基于非仿射参数依赖LPV系统的自动驾驶仪设计

针对S1Tr近程空地导弹的特点,将导弹纵向运动的非线性模型通过参数雅克比线性化方法转化线性变参数（LinearParameter—varying,LPV）成LPV模型,基于IPV系统渐近稳定且具有H∞性能γ的充分条件,将控制器的设计转化为一组线性矩阵不等式的求解问题,并给出了LPV输出反馈控制器的构造方法。将LPV控制器在非线性系统上进行仿真,得出了比较满意的结果,验证了应用的有效性。     

面向大包线导弹的分回路LPV姿态控制器设计

针对导弹飞行过程中,马赫数、攻角大范围变化带来的系统特性快变等问题,本文给出一种分回路控制、具有自增益调节功能的鲁棒线性变参数(LPV)姿态控制方法。本文首先基于导弹的飞行包络给出了其LPV系统的建模方法,然后考虑到LPV控制器数据量将随着LPV模型维数和顶点个数呈指数形式增长,提出了基于分回路设计的控制方法,以降低控制器阶数和个数,从而使控制器更具工程意义。最后基于某导弹非线性六自由度模型,对导弹进行复合控制仿真,结果表明所设计的控制器具有良好的自适应能力和鲁棒性。     

高超声速飞行器鲁棒多目标线性变参数控制

针对具有“乘波体”构型的吸气式高超声速飞行器纵向飞行姿态控制问题,提出了一种基 于区域极点配置的鲁棒多目标线性变参数（LPV）控制系统设计方法。给出吸气式高超声速飞行器纵向非线性机理模型,在此基础上建立了刚性LPV模型;针对此类LPV模型,提出了基于区域极点配置的LPV状态反馈控制系统设计方法,将系统的鲁棒稳定性、干扰抑制、跟踪性能等性能指标通过扩展线性矩阵不等式约束的方式,实现了LPV系统的多目标鲁棒跟踪控制。同时,通过引入松弛变量的方法,解除了Lyapunov函数矩阵与系统矩阵之间的耦合影响,从而降低了控制系统设计的保守性,得到了满足期望性能要求的LPV状态反馈鲁棒跟踪控制器。所设计的控制器应用于高超声速飞行器的非线性机理模型进行数值仿真验证,仿真结果表明：所设计的控制器能够使得闭环反馈控制系统有效地跟踪指令信号变化,系统动态性能良好且具有较强的抗干扰能力。     

多胞变增益控制器设计与仿真

针对传统变增益控制器全局稳定缺乏理论保证,飞行器初始段参数扰动比较大不易稳定,飞行参数变化较快等特征,引入了多胞变增益控制器设计方法。该方法依据顶点定理将整个控制器的设计转化为对多胞体顶点的控制器的设计,当顶点控制器设计完成后通过凸分解算法获得连续的LPV控制器,仿真结果验证了该控制器具有良好的性能。     

高超声速飞行器LPV鲁棒变增益控制

针对高超声速飞行器模型的非线性姿态控制问题,提出了一种LPV鲁棒变增益控制方法。对建模误差和测量误差中的可确定信息进一步提取,描述高超声速飞行器内在的非线性和时变特性,建立了参数不确定的LPV系统模型;通过求解线性矩阵不等式的凸优化问题,设计了具有自调节法则的鲁棒变增益控制律,可以有效地抑制不确定性和参数快速变化的影响,并具有良好的动态性能;通过仿真验证了控制律的有效性和鲁棒性。     

基于线性参变模型的大包线飞行控制系统设计

介绍一种基于线性参变模型(LPV)设计大包线飞行控制器的新方法.这种设计方法是应用基于LMI的H∞控制来设计飞行控制器,能够从理论确保飞行控制系统的稳定性和鲁棒性.文中主要研究基于单一Lyapuanov方程的LPV自增益调参控制器的设计方法.     

高超声速飞行器伺服弹性与静不稳定控制方法

针对高超声速飞行器纵向静不稳定和低频结构模态下的气动伺服弹性控制问题,设计了一种双回路结构的鲁棒控制器。内环基于线性变参数(LPV)理论设计变增益控制器,将弹性模型表示成具有仿射参数依赖结构的LPV模型,采用线性矩阵不等式(LMI)求解变增益控制器以保证在任何载荷条件飞行器都具有足够的结构阻尼;外环设计鲁棒控制器实现飞行器对攻角指令的准确跟踪。仿真结果表明,该方法能够主动对结构模态进行阻尼从而达到抑制伺服弹性的效果,同时实现了飞行器纵向短周期模态稳定和对控制指令的高精度跟踪。     

基于LPV的变增益控制技术及其在航空航天领域的应用

基于LPV系统的变增益控制克服了传统变增益控制的缺点,不仅减少了繁杂的前期工作,而且也使得系统的稳定性和性能分析在理论上变得简单易用。文章分析了基于IJPV系统变增益控制的发展过程,给出了基于LPV变增益控制器的综合方法,总结了近年来航空航天领域应用该项技术的成果,并根据LPV变增益控制的发展趋势,提出了基于LPV变增益控制需要解决的四个问题,即非线性系统的LPV系统的建模、基于Lyapunov函数的线性矩阵不等式计算量、变参数变化速率和调度策略,同时提出了简单的解决思路。     

机载布撒器连续变增益H∞混合灵敏度控制器设计

针对机载布撒器,提出了一种连续变增益鲁棒控制器的设计方法。这种方法将作战空域划分为几个小的区域,在边界点对线性化后的系统利用H∞混合灵敏度方法设计满足系统H∞性能和动态性能要求的鲁棒控制器,然后将控制器拟合成与布撒器飞行高度和速度相关的连续变增益控制器。随着布撒器飞行状态的变化,所设计的变增益控制器能够适应系统状态的快速变化,克服了传统变增益控制器的不足,具有较好的系统性能。仿真结果验证了此控制器的有效性。     

基于LPV变换的变增益导弹自动驾驶仪设计

提出了纵向导弹自动驾驶仪的一种新的变增益设计方法，它不需对导弹动力学的配平状态进行线性化，而是通过状态变换表示成难线性参变系统的形式。线性参变系统(Linear Parameter Varying System)定义为一种线性系统，它的动力学取决于外部变量，其值预先未知，但通过系统的工作可对它进行测量。本文中这个变量就是迎角。实际上迎角是内部变量，因此是“准线性参变(准—LPV)系统”。即可用μ综合法设计鲁棒控制器，用舵偏转完成迎角控制。最终的设计结果具有内/外回路结构，内回路为迎角控制，外回路为法向加速度控制。     

飞机自动着陆的模糊控制系统设计

使用反馈线性化与改进的模糊控制方法设计飞机纵向自动着陆控制系统.通过状态变换输出与新输入间的线性微分关系使非线性飞机方程反馈线性化,将原非线性系统解耦为一个一阶和一个二阶线性系统.同时,采用带优化修正函数的无量化模糊控制器,使系统能在比较粗糙的初始规则基础上自动寻找较理想的控制规则.其纵向着陆仿真研究,主要考虑下滑段和拉平段.仿真表明,该控制系统能满足纵向着陆误差要求,具有良好的动、静态特性和鲁棒性.     

鲁棒自增益H2滤波器设计

研究了一类特殊LPV对象的鲁棒自增益H2滤波器设计问题。在LPV对象多胞域内，根据H2最优条件,提出了一种新的基于求解多胞顶点的线性矩阵不等式（LMI）滤波器设计方法，通过在多胞域内引人参数依赖Lyapunov函数，并求解参数依赖的时变自增益滤波器，使新方法具有更小的保守性。又由于多胞顶点的线性矩阵不等式可以离线求解，新算法的实时性好。并举例说明了所提出方法的可行性和优点。     

基于反馈线性化的无人机盘旋控制器设计

针对经典 PD 算法无法保证闭环系统在大范围内的稳定性的问题,提出一种基于反馈线性化的无人机盘旋控制器设计方法。在考虑滚转角响应特性的条件下建立了无人机盘旋飞行的非线性动力学模型,在此基础上基于反馈线性化方法设计了非线性盘旋控制器,以保证闭环系统的全局渐进稳定,并通过Matlab/Simulink中将盘旋控制器加入模型进行仿真。仿真结果证明：相比于线性盘旋控制器,非线性盘旋控制器可得到更好的动态响应特性,其抵抗风干扰的能力也明显优于线性盘旋控制器。     

具有输入齿隙的一类非线性系统自适应控制

针对具有输入齿隙的一类非线性系统,设计了两种自适应控制器.将具有动态、非平滑特性的齿隙非线性模型线性化,等价为具有有界建模误差的全局线性化模型.针对具有未知输入齿隙、参数不确定以及未建模动态和扰动的情况,分别设计了一种自适应控制器和自适应鲁棒控制器.前者能实现闭环控制系统渐近跟踪稳定,但存在剧烈抖振而无法进行实际应用;...     

滑翔制导炸弹变增益鲁棒控制器设计与仿真

针对滑翔制导炸弹,提出了一种变增益鲁棒控制器设计方法.通过将作战空域划分为几个小空域,并在其中一边界点对线性化后的系统,采用双回路鲁棒设计方法,设计满足系统性能和动态性能的鲁棒控制器.然后在各个边界点,采用插值方法将控制器内回路设计成与高度和速度相关的连续变增益控制回路,使内回路控制参数随着滑翔制导炸弹的飞行状态变化而变化,从而提高系统的性能.仿真结果表明,设计的控制器具有良好的时域响应性能,可以控制滑翔制导炸弹在大范围飞行过程中稳定,获得了满意的控制效果.     

高温超导磁浮列车非线性悬浮控制器的研究

磁悬浮系统是典型的非线性系统,针对传统的悬浮系统控制方法中的系统稳定性问题,采用反馈线性化方法建立了高温纯超导悬浮系统的非线性模型,并设计了非线性控制器。仿真结果表明,依据反馈线性化方法设计的非线性控制器具有良好的模型适应性和鲁棒性。     

电液伺服系统能源压力闭环控制算法研究

为了减少电液伺服系统能源无用功的损耗和系统发热，介绍一种能源压力闭环控制算法。采用分段变增益调速和三冗余压力表决算法，实现能源压力闭环控制。建立了液压能源蓄能器数学模型和控制算法模型，通过了仿真分析和试验验证，表明控制算法有效，显著降低系统无用功的损耗和发热。     

变体飞行器LPV建模与内外环鲁棒控制

变体飞行器能够根据复杂的任务、环境等信息自适应地改变本体气动布局，从而达到特定飞行条件下的最优性能。针对一类翼展可自由伸缩的飞行器，研究了基于线性变参数（Linear Parameter Varying,LPV）系统的变体飞行器内外环鲁棒控制问题。采用Jacobian线性化方法建立变体飞行器LPV模型，将双环控制技术拓展到LPV模型中，采用线性二次型最优控制法（Linear Quadratic Regulator,LQR）设计内环控制器，并引入粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization,PSO）求出二次型系统的最优权值矩阵，在保证飞行器速度、高度稳定的基础上，有效降低了系统的超调量，提高了控制器的收敛速度。外环加入鲁棒H∞状态反馈控制器，并将输入变量扩展到系统状态中，进一步解决了变体过程中导致的舵偏指令过大的问题，保证了飞行器在变形过程中能够平缓过渡，并证明了该控制器满足二次Lyapunov稳定的线性矩阵不等式（Linear Matrix Inequality,LMI）条件。仿真结果表明：当存在一定的外部干扰时，所设计的内外环鲁棒控制器能够保证飞行器在整个形...     

远程飞航导弹的非线性控制系统设计

本文首先根据两个原则,把巡航导弹非线性运动模型处理成一种块对角结构,并由此定义了块对角非线性系统和它的逆解。然后应用微分几何反馈线性化理论,提出了一种由逆解所组成的块对角控制器的设计方法。接着,本文对巡航导弹进行了块对角控制器设计,取得了成功。通过仿真表明,该方法设计的系统良好的性能,而且有着广泛的应用潜能。     

基于平方和优化的飞行器大角度机动LPV控制器设计方法

采用修正的Rodrigues参数(MRP)建立了飞行器姿态控制的数学模型,将非线性的飞行器姿态控制系统模型转化为线性参数可变模型(LPV模型),避免了四元数法带来的复杂计算量。针对Lyapunov函数V=xTP(x)x中含有多项式参数矩阵P(x)的非线性系统,提出了一套利用平方和优化技术和Lyapunov理论进行正定判定的方案和镇定控制器设计方法。仿真结果表明,设计方法有效解决了此类系统控制器设计问题,控制器具有较快的响应速度和较好的稳定性。