基于相对轨道根数的卫星编队重构控制研究

针对卫星编队的重构控制问题,利用相对轨道根数描述编队构形,结合高斯摄动方程并利用始末编队构形的振幅和相位,设计了沿航迹三次冲量控制和侧向一次控制的方法,实现了卫星编队的重构控制;最后进行了数值仿真,并分析了沿航迹漂移的修正方法。仿真结果验证了控制策略的简单性和有效性。     

气垫船航迹反步控制方法研究

针对全垫升气垫船运动,建立了航迹非线性运动方程,在此基础上进行了航迹反步控制方法研究.反步控制方法首先针对所建立的气垫船四阶航迹非线性系统,将系统分为4个子系统,每个子系统定义了1个误差变量和1个控制量,4个控制量中有3个控制为虚拟控制,并针对每个子系统定义了Lyapunov函数,基于Lyapunov稳定性定理和指数稳定性定理,推导出4阶运动方程,最后得到气垫船航迹控制律.将得到的控制律应用到气垫船运动半实物仿真系统中,根据控制台设定的航迹进行了航迹跟踪仿真研究.仿真结果表明,所研究的航迹自适应反步控制器,在较高航速下,能很好地跟踪所设定的航迹,取得了良好控制效果.     

中程空地导弹最优中制导律的研究及仿真

以能量最小为性能指标，利用奇异摄动方法提出空地导弹的一种新的中制导律。这种新制导律是一个由降阶子系统最优控制，跟踪降阶子系统的最优控制和最小能量控制三部分构成的组合控制。仿真表明，该制导律能较好地满足中制导段的要求，有应用参考价值     

基于Legendre伪谱法的卫星轨道转移燃料最优控制

以真近点角为自变量,介绍了形式简单的卫星相对运动动力学模型,给出了和真近点角相匹配的性能指标.利用伪谱法将最优控制问题转化为参数优化问题,以状态转移矩阵为基础给出了仅以初末状态为约束的最优控制律,然后针对线性化模型,给出了以状态方程为约束的最优控制律.设计的控制律均为解析形式,不需要利用NPL算法进行计算.仿真结果表明设计的控制律是有效的.     

基于四元数和动态逆的无人机精确航迹控制

精确跟踪飞机飞行性能边界内剧烈变化的三维航迹是无人机应用于空战的关键问题,这要求飞机的飞行控制律设计不仅要适应动力学的非线性特性还要解决飞行过程中的奇异性问题。在非线性动态逆(NDI)理论的基础上探讨了连续航迹的控制问题,聚焦于飞机飞行速度和航迹角描述航迹产生的奇异性(也称万向节死锁),针对当飞机在沿引发奇异性的连续航迹飞行时,航迹坐标轴系会出现突变的现象,提出了一种修正航迹轴系的方法来解决航迹坐标轴系经过奇异点突变的问题。最终,设计了基于四元数的机动产生器,结合提出的修正航迹轴系方法,实现了不会产生奇异性问题的精确航迹控制,并且取得了良好的跟踪效果。     

电梯机械振动的频域最优主动控制

采用振动的主动控制方法对电梯机械振动进行控制。按频域Ｈ２最优控制来设计控制律,使闭环系统的从外扰至系统的受控输出的传递函数阵的Ｈ２范数为最小。闭环系统采用电梯轿厢的振动加速度作为反馈信号,将使振动的主动控制在工程上易于实现。数值仿真结果表明,系统的闭环传递函数能得到很大的抑制,频域最优控制的效果是明显的,有效的。与时域最优来设计控制律相比,它具有工程上的广泛的优点。     

辊压机辊隙主动控制的理论研究

本文利用最优控制理论研究辊压机两辊降波动的主动控制原理，建立了这一振动控制原理的理论计算模型，并推导出最优控制律的计算方法。实例仿真分析表明这种控制效果是十分显著的。     

辊压机辊隙主动控制的理论研究

本文利用最优控制理论研究辊压机两辊隙波动的主动控制原理，建立了这一振动控制原理的理论计算模型，并推导出最优控制律的计算方法。实例仿真分析表明这种控制效果是十分显著的。     

最优控制在汽车部件疲劳试验台的应用

为解决汽车部件疲劳试验台运行过程中检测结果失真的问题,结合实验数据,对系统进行了数学建模。根据实际要求构造合适的性能指标,并利用最优控制算法得到实现系统输出对输入的幅值跟踪的最优控制律。通过Matlab数值仿真和实时仿真验证了此最优控制算法的有效性。     

基于Backstepping的欠驱动船舶神经滑模航迹控制

在外界干扰和参数不确定的情况下,设计一种基于Backstepping的自适应神经滑模控制器对欠驱动船舶神经滑模航迹进行控制。采用趋近律的滑模控制,抑制常规滑模的固定切换增益系数带来的抖振现象;利用神经网络辨识对象,减少趋近律滑模控制对对象模型参数的依赖。以某实习船为例进行仿真,结果表明:在标称参数下,所设计的控制器能够有效跟踪设定的航迹并抑制常规滑模控制器的抖振现象;在外部环境扰动以及参数摄动的情况下,仍然能够实现较好的控制,表现出强鲁棒性。     

A time-optimal aircraft-following model based on Pontryagin’s minimum principle

A time-optimal aircraft-following model is introduced to address air traffic flow interference by velocity reduction. The objective function is set up as minimizing the recovery time during which the separation minima are not infringed and the separation of the air traffic flow returns to the initial separation at the terminal time. Pontryagin’s minimum principle is used to solve the optimum aircraft-following velocity control law. An analytical minimum safe following separation is also provided under the time-optimal control law. The simulation results show that the precision first-order tracking accuracy is achieved without losing the separation.

     

含间隙系统的约束时间最优预测控制

为了解决含间隙机械系统最优控制的计算复杂度问题,设计了基于分段仿射(PWA)模型的约束时间最优预测控制器。为了降低在线控制的计算复杂度,利用动态规划方法在模型的状态和参考跟踪速度的范围内提前计算出了离线的控制律。在跟踪参考速度的实验中,约束时间最优预测控制器具有较好的跟踪控制性能,与约束有限时间最优控制器相比,计算时间降低了十几倍,因此,适合于小采样时间系统的实时跟踪控制。     

最速控制问题中的Ляпунов方法

本文讨论了Ляпунов第二法在最速控制中的应用。从理论上分析了一类线性定常系统存在Ляпунов意义下最速控制解的条件,从工程实现角度讨论了Ляпунов意义下最佳开关面的问题,并以一个3阶伺服系统的模拟装置为例,对经典控制理论、极大值原理和Ляпунов方法等3种设计方案的实验研究结果作出了比较。     

电磁轴承刚性转子系统前馈解耦控制

为了消除电磁轴承支撑的刚性转子系统径向各自由度间的耦合,提出电磁轴承刚性转子系统径向四自由度的前馈解耦控制策略;针对解耦后系统存在的不平衡振动,提出基于不平衡量辨识的转子不平衡补偿方法;为了提升解耦和不平衡补偿效果,利用最速跟踪微分器来获取前馈解耦控制器及不平衡量辨识器所需的微分信号.仿真及试验结果表明,所设计的前馈解耦控制器可以将电磁轴承刚性转子系统径向原来相互耦合的四自由度系统解耦为4个单自由度系统;利用所设计的不平衡量辨识器辨识出转子不平衡量并对其进行补偿,能够抑制转子系统的不平衡振动;采用最速跟踪微分器,不仅能够削弱测量噪声对解耦效果及不平衡补偿效果的影响,还能够提升控制系统的抗噪能力.     

一种改进匹配滤波器组的方位向速度估计方法

高径向速度目标常会引起严重的距离走动,对方位向速度的估计造成较大的影响．针对此问题,提出了一种新的方位向速度估计方法．该方法分析了运动目标在不同域中的信号形式,并发现在二维频域中动目标的方位调制和距离走动体现在同一指数项中,利用该特点在二维频域构造匹配滤波器组估计方位向速度．相比于传统方法,本方法可使方位向速度估计独立于径向速度,并规避了距离走动对方位向速度估计的影响．本方法均适用于机载和星载SAR系统．仿真和实测数据验证了本方法的有效性和稳健性．     

一种非线性变结构双模伺服控制器

提出了一种非线性变结构双模伺服控制器，这种控制器在偏差较大时采用具有“时间最优开关平面”的滑模控制，使系统在时间最优指标下工作；当偏差较小时，系统根据状态变量的幅值自动转化为ＰＩＤ控制，使系统在最优二次型指标下工作。仿真结构表明：这种控制系统具有动态响应快、超调小、易于工程实现等优点。     

基于多种群竞争松鼠搜索算法的机械臂时间最优轨迹规划

针对传统智能优化算法在机械臂关节空间进行时间最优轨迹规划应用中存在的寻优效率低、优化结果全局性和稳定性差的问题,提出新的机械臂时间最优轨迹规划方法. 在建立机械臂关节空间内的时间最优轨迹规划模型时考虑位置约束,根据输入的关节点列,使用S形曲线估算时间的取值区间,对生成算法的所有个体进行多种群竞争迭代,得出机械臂关节空间轨迹规划的时间最优解. 与不同算法的仿真对比试验结果表明,所提方法较传统的优化算法具有更高的寻优效率和更好的优化全局性;所提方法的稳定性好,其多次优化结果的方差相较单种群算法低3个数量级.     

一种利用回波数据的沿航迹基线长度估计方法

研究了沿航迹多通道正侧视雷达无辅助校正源的基线长度估计问题．在获得场景距离-多普勒图像的基础上,利用回波相位矢量相关矩阵特征分解有效减轻了运动目标信号污染对通道相位特性估计的影响,采用最小二乘方法拟合通道绝对相位特性与多普勒频率的线性关系获得沿航迹基线长度的正确估计．理论分析和仿真结果表明该算法对运动目标信号污染具有稳健性,能获得毫米级的基线估计精度,满足测速、定位要求．     

限速伺服系统的近似时间最优控制方案

针对典型的双积分伺服系统,提出一种基于模式切换的近似时间最优控制方案,实现系统在速度受限条件下的快速与准确的位置伺服控制。近似时间最优控制律在初始误差较大时先以最大控制量进行加速和减速,而当误差较小时平滑过渡为线性控制;为满足速度限制,在系统的加速段和减速段之间插入一个恒速控制段,并设计了模式切换流程;采用一个线性扩展状态观测器对系统未量测速度和未知扰动加以估计,用于反馈和补偿,以消除系统稳态误差。提出的控制方案被应用于永磁同步电机位置伺服系统,基于TMS320F2812DSP进行了实验测试,结果表明系统可以在各种负载扰动和转速限制下实现大范围的位置控制,且具有良好的性能。     

沿航向运动补偿的几何形变校正

进行沿航向运动补偿后SAR图像存在几何形变．影响于图像拼接和多波段SAR图像融合．对沿航向运动补偿后的几何形变量进行了推导。提出一种校正沿航向运动补偿后几何形变的方法．该方法利用多普勒调频率的扰动项构造相位补偿函数进行运动补偿。根据多普勒调频率计算目标在理想情况下的位置．以及经过沿航向运动补偿后相对理想情况的位置偏移量，对SAR图像插值完成几何形变校正．采用仿真和实测多波段数据验证该方法的有效性．