基于多岛遗传算法的多状态动力学模型并行修正方法

提出一种结构动力学模型并行修正方法,该方法为两层修正系统,子系统层可进行多个数值模型并行分析;系统层为优化流程,采用多岛遗传算法驱动优化流程,保证设计参数收敛于全局最优解.优化过程中子系统中数值模型的设计参数合并到系统层设计向量中,避免了传统方法修正后同一产品不同状态数值模型设计参数不一致的现象.采用此方法对某飞行器进行了4种状态动力学模型的修正,结果表明修正后模型计算结果与实测值更为吻合,验证了方法的有效性.     

基于非对称模型的欠驱动无人海洋运载器轨迹跟踪控制

研究一类欠驱动无人海洋运载器（UMV）的轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于非对称模型的积分反步控制方法。建立了非完全对称（左右对称、前后不对称）的欠驱动UMV水平面运动模型,考虑了系统阻尼系数矩阵和惯性系数矩阵非对角线元素存在非零项的问题;通过设计虚拟状态和控制输入反馈变换,解决了UMV轨迹跟踪控制过程中存在的角速度持续激励问题,得到了直线轨迹和曲线轨迹通用的跟踪控制器;在轨迹跟踪控制器当中引入跟踪误差的积分项,提高了UMV系统的全局稳定收敛速度,基于Barbalat引理和Lyapunov稳定性理论分析了系统的稳定性。借助实验室半物理仿真平台进行仿真实验,与传统基于对称模型的控制算法对比,体现出了基于非对称模型的欠驱动UMV轨迹跟踪控制方法的优越性。     

一类非完整链式系统的有限时间镇定控制

针对一类三维非完整链式系统的有限时间镇定问题,提出了2种基于切换控制策略的有限时间镇定控制器,并给出了相应的控制器参数选择条件。分别应用齐次系统方法和终端滑模控制理论、根据系统各状态的变化并结合切换控制策略设计了上述控制器。系统各状态可在有限时间内从任意的非平衡位置收敛至平衡位置。最后,应用这2种控制器解决了三维非完整链式系统镇定问题并给出了具体的应用形式。通过仿真验证了所设计的有限时间镇定控制器的有效性。     

ARV路径跟踪控制算法研究

根据移动机器人领域中普遍应用的Ackermann's模型,推导出了适用于ARV移动机器人路径跟踪控制算法的运动学模型.该模型是利用参考路径的曲率、车体相对于参考路径的偏航角以及位置偏移量等变量参数来建立的;然后应用“链式系统”控制理论把该运动学模型转换为链式模型,并由链式模型设计出用于路径跟踪的控制律;最后对该控制律进行了仿真分析,仿真结果表明,应用该控制算法进行路径跟踪控制时,能够较好地跟随预设路径,满足整车控制要求.     

倾斜转弯鱼雷的分散自适应变结构控制

为了解决鱼雷倾斜转弯机动过程中俯仰、偏航与横滚通道间存在较强的运动、流体动力耦合的问题,将其控制系统表示为具有非匹配不确定性的关联大系统形式,采用扰动补偿的方法设计协调回路部分抵消关联子系统间耦合;根据局部模型跟踪原理处理系统中的非匹配不确定性,利用左特征向量设计切换函数,提出自适应变结构控制律;利用Lyapunov稳定性理论证明系统的全局渐近稳定性。仿真结果表明,该控制方法满足鱼雷倾斜转弯机动的需求。     

基于预测控制和动态逆算法的翼伞飞行控制

针对传统无人机动态逆控制算法并不能完全适用于翼伞飞行控制的问题,提出了结合预测控制与动态逆的组合飞行控制算法,该算法选取偏航角及其变化速率作为控制回路,使其满足非线性动态逆的设计条件,根据内环线性反馈得到的线性模型作为预测控制模型,设计了组合飞行控制策略。仿真结果表明:组合控制算法相比非线性动态逆算法,对给定航向的跟踪具有较好的效果,验证了算法的有效性。     

虚假数据注入攻击下的自适应补偿控制

针对信息物理系统的虚假数据注入、执行器受到攻击问题,提出系统执行器在受到常值虚假数据注入攻击与有界时变虚假数据注入攻击时的自适应补偿控制器设计方法。自适应补偿控制算法应用于虚假数据注入攻击中,所设计的自适应律具有收敛速度快、估计参数准确等优点。该补偿控制算法能够基本上补偿虚假数据注入攻击产生的影响,可以证明最终闭环系统的所有信号是有界的并且系统状态能够渐近收敛到0. 仿真实例验证了状态反馈自适应补偿控制器的有效性。     

基于局部稳定的有限时间收敛变结构导引律设计

针对拦截弹末制导全局稳定设计复杂、计算量大等问题,采用局部稳定性理论来设计导引律。首先应用有限时间稳定性理论对导弹的拦截时间进行估计。进一步对系统变量进行分析,选取主要变量构成子系统,证明其稳定性,并由局部稳定推出全局稳定。该导引律确保视线角速率在有限时间内收敛至零,且数学模型简单,易于工程实现。仿真结果表明,在目标做高速机动逃逸时,该导引方法仍具有较好的拦截效果。     

一类高阶线性时变系统自适应迭代学习辨识

针对一类在有限时间区间上可重复运行的一致强稳定、一致强可控的高阶线性时变系统,提出了模型参考自适应迭代学习参数辨识方法。基于类Lyapunov函数推导了时变参数的迭代学习律。该算法可以辨识未知的快时变参数,并保证模型跟踪误差随迭代次数趋于无穷关于有限时间区间一致收敛到0,参数估计误差有界且收敛。分析了参数估计收敛到真值的条件。仿真验证了所提辨识算法的有效性。     

基于ESO的拦截机动目标带攻击角度约束制导律

为满足攻击角度约束的要求,设计了一种考虑导弹自动驾驶仪二阶动态特性的制导律。建立了考虑驾驶仪二阶动态特性的带攻击角度约束项的制导系统模型,采用二阶滑模超螺旋算法对扩张状态观测器进行改进,提出了一种超螺旋扩张状态观测器,对未知目标加速度进行估计,选取一种带攻击角度约束的非奇异快速终端滑模面,结合动态面控制,提出了一种新型制导律。该制导律能使系统状态全局有限时间收敛,补偿驾驶仪动态特性。对比仿真结果表明,所提观测器估计精度高,所提制导律能够实现视线角速率和攻击角度有限时间收敛,且具有更好的制导性能。     

双侧独立电驱动履带车辆反馈线性化解耦与预测行驶控制

针对双侧独立电驱动履带车辆行驶动力学耦合和跟踪优化的控制问题,提出一种解耦和预测控制方法.在车辆仿射非线性模型基础上,通过反馈线性化消除系统动力学耦合因素,实现纵向车速和横摆角速度的解耦控制;对解耦后的速度和横摆角速度子系统分别设计自适应广义预测控制算法,采用递推最小二乘法辨识受控自回归积分滑动平均模型的参数以修正控制...     

水陆两栖车矢量喷口装置设计与仿真

为提高水陆两栖车水上航行时的操纵性与稳定性,提出一种新型矢量喷口装置.喷口装置有俯仰与旋转两个运动自由度,可以控制喷水推进器喷射水流的方向,生成方向可控的三维矢量推力.根据水陆两栖车喷水推进理论,完成满足某型轮式两栖车航行动力需求与平台约束的喷水泵基本参数设计.依据计算的水泵出口直径完成与喷水泵一体化的矢量喷口结构与控...     

轮毂电机驱动车辆双重转向直接横摆力矩控制

针对某型8轮轮毂电机驱动车辆,设计一种基于直接横摆力矩控制的双重转向控制方法,建立车辆双轨2自由度动力学模型,研究包含滑移转向工况的车辆参考模型,并对滑移转向比采用基于车速与路面附着条件的模糊调节。为平衡横摆角速度控制与质心侧偏角限制之间的矛盾,在控制模型中,以横摆角速度作为直接控制变量,以质心侧偏角作为约束量,采用滑模变结构控制算法计算期望的横摆力矩,横摆力矩分配过程中采用预分配与驱动防滑控制相结合的分配策略。利用硬件在环实时仿真平台对所提出的双重转向控制算法进行分析验证,仿真结果表明：采用双重转向控制,能有效提高车辆转向的机动灵活性和操纵稳定性,对于提高轮式装甲车辆战场生存能力具有重要意义。     

8×8分布式电驱动装甲车辆稳定性直接横摆力矩与转矩矢量控制

为提高车辆的行驶稳定性,发挥轮毂电机驱动的优势,提出一种8×8分布式电驱动轮式装甲车辆直接横摆力矩与转矩矢量控制方法。建立车辆的线性二自由度模型,求得期望横摆角速度和质心侧偏角。设计一种分层控制器：上层控制器为协调横摆角速度和质心侧偏角,采用滑模控制对两个变量的控制输出分别进行计算,并设计加权函数,得到横摆力矩输出;下层控制器将8个车 轮按轴分为4组矢量,根据横摆力矩和纵向力需求,按照转矩矢量合成的方法得到各轮转矩。实时仿真实验结果表明,该控制方法能合理分配车轮转矩,有效控制横摆角速度,提高车辆的行驶稳定性。     

一种六自由度仿生机器海豚

为提升机动性与灵活度,设计一种具有图像传输功能的六自由度仿生机器海豚。对机器海豚的刚性头部、 偏航腰部和两关节俯仰尾部的四关节系统进行设计;采用Arduino Uno3 单片机输出PWM 信号控制7 路舵机,制定 电气系统控制方案和防水密封方案,利用PS2 手柄遥控机器海豚,通过尾部两关节上下摆动实现推进,腰部偏航关 节实现转弯,舵机驱动配重块和一对单自由度的胸鳍实现俯仰姿态调节,通过实验验证方案的可行性。结果表明, 该设计能实现机器海豚加减速前进、偏航、俯仰、原地转弯和双胸鳍拍水的运动姿态。     

基于随机抽样的快速全局运动估计

全局运动估计是稳像技术中极为重要的环节,全局运动估计算法的精度和速度将很大程度影响稳像的性能。本文提出了一种基于RANSAC鲁棒算法的全局运动估计方法,该方法通过Harris角点检测算法,找到待匹配角点,并采用相似度进行匹配,剔除外点后,用预检测的随机抽样算法得到全局运动参数。通过仿真试验表明,该方法对可见光视频、红外视频都可以适用,并能在保证精度的同时,达到实时性的要求。     

航向角BP神经网络自整定PID控制算法仿真

设计了基于BP神经网络的自整定PID控制算法,此控制算法不需要被控对象的数学模型,先由BP神经网络对被控对象进行辨识,给出PID控制所需要的3个参数,再由PID控制算法进行有效的控制,最后用MATLAB对某水下机器人的航向角模型进行了仿真验证。     

倾斜转弯导弹的变结构制导律研究

以变结构理论为基础．利用变结构控制系统对干扰的不变性，将目标机动看成是未知的有界扰动．通过选择只含有目标视线角速度信息的理想滑动模态．设计了只需目标视线角速度信息的新型变结构比例导引律．实现了在目标机动的条件下，有限时间内目标视线角速度的零化．大幅度地改善了制导性能。文中针对BTT导弹为了在不同方向获得机动能力．必须接受滚动指令并快速滚动．以最大法向气动力对准所需机动方向的特点．分别在纵向平面和横向平面设计了指令加速度形式。该方法直观简单、易于理解、便于工程实现．可以对付高度机动的来袭目标。