踪控制

对船舶航向非线性系统, 提出了一种基于神经网络方法的鲁棒跟踪控制器. 系统由船舶运动非线性响应模型和舵机伺服系统串联构成, 其中运动响应模型考虑了建模误差和外界干扰力等非匹配不确定性. 对建模误差和期望舵角的一阶导数项应用在线二层神经网络予以辨识和补偿, 不确定性干扰项处理应用L2增益设计. 采用Lyapunov函数递推法, 得到包括神经网络权值算法在内的跟踪控制器. 跟踪误差和神经网络权值误差的一致终值有界性保证了系统的鲁棒稳定性, 合理的控制器参数选择保证了控制精度. 仿真结果验证了控制器的有效性.     

具有一般不确定性的非线性系统的鲁棒输出反馈控制

为将文献「１」中结果推广到具有一般不确定性的系统并降低在过渡阶段所需要的控制量,通过引入新的正则信号和一些正光滑设计函数来处理状态估计误差和不确定性,设计了鲁棒输出反馈控制器,它能保证闭环系统信号的全局有界性,并使输出跟踪误差任意小,仿真说明,应用本文控制器,获得的性能更好,所需控制量要小。     

Boost变换器的鲁棒反步滑模控制

针对Boost变换器中负载的不确定性或干扰不满足匹配条件的情况,设计了鲁棒反步滑模控制器,可使Boost电路的输出电压快速达到期望值,且稳态误差很小。最后用仿真结果验证了本文所提方法的可行性。     

非线性系统的神经网络鲁棒自适应跟踪控制

针对一类具有未知非线性函数和未知虚拟系数非线性函数的二阶非线性系统,提出了一种神经网络鲁棒自适应输出跟踪控制方法.用李雅普诺夫稳定性分析方法证明了本文的神经网络自适应控制器能够使受控系统内的所有信号均为有界.选择的神经网络权值调整规律可以防止自适应控制中的参数漂移.