基于MOGA算法的??∞ 回路成形直升机姿态控制器设计

提出一种改进的显模型跟踪??∞回路成形控制方法, 利用??_∞ 回路成形算法补偿显模型跟踪算法中前馈模型逆的不确定性. 针对??_∞ 回路成形控制算法中权重函数选取的盲目性, 利用多目标遗传算法, 结合改进的小生境淘汰技术对权重函数进行寻优, 以提高设计效率和准确性. 基于所提出的方法设计直升机的内回路显模型跟踪??∞ 回路成形姿态控制系统, 能够提高系统的鲁棒性.

     

基于Creator/Vega的寻的导弹飞控系统

针对寻的导弹人在回路飞控系统的设计问题,提出一种Vega/Creator视景仿真与导弹飞控系统设计相结合的设计方法。人在回路的构建采用以飞行摇杆作为指令输入、将人体动力学环节加入制导回路从而使系统闭合的方法。仿真实验结果证明,该设计不仅考察飞控系统的适应能力,而且为飞控系统的参数设计提供必要的实验依据,解决人在回路飞控系统设计的成型问题。     

基于饱和方法的直升机镇定设计

考虑直升机的镇定问题. 通过把直升机的部分动态视为非线性扰动下的积分器链, 并进一步转化为前馈型系统, 然后运用饱和设计方法, 给出了直升机镇定控制器的设计. 并用 Lyapunov 方法证明了闭环系统的全局渐近稳定性. 本文设计方法简单, 无需前推、反推技巧, 也无需小增益分析. 与现存的控制器设计相比, 本文的控制律形式简单. 数例仿真表明了方法的有效性.     

直升机神经网络模型辨识研究

研究直升机飞控系统的控制问题,直升机是强耦合的非线性系统,直升机的模型的建立是研究整个飞控系统的基础.为改善飞行姿态误差,提高稳定性,建立其较为精确的动力学模型对于设计、验证飞行控制系统具有重要意义.根据直升机动力学方程的形式,建立了一种基于BP神经网络的非线性辨识模型,利用典型状态下的试飞数据作为样本,采用LM优化学习算法对神经网络进行训练,并用其他飞行状态的数据对模型进行验证.计算结果表明,证明所建立的神经网络模型具有较好的拟合精度与泛化能力,能够较好地反映直升机的动态特性,并为设计提供依据.     

基于极点配置执行器增益偏差容忍区间的分析

针对一类线性系统的圆盘极点配置问题,提出了执行器各条通道增益偏差容忍区间的概念.利用执行器单一通道增益偏差模型,给出了在圆盘极点配置问题中执行器通道增益偏差容忍区间的算法.硬件设计者可以根据执行器每条通道的增益偏差容忍区间,来判断出每条通道对闭环系统影响的重要程度,再根据其重要程度大小来加强该通道的硬件冗余度.为圆盘极点配置问题中执行器通道的硬件冗余设计提供了重要理论依据.一个CH - 47双旋翼直升飞机实例仿真说明了所给出方法的有效性.     

模型直升机双核飞控系统设计与仿真验证

设计了一种以FPGA和DSP为硬件核心的模型直升机飞行控制系统,以飞控计算机为研究重点,介绍了其硬件结构和软件设计。为验证飞控系统功能上的可靠性,编写了相应的软件,完成了基于数控转台的地面测试实验。在数控转台和地面站两种环境下分别实时测量三轴姿态角,对所得数据的分析表明设计的飞控系统工作正常,数据通路正确,为模型直升机飞控的开发奠定基础。     

区域极点约束非脆弱鲁棒飞行控制器设计

研究飞行控制系统性能优化问题,针对区域极点约束条件下飞行控制系统非脆弱鲁棒控制器设计,飞控系统含有外部扰动,为了保证飞控系统的鲁棒性和响应品质,提出用模型参数摄动和加性控制器增益摄动的鲁棒控制,根据线性矩阵不等式理论,给出了非脆弱鲁棒控制器的可解性条件.同时为保证系统具有良好的动态特性,将闭环极点配置在复平面上指定的圆盘区域内.并用鲁棒控制和极点配置结合,给出满足鲁棒性、非脆弱性、干扰抑制性能和动态响应特性的控制器进行仿真.仿真结果表明控制器系统满足多目标控制要求,证明方法的可行性和有效性.     

直升机飞控系统三维动画仿真平台设计与实现

为了更好地分析和设计直升机飞行控制系统,开发了直升机飞行控制三维动画仿真平台.平台适用于各种直升机飞行控制系统设计与仿真,可以载入和显示各种控制器、直升机模型,并用数字、曲线和三维动画显示仿真结果.仿真平台利用Visual C++ 6.0编程,MFC开发软件主界面,Matlab引擎提供后台计算服务,Creator建立直升机模型和飞行环境,Vega实现实时动画显示,实现了软件间接口平滑、无缝的互连.以UH-60A黑鹰直升机全包线飞行控制系统的设计仿真为例,采用H∞回路成形和定量反馈理论(QFT)相结合的内外回路设计方法,验证了控制方法的有效性和此仿真平台的先进性.     

直升机贴地飞行模型跟踪控制器设计研究

为了设计直升机实施贴地飞行时的飞行控制系统,研究了基于内/外回路控制结构的直升机模型跟踪飞行控制器,引入了模型跟踪性能判据,分析了显模型的动态特性以及增益矩阵等参数的优化设计对控制系统模型跟踪性能的影响;对于贴地飞行中实施的鱼跃障碍机动飞行,设计了模型跟踪控制器,对于直升机对正弦形式垂向速率指令和俯仰指令的跟踪进行了仿真;通过对仿真结果的分析说明了模型跟踪控制技术在直升机贴地飞行控制中性能良好,有很好的应用前景.     

执行器增益波动容忍区间分析

本文针对一类线性系统的H∞可靠控制问题,提出了执行器各通道增益波动的容忍区间的概念。利用执行器单一通道增益波动模型,给出了在H∞可靠控制问题中执行器各通道增益波动的容忍区间算法。执行器硬件设计者可以根据各条通道增益波动的容忍区间,判断出各条通道对闭环系统的重要程度,再根据其重要程度加强该通道的硬件冗余度,用以加强系统硬件设计的可靠性。最后通过一个数值例子说明给出该方法的有效性及可行性。     

某型直升机半物理仿真系统的设计

飞控计算机是现代直升机控制的不可缺少的部分。研制功能完善的高性能飞控计算机是直升机发展的重要一步;在飞控计算机应用到直升机上之前,需要对其进行较为全面的仿真测试;文章结合飞行控制律的设计,开发了用于对飞控计算机进行全面测试的半物理仿真系统;主要完成了模型的建立和仿真,研制了基于嵌入式操作系统VxWorks及仿真工具软件MATLAB的主仿真系统并进行了调试;通过对其开环和闭环的调试以及仿真结果的分析表明,该系统对发送的飞机姿态信息能够进行实时显示和处理。满足飞行品质技术指标要求。半物理仿真结果可真实可靠的反映直升机的飞行过程。     

舵减摇控制系统的开环增益成形设计

针对船舶航向/舵减横摇控制系统的特点,提出了一种新的设计方案.对舵减横摇控制回路,基于开环增益成形的思想,通过指定闭环灵敏度函数的幅频特性形状,得到相应的舵减横摇控制器.在设计过程中不但考虑了对象的非最小相位特性,还分析了Bode积分定理对性能的约束条件,在系统的性能和控制输出之间进行了折衷,给出了一组优化设计结果.对航向控制回路,应用混合灵敏度问题设计了H∞航向控制器.设计指标是在保证船舶能很好的跟踪航向指令的前提下尽可能的减小艏摇控制回路和横摇控制回路之间的耦合作用.仿真结果表明,所设计的舵减摇控制系统满足性能要求,取得了较高的减摇率,而且横摇运动对航向的影响很小.通过对摄动后的对象进行仿真,进一步验证了系统具有很好的鲁棒性.     

基于LQR的无人直升机姿态控制器设计

无人直升机控制系统是一个易受环境干扰的、各通道相互耦合的非线性系统.为了实现无人直升机能在不同环境下自主飞行,需要设计抗干扰能力强的控制器;采用系统辨识的方法得到直升机横向通道和纵向通道姿态环路的线性系统模型;根据线性最优二次型理论,对直升机横向通道和纵向通道的姿态环路设计了LQR最优控制器,使用MATIAB仿真选取最优控制器参数后,在ALIGN 700N直升机上进行了实际飞行试验,仿真和飞行试验表明,采用LQR控制技术设计的无人直升机姿态控制器具有较强的鲁棒性和实用性.     

一种变形的回路成形控制器及其应用

给出一种变形的回路成形控制器,并从理论上分析了将常规的回路成形控制器变形后能够改善系统动态性能所需的条件。将其应用船舶自动舵的设计,获得了满意的控制结果。     

一种简化的H∞控制混合灵敏度算法

受到回路成形思想的启发,通过对H∞控制的S／T混合灵敏度奇异值曲线的观察及基于S和T具有相关性的考虑给出一种简化的H∞控制混合灵敏度算法,该算法避免了权函数的选择而对系统进行闭环增益成形,其核心是确定闭环系统传递函数即T的最终希望的形状,不加任何权函数,直接设计出K.由于T和S的相关性,T的形状确定,S的形状也就确定了,从而保证了设计出的控制系统具有良好的鲁棒性和鲁棒稳定性。     

H∞回路成形设计的鲁棒性

回路成形法设计中是用互质因子摄动来表示系统不确定性的. 文中对这种互质因子摄动进行了较详尽的分析, 指出系统中的弱阻尼模态会增大互质因子摄动的范数, 因而降低了允许的摄动值, 使系统实际上失去了鲁棒性. 所以H∞回路成形设计并不一定像所期望的那样具有鲁棒性. 文中并用一个参数摄动下的鲁棒性为例来进行说明.     

基于回路成形的鲁棒增益调度控制器设计

针对目前基于线性变参数系统的增益调度控制设计中存在的控制结构复杂性问题，提出一种基于回路成形的简单且易实现的增益调度控制结构.在此基础上，提出一个鲁棒增益调度控制设计方法.设计过程首先采用补偿器函数使得被控对象奇异值具有期望的形状，以保证被控对象的性能要求，然后利用小增益定理设计一个鲁棒控制器，得到具有良好性能的、结构简单的鲁棒增益调度控制器.最后针对一个化工过程，说明此方法的有效性.     

利用状态反馈增益变化设计广义系统H∞可靠控制器

通过对状态反馈两种增益变化形式的分析,研究广义系统H∞可靠控制器的设计问题.给出基于状态反馈增益变化的广义系统H∞可靠控制器的定义,得到了执行器故障模型.用线性矩阵不等式(LMI)方法,研究两种状态反馈增益变化的广义系统H∞控制器存在的充分条件和设计方法.进而,针对执行器的不同故障情形,用LMI方法给出广义系统存在基于状态反馈增益变化的H∞可靠控制器的充分条件.最后,给出了优化广义系统H∞可靠控制器的设计算法.     

基于DSP的无人机飞控系统软件模块化设计

针对某无人机飞行控制系统,设计了基于DSP的机载飞控软件;提出了一种模块化的设计思想,阐明了模块化的设计思路,给出了飞控软件的各部分组成及其实现的功能,最后在此设计基础上给出实例与仿真;结果表明,飞控软件的模块化设计条理清楚,可以全面地对飞控系统进行统筹,改善开发环境,缩短开发周期,对加快无人机研制进度有重要的意义.     

基于LPV系统的RIDE方法在横侧向飞行控制律设计中的应用

分析基于线性参变（LPV）系统的鲁棒逆动态估计（RIDE）方法的基本设计原理,利用飞行器的线性化模型,求得控制器的各个增益变量。对用该方法设计的飞行器横侧向飞控系统进行了仿真．仿真结果表明所设计系统满足既定的性能指标要求。