高超声速飞行器递阶滑模控制研究

针对高超声速飞行器轨迹高度和速度跟踪控制问题,基于纵向动力学的输入/输出线性化模型,设计了递阶滑模控制器和非线性扰动观测器,用于解决系统存在不确定性问题和执行机构带有死区非线性问题,对于所设计的控制器和观测器进行了稳定性分析,并且通过仿真验证了本文提出的方法能够提高系统的收敛速度和收敛精度并能克服执行机构死区的影响。     

基于鲁棒积分的四旋翼飞行器姿态控制

针对四旋翼飞行器姿态控制过程中广泛存在的外部干扰和参数不确定性,提出了一种基于鲁棒符号误差积分(RISE)的四旋翼姿态控制策略。通过一个模型前馈控制项实现精确的模型补偿,抵消模型非线性影响,以及一个鲁棒积分反馈项,有效抑制系统模型不确定性。设计的控制器在参数不确定性、外部干扰、噪声存在的情况下,实现了四旋翼飞行器精确姿态跟踪。基于Lyapunov理论的稳定性分析验证了所设计控制器的收敛性。最后设计大量仿真和对比试验说明该姿态控制方法的有效性和鲁棒性。     

高超声速滑翔式BTT导弹鲁棒反演控制器设计

综合考虑高超声速滑翔式BTT导弹各种干扰的影响,建立了具有非匹配不确定性的非线性、强耦合姿态运动方程,并转化为标准形式。针对模型中的未知不确定性,提出了鲁棒估计函数,利用反演控制和自适应控制设计了高超声速导弹的自动驾驶仪,解决了由于对期望虚拟控制量进行求导产生的“计算膨胀”问题,证明了每一步反演设计的Lyapunov稳定性,并进行了数字仿真。仿真结果表明,所设计的自适应反演控制器能够精确跟踪姿态角指令,并对大范围气动参数摄动具有很强的鲁棒性。     

高超声速飞行器控制研究综述

和以往的航空航天器相比较,高超声速飞行器存在诸多控制难点,譬如:建模困难、耦合严重、参数发生剧烈时变等。高超声速飞行器的控制,具体是探究吸气式高超声速飞行器巡航控制状况与无动力高超声速飞行器返还再入控制状况。文章是针对高超声速飞行器控制展开的具体探究,为相关人员提供参考意见。     

基于航路点的高超声速飞行器预测校正制导律设计

针对高超声速飞行器再入制导多约束、不确定性问题,结合预测-校正制导和标准航迹制导的优点,提出基于航路点规划的预测-校正制导方式,推导出精确的制导模型和制导原理。针对制导模型参数的动态性能,改进了数值预测算法,并基于二次型最优性能指标设计了预测-校正制导律,给出了制导指令数值方法的解析解,符合高超声速制导的实时性要求。将姿态控制回路近似描述成二阶系统,基于已规划航路进行了仿真验证,仿真结果表明,该方法对初始误差不敏感,具有较高的精度和较强的鲁棒性。     

高超声速滑翔飞行器机动状态识别方法研究

高超声速滑翔飞行器(HGV)的迅猛发展改变了传统的作战样式,开辟了军事斗争的新领域。对HGV的机动状态进行识别可以为威胁评估、轨迹预测和防御决策提供有力支撑。为提高HGV机动状态识别精度,该文提出一种基于注意力机制的卷积长短时记忆网络识别模型(AT-ConvLSTM)。在对HGV进行机动建模和特性分析基础上,将HGV在空间的机动状态分为8类,构造了对应的特征识别参数,建立了包含不同初始条件和控制模式下HGV机动轨迹的轨迹库。推导了从雷达跟踪信息到特征识别参数的转换步骤,使用提出的状态识别模型对HGV机动轨迹的时空特征进行提取,并通过SoftMax分类器输出机动状态分类。最后,通过仿真实验对模型性能进行验证。结果表明,所提状态识别模型能够有效在线识别HGV机动状态,具有较好的实时性和准确性。     

高超声速飞行器等离子鞘套反演分析

目前等离子体鞘套机理研究主要工作集中在理论模型的分析及地面模拟试验上,缺少真实试验数据的有效支撑,尤其缺少一套系统的试验数据分析方法。通过对等离子体鞘套无线通信试验数据进行数据反演分析,可以获得等离子体鞘套对不同频段无线信号的影响规律,并对等离子体鞘套仿真预测中涉及的流场、烧蚀、电磁计算等模型进行修正。等离子体数据反演分析方案中涉及到高精度链路计算、电子密度测量、飞行器外表面材料烧蚀碳化效应分析以及动态等离子体鞘套电磁分析建模等几项关键技术,通过对其分别进行技术突破,可提高等离子体数据反演分析的精度,使真实数据更为有效地修正理论分析模型。     

一种可行的高超声速飞行器跟踪算法

通过分析临近空间高超声速飞行器的运动特性,建立了高超声速飞行器运动模型,并运用交互式多模型(IMM)算法对其进行跟踪,通过100次蒙特卡罗实验,获得了误差较小的理想跟踪效果,说明了IMM算法用于高超声速目标跟踪中的可行性.     

高超声速飞行器的轨迹设计与仿真研究

针对高超声速飞行器高速度、高升限、远巡航距离的特点,以高超声速巡航导弹X-43A为研究对象,对其动力学特性进行分析研究,建立飞行轨迹仿真所需要的气动模型、动力模型以及质量模型;并模拟高超声速巡航导弹X-43A试飞试验的飞行轨迹,建立各飞行段弹道仿真模型,构造飞行轨迹并进行仿真验证。仿真结果表明,所得到的轨迹符合高超声速飞行器的实际飞行情况,验证了该轨迹设计方法的可行性和有效性。     

四旋翼无人机的滑模自抗扰姿态控制器设计

针对四旋翼无人机姿态控制过程中存在模型不确定和外界风干扰的问题,提出了一种内外环控制算法.内环设计了自抗扰控制器,利用扩张状态观测器以及非线性状态误差反馈控制器实时估计和补偿系统的总扰动;外环设计了非奇异终端滑模控制器来提高系统的响应速度;并对内外环的控制算法进行了稳定性证明.由姿态角跟踪仿真结果表明,所设计的控制器具...     

Global Robust Sliding Mode Control for Time-Delay Systems with Mismatched Uncertainties

A novel robust sliding mode control method for time-delay systems with mismatched uncertainties is presented, taking into consideration of both the norm-bounded mismatched uncertainties in the input matrix and the unknown input disturbance. First of all, an original time-delay system is changed into a new form without time delay via a nonsingular transformation, based on which, an integral sliding mode controller is then designed in the form of linear matrix inequalities, to guarantee the existence of the sliding motion from the initial time. In order to estimate the upper bound of unknown input disturbance, a new adaptive law is also proposed. Finally, a numerical simulation case is given to show the effectiveness of the proposed method.     

Adaptive Dynamic Sliding Mode Control for Near Space Vehicles Under Actuator Faults

A novel adaptive dynamic sliding mode (ADSM) fault-tolerant control (FTC) methodology is developed for near space vehicle attitude control systems with actuator faults in this paper. The proposed ADSM approach combines dynamic sliding mode with adaptive control strategies that can make the systems stable and accurately track the desired signals in the presence of external disturbances, model parameter uncertainties, and even actuator faults. Firstly, the attitude dynamic model of X-33 and its faulty model are introduced, then the ADSM control and fault-tolerant control laws are designed for outer-loop and inner-loop, respectively. Finally, in comparison with one existing approach, the simulation results are provided to show the effectiveness of the proposed FTC scheme.     

Robust Adaptive Sliding Mode Control for Nonlinear Uncertain Neutral Markovian Jump Systems

This paper investigates the robust adaptive sliding mode control problem for a class of nonlinear uncertain neutral Markovian jump systems. In this study, the system state is unmeasurable and the upper norm bounds of the nonlinear functions are unavailable. An observer-based adaptive sliding mode controller is synthesized to render the resulting error system stochastically stable with a prescribed disturbance attenuation level. Finally, a numerical example is exploited to demonstrate the effectiveness of the control scheme.     

滑模变结构控制在平流层飞艇姿态控制中的应用

为了较好地控制平流层飞艇的姿态,将滑模变结构控制方法和PID控制方法应用于平流层飞艇的姿态控制设计中,该飞艇模型具有参数静不稳定性。首先,以平流层飞艇平台为研究对象,建立了飞艇的六自由度线性动力学方程。然后,结合滑模变结构控制律和经典控制方法,设计了飞艇姿态控制的滑模控制器和PID控制器。最后,通过数据仿真,得出了较好的姿态控制效果,并对两种控制方法进行了对比分析。仿真结果表明,滑模变结构控制可以作为平流层飞艇平台姿态控制的研究方法,能够较好地控制飞艇的姿态。     

高超声速飞行器积分型 Terminal 滑模控制设计

针对高超声飞行器模型参数不确定和外界干扰对姿态控制的影响,基于高超声速飞行器俯仰通道控制系统,提出一种新的 Terminal 滑模姿态控制方法。通过引入一阶滤波器,结合反演法,克服原来幂次形式引起的最终控制奇异问题;并通过设计的干扰观测器实时观测未知干扰,补偿控制器性能,应用 Lyapunov 稳定性理论严格证明了系统的稳定性,从而保证 Terminal 滑模控制器能有效提高系统动态特性。在气动参数标称与拉偏的情形下进行高超声速飞行器数字仿真,仿真结果说明干扰观测器能快速跟踪干扰,且所设计的 Terminal 滑模控制可以满足飞行器高精度的控制要求。     

A Robust Predictive Current Control for Three-Phase Grid-Connected Inverters

This paper presents a new predictive control algorithm for grid-connected current-controlled inverters. The control combines a two-sample deadbeat control law with a Luenberger observer to estimate the future value of the grid currents. The resulting control offers robustness against the computational delay inherent in the digital implementation and considerably enhances the gain and phase margins of the previous predictive controls while maintaining the high-speed response typical of the deadbeat controllers.      

Adaptive Fuzzy Control for Stochastic Nonlinear Systems via Sliding Mode Method

In this paper, an adaptive fuzzy controller is designed for a nonlinear stochastic system to track the given reference via the sliding mode method. The nonlinear stochastic system is modeled by a deterministic nonlinear system with white noise obtained from the derivative of a Wiener process, which eventually generates an Itô differential equation. Compared with existing results, the main advantage is that information of the nonlinear functions is not required. Under the designed controller with the proposed update laws, the tracking error trajectories converge to an arbitrary small region around zero in the mean square norm. Simulations to show the efficiency of the proposed controller are provided.