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。     

跨大气层飞行器气动伺服弹性稳定性分析方法研究

跨大气层飞行器通常采用翼身组合体外形,机体结构柔性大,飞行控制系统通道之间交联耦合且通频带宽、再入扰动因素复杂、气动加热严重,上述因素可能导致气动伺服弹性或热气动伺服弹性问题。考虑外界干扰不确定性、飞行器模型摄动和控制通道耦合等因素,跨大气层飞行器需进行多通道交联耦合气动伺服弹性鲁棒稳定性分析。通过弹性飞行器动力学建模、非定常气动力拟合、伺服系统和飞行控制系统建模,建立了气动伺服弹性系统的闭环模型。在此基础上对Nyquist方法、最小奇异值法以及结构奇异值μ方法等气动伺服弹性稳定性分析方法进行了分析与讨论,得出相关结论。     

国外飞行器气动伺服弹性研究概况

简述了下列问题 :结构固有振动和非定常气动力计算方法 ;气动伺服弹性建模及模型简化 ;气动伺服弹性分析方法和计算机程序 ;结构 /控制一体化设计 ;气动加热对气动伺服弹性不利影响 ;气动伺服弹性分析和设计技术的应用情况     

大长径比导弹两自由度H∞减振跟踪控制器设计

针对大长径比导弹弹体振动与控制系统耦合产生的气动伺服弹性问题,提出两自由度H∞减振跟踪控制算法.在导弹俯仰通道弹性振动和刚体运动耦合模型的基础上进行控制器设计,把传感器在线输出测量值和参考弹道目标值作为控制器的2个输入,把前两阶弹性模态、跟踪误差和控制量引入到目标函数中,将两自由度控制器的设计问题转化到标准H∞优化框架.仿真结果表明,该方法在实现姿态跟踪的同时,对弹体振动有明显的抑制作用.     

考虑参数摄动的飞行器气动伺服弹性鲁棒稳定性分析研究

高超声速飞行器通常结构整体柔度大、飞控系统权限大、飞行环境复杂、气动加热严重,极易导致由结构、气动、热和控制等耦合引起的气动伺服弹性稳定性问题。由于建模复杂、不确定性多及参数摄动影响,传统的稳定性分析方法不适用分析飞行器气动伺服弹性系统的鲁棒稳定性。利用线性分式变换,考虑多种参数摄动,由子系统到整个闭环系统依次建立气动伺服弹性状态空间模型,并应用结构奇异值?方法分析了系统的鲁棒稳定性。分析结论表明了该建模方法的有效性以及?方法在飞行器气动伺服弹性鲁棒稳定性分析中的应用前景。     

基于H∞方法的伺服系统二自由度鲁棒控制

针对高炮伺服系统存在模型摄动和强外力干扰问题,设计了一种具有二自由度结构强鲁棒性的位置控制器.采用频域方法,通过对转动惯量摄动和高频未建模动态的结构分析,描述了影响伺服系统稳定性的两类主要的不确定性;基于鲁棒控制原理,将位置控制器的设计转化为标准的H∞控制器问题,并通过LMI凸优化方法得到输出反馈次优H∞控制器.仿真结果表明:采用该方法设计的伺服控制系统能实现精确的稳态跟踪,且对模型摄动和外力干扰具有较强的鲁棒性.     

吸气式高超声速飞行器反演自适应控制

针对吸气式高超声速飞行器纵向平面控制问题,提出一种反演自适应控制设计方法。将飞行器结构的弹性振动转化为运动方程中的不确定项,基于反演控制思想分别设计了速度和高度控制器。通过对模型中不确定项的上界进行自适应估计,消除弹性振动对控制系统的影响。引入滑模微分器对虚拟导数进行求解,避免出现传统反演控制中的虚拟导数计算量膨胀问题。仿真结果表明,所设计控制器能够在模型存在不确定的情况下实现对速度和高度参考输入的高精度稳定跟踪。     

风扰动下的飞翼无人机静态投影控制

根据飞翼无人机特殊外形布局、气动性能及控制品质要求,在风扰动存在情况下,针对系统纵向俯仰通道和横侧向滚转通道,设计了基于鲁棒最优理论的静态投影控制器。分析了投影控制方法的一般原理,建立了飞行控制系统的鲁棒伺服模型,应用最优线性二次型调节器（LQR）方法构成鲁棒伺服LQR控制,并以闭环系统为参考系统,通过静态投影法则以输出反馈重构参考系统主体特征结构,避免了LQR方法中部分反馈变量无法精确测量的问题。仿真过程中对比验证了风扰动下常规PID姿态驾驶仪和静态投影方法的控制效果。仿真结果表明,所设计的静态投影控制系统响应速度快,且具有较强的稳定性和抗风扰动能力。     

变体飞行器有限时间切换H∞跟踪控制

针对变体飞行器变形过程中的跟踪控制问题,基于切换线性变参数控制理论建立了变体飞行器模型。为了抑制变形过程中控制器切换和不确定性的影响,保证闭环系统有限时间有界同时满足指定的H_∞性能指标,基于模态依赖平均驻留时间方法和多Lyapunov函数方法,提出一种切换有限时间H_∞跟踪控制器的设计方法,并分析了系统的有限时间鲁棒稳定性,通过求解线性矩阵不等式得到控制器存在的充分条件。仿真结果表明,所提方法能够使飞行器系统准确跟踪指令,且对于控制器切换和不确定性具有鲁棒性,降低了控制器设计的保守性。     

自适应全程滑模变结构在轨迹跟踪上的应用

针对高超声速飞行器(hypersonic reentry vehicle,HRV)轨迹跟踪问题,提出一种自适应全程滑模变结构轨迹跟踪方法。首先,基于最优化理论设计全程滑模面,使系统的轨线一开始便落在切换面上;其次,采用滑模变结构控制与自适应控制相结合的方法,根据辨识结果自动调整控制律,在保证稳定性的同时削弱抖振;最后,采用Lyapunov定理证明系统的稳定性,并在一定的干扰作用下,将所设计的跟踪算法进行数值仿真,通过与二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)跟踪算法进行比较,验证了控制器的有效性。     

CO2焊波形控制法的模糊控制探讨

采用正态型模糊变量的CO2焊STT七段控制法的模糊控制，通过二维模糊控制器的输出端电压偏差及其变化率控制脉宽调制(PWM)、抑制飞溅．该控制系统采用闭环结构。焊接电流、电弧电压为反馈量．逆变主电路采用IGBT电子器件．80C196KC存放模糊控制规则表．比较电压偏差及其变化率，查询模糊控制表，调节逆变脉宽。可实现电压及电流的理想控制．其仿真结果表明该模糊控制效果极好．     

非线性滑模控制在远程制导炮弹控制器中的应用

将微分几何理论与滑模变结构控制相结合,给出了一种基于反馈线性化的变结构控制设计方法,将该方法应用到某远程制导炮弹控制器的设计中.该方法可以设计具有较强非线性的系统,且设计出的系统具有很强的鲁棒性.仿真结果表明,该方法是有效的,能有效处理非线性较强的制导炮弹控制系统,对工程应用有一定的参考价值.     

陀螺稳定平台伺服回路的变结构控制

针对陀螺稳定平台伺服回路模型, 设计了基于角加速度信号反馈的变结构控制器.理论及仿真研究结果表明, 变结构控制系统对平台受到的扰动力矩及参数变化具有完全的自适应性, 并可有效地克服变结构控制器的抖动性对系统的不利影响.由于系统设计从实际对象模型出发, 且控制算法简单、易实现, 可望获得工程应用.     

简单自适应鲁棒飞行重构控制律研究

提出一种基于简单自适应控制的重构控制律设计方法,用于提高飞行重构控制系统的鲁棒性和抗干扰性。针对故障飞行控制系统,设计了一种包含一个基本控制器和一个简单自适应控制器的重构控制器。在基本控制器中,应用具有预定稳定度的线性二次型指标最优控制,以改善系统的稳定性;在简单自适应控制器中,引入并联前馈补偿器,保证故障飞行控制系统满足正实性要求,并将其转化为同时镇定问题,利用YALMIP工具箱进行了求解。以某型飞机侧向飞行控制系统为例,针对系统参数变化和承受有界干扰情况,对所提出的方法进行了仿真分析,结果表明该重构飞行控制系统在跟踪参考输入信号时具有较好的鲁棒性和较强的适应能力。     

激光制导炸弹滚转通道的滑模变结构控制

针对激光制导炸弹的滚转控制通道的时变特性，设计了一种滑模变结构控制器，利用系统在骨动模态上的一致鲁棒性使弹体在各工作点上都具有良好的特性。该控制器具有线性部分用以控制趋近段的动态特性，用滑动模太来保证系统在终态的特性。仿真结果表明该控制器具有良好的性能。     

运载火箭自适应增广抗扰减载控制

针对运载火箭上升过程中大干扰和不确定性影响将导致姿态跟踪误差大,以及弹性振动等附加动力学影响明显的问题,设计了自适应增广抗扰减载控制系统,以实现运载火箭姿态的精确控制。首先建立了运载火箭纵向运动模型和弹性振动模型,然后以标称PID(Proportion Integration Differentiation)控制和自适应增广控制(Adaptive Augmenting Control,AAC)为基础,设计干扰补偿回路和主动减载回路减小内外扰动、弹性振动和风载荷影响;最后在风干扰、参数不确定性和弹性振动影响下进行仿真分析。仿真结果表明,与传统PID控制相比,本文设计的自适应增广抗扰减载控制系统能够适应复杂环境的影响,可提高控制精度和稳定性,具有较强的工程应用价值。     

PID专家控制器在温控系统中的应用

以单片机为核心的制袋机温度控制系统采用了基于专家智能与PID相结合的专家控制器,利用专家系统知识库输出修正PID参数以改变PID控制方式.据对象特性设计了99条控制规则,并将各种规则的调整方法及调整参数存于控制器.用改进积分法控制温度波动以达到最佳PID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。     

基于T-S 模糊的复合式高速直升机鲁棒控制器

针对复合式高速直升机在不同飞行模式过渡过程中气动特性和操纵方式变化显著,并存在参数不确定的 特点,设计一种基于T-S 模糊的鲁棒跟踪控制器。根据T-S 模糊理论,将复合式高速直升机纵向非线性模型转化为 T-S 模型,在设计跟踪控制器时引入模糊前馈,采用Lyapunov 方法证明系统跟踪误差渐近稳定,并运用线性矩阵不 等式求解控制器参数。仿真结果表明：该控制器能确保复合式高速直升机准确跟踪空速参考指令,对系统的不确定 具有强鲁棒性。