折叠翼飞行器鲁棒飞行控制系统设计方法

为解决折叠翼飞行器在机载发射段主升力翼面/立尾展开前后气动特性变化较大,以及对飞行控制律鲁棒性要求较高的问题,基于飞行器六自由度非线性动态模型,应用随机鲁棒分析与设计方法(SRAD),对机载发射段折叠翼飞行器的翼面/立尾展开过程,设计了鲁棒飞行控制律,并通过对风干扰环境下的六自由度非线性弹道仿真,验证了翼面/立尾展开段鲁棒飞行控制律的有效性.     

作业型飞行机器人动态滑翔抓取的鲁棒自适应控制

作业型飞行机器人是指将多自由度机械臂固连在飞行机器人上的一类新型机器人系统,它能够对周围环境施加主动影响,同时也存在较为复杂的动力学性能.本文针对作业型飞行机器人滑翔抓取物体时所受到的摩擦力和接触力问题以及在飞行过程中产生的转动惯量变化问题,设计了一种整体式鲁棒自适应控制策略.首先在作业型飞行机器人系统动力学建模中引入...     

鲁棒自适应控制综述

讨论了鲁棒自适应控制的产生，现有的鲁棒自适应控制方案及发展方向。     

小卫星的鲁棒自适应姿态控制

对于中低轨道的小卫星而言，设计能克服参数不确定性及非参数不确定性影响的鲁棒自适应控制器具有重要的工程意义和理论价值。考虑存在参数不确定性及非参数不确定性，本文分析了小卫星的姿态动力学及运动学方程，设计出了一种鲁棒自适应控制器，证明了该控制器可以保证控制系统全局一致最终有界稳定。仿真结果验证了该控制器的有效性。     

基于APSO的微纳卫星编队轨迹规划方法

针对微纳卫星编队在指定时间内由初始构型到指定构型的路径规划问题,提出了一种基于自适应惯性权重粒子群优化(adaptive-inertial-weightedparticleswarmoptimization,APSO)算法的轨迹规划方法。首先,通过Radau伪谱法将轨迹规划的连续最优控制问题离散化为参数优化的非线性规划(nonlinear programming, NLP)问题;其次,采用APSO算法对NLP问题求解,避免了复杂梯度求解困难的问题,同时降低了计算量;最后,通过仿真实验表明,所提方法可在更短时间内求得满足约束条件的最优轨迹,以完成在线轨迹规划任务。     

一类不确定互联系统的鲁棒分散自适应控制

利用反演法的系统性和结构特点,研究了一类含有非线性参数的不确定非线性互联系统的鲁棒分散自适应控制问题.首先,在较直观、较一般的假定下,根据系统的结构特点利用反演法设计出其控制器和自适应律,并且每个子系统控制器和自适应律的构成只利用了本身系统的状态信息,即所谓的分散控制;其次,利用Lyapunov理论证明了所设计的控制器和自适应律使得被控系统的状态及参数估计误差一致终极有界.最后,算例仿真验证了所设计的控制算法的有效性.     

分数阶鲁棒自适应控制

研究了分数阶模型参考自适应控制系统.引入了分数阶微积分的概念,利用系统的输入输出,通过构造辅助信号设计了分数阶的自适应控制器和一类新的有界干扰系统的变结构分数阶鲁棒自适应控制器.基于分数阶微积分和Lyapunov稳定性理论,证明了所设计的闭环系统的稳定性.最后,仿真实验验证了此方法的有效性.     

一类具有匹配时滞状态扰动的非线性系统自适应鲁棒镇定

讨论了一类具有时滞状态扰动的非线性系统的自适应鲁棒镇定问题,所考虑的时滞状态扰动的上界与时变函数相关并且含有未知参数.通过自适应律估计未知参数,并且利用估计值设计了鲁棒控制器.同时,基于Lyapunov_Krasovskii函数,证明了闭环系统具有一致最终有界意义下的鲁棒稳定性.最后,通过一个数值例子的仿真验证了结论的正确性.     

具有未知上界时滞状态扰动的非线性系统自适应鲁棒镇定

讨论了一类具有时滞状态扰动的非线性系统的自适应鲁棒镇定问题.时滞状态扰动的上界是未知的.在控制中通过自适应律估计上界的值,并且利用估计值设计鲁棒控制器.基于Lyapunov-Krasovskii函数,证明了闭环系统具有一致最终有界意义下的鲁棒稳定性.最后通过一个数值例子的仿真验证了结论的正确性.     

基于轨迹线性化方法的近空间飞行器鲁棒自适应控制

研究一种新的近空间飞行器鲁棒自适应飞行控制系统设计方案。利用单隐层神经网络的函数逼近能力和被控对象分析模型的有用信息构建一种单隐层神经网络干扰观测器,用以在线估计系统中存在的不确定性,具有自适应调节能力的鲁棒控制器用以克服估计误差。将所得单隐层神经网络干扰观测器与轨迹线性化方法结合形成新的非线性系统鲁棒自适应控制方案,严格的理论证明在给定的自适应调节律作用下闭环系统所有误差最终有界。该控制方案被用于近空间飞行器飞行控制系统设计,高超声速飞行条件下的仿真结果表明该方法不仅有效,而且能够提供高精度、高稳定度的控制性能。     

一类中立时滞系统的一种改进的鲁棒自适应控制设计

The problem of adaptive robust control is addressed for a class of neutral delay systems. All uncertainties are assumed to be bounded by unknown constants. An improved adaptation law is proposed to estimate the square of these unknown bounds. Then, by making use of the updated values of the squared unknown bounds, an adaptive controller is designed to make the solution of the resultant closed-loop system uniformly ultimately bounded. Furthermore, this method avoids chattering and improves the performance. An example is given to illustrate the effectiveness of this method.     

卫星编队长期保持与控制比较研究

卫星编队飞行的难点之一是在复杂干扰力环境下控制队形.近圆轨道,编队控制充分考虑了J_2摄动等各种干扰对相对轨道构形的影响.以空间二体运动的Hill方程为基础建立相对运动动力学方程.分别采用基于线性二次调节器、李亚普诺夫理论以及零控脱靶量的方法设计了编队控制器,对干扰力作用下卫星编队长期保持的不同控制方法进行了比较研究,并对三种编队控制方法的控制精度、能量消耗进行了仿真分析.研究表明,对于编队的长期三种保持控制方法都是有效的,但基于零控脱靶量的编队控制方法更简单、性能好、实用性强,是一种较为理想的编队控制方法.     

机械臂自适应鲁棒轨迹跟踪控制

针对具有外界干扰和不确定性的机械臂轨迹跟踪控制问题,提出了一种自适应鲁棒补偿控制算法,将计算转矩法用于系统标称模型,鲁棒控制用于消除系统不确定性的影响,并通过自适应算法自动调节不确定项,保证系统存在建模误差和外部干扰时的稳定性和动态性能。给出了具体的控制算法设计和系统稳定性、收敛性证明,最后通过仿真实验,表明系统具有跟踪误差快速收敛性以及良好的鲁棒性。     

基于STK的编队飞行队形保持控制及仿真

小卫星编队飞行是近年来各个国家航天领域研究的重点,而编队飞行队形的保持控制是其中的一个重要方面.主要介绍了一种基于STK的编队飞行队形保持控制仿真实现方法.控制算法采用了基于Hill方程动力学模型的线性二次型最优控制.利用STK中的嵌入式脚本(Plug-in),将由控制算法得到的队形保持控制力,添加到STK轨道计算的力学模型中,从而进行队形保持控制.通过对有一定初始构型偏差的卫星编队飞行进行仿真,控制结果表明:控制后的卫星编队队形误差可控制在1m之内,最高精度可达到厘米级.从而验证了此控制方法及仿真实现方法的可行性.     

无需角速度的含通信时延卫星编队飞行自适应姿态协同跟踪控制

针对编队卫星姿态协同跟踪控制中存在相异星间通信时变时间延迟的问题,提出了采用一阶滤波器来设计含通信时延的输出反馈控制器, 并通过引入参数在线自适应辨识技术,以实现利用卫星姿态误差信息来实现对卫星的转动惯量进行在线估计.对于系统稳定性的分析, 通过构造一新型Lyapunov函数,证明该控制器不仅能够有效地克服通信时间延迟对编队系统协同性的影响,同时可论证无需角速度信息反馈的闭环系统的有界稳定性.最后,将提出的算法应用于只需要角速度信息反馈的卫星编队飞行的协同控制,仿真结果表明该方法的可行性与有效性,具有实际的应用前景.     

A New Robust Adaptive Neural Network Backstepping Control for Single Machine Infinite Power System With TCSC

For a single machine infinite power system with thyristor controlled series compensation (TCSC) device, which is affected by system model uncertainties, nonlinear time-delays and external unknown disturbances, we present a robust adaptive backstepping control scheme based on the radial basis function neural network (RBFNN). The RBFNN is introduced to approximate the complex nonlinear function involving uncertainties and external unknown disturbances, and meanwhile a new robust term is constructed to further estimate the system residual error, which removes the requirement of knowing the upper bound of the disturbances and uncertainty terms. The stability analysis of the power system is presented based on the Lyapunov function, which can guarantee the uniform ultimate boundedness (UUB) of all parameters and states of the whole closed-loop system. A comparison is made between the RBFNN-based robust adaptive control and the general backstepping control in the simulation part to verify the effectiveness of the proposed control scheme.      

编队飞行构形设计初始化及稳定性分析

目前,随着小卫星技术的迅速发展,编队飞行技术得到了广泛的应用,而构形设计是卫星编队飞行首先要解决的问题.文中首先对几种编队飞行构形设计方法的适用性进行了比较,并给出基于C-W方程的构形设计在几种典型构形下的初始化条件;然后对在此初始条件下的构形进行稳定性分析,并给出了改进方法;同时考虑了J2项影响下的队形的稳定性,用平根数法对构形初始化条件进行了优化;最后用算例比较了优化前后的队形稳定性.结果表明通过优化稳定性得到了较大的改善.     

新的e修正鲁棒自适应控制方法在航空发动机上的应用

针对航空发动机模型的结构和参数的不确定性,提出一种基于非李亚普诺夫方程(NQLF)的e修正鲁棒模型参考自适应控制法。该方法无需知道发动机精确数学模型,抗干扰能力强,在输出误差信号的作用下具有比普通方法更快的收敛性,振荡性能够得到很好的控制。从仿真结果可见控制器能使系统比较好地跟踪参考模型的输出,对发动机模型参数和结构的变化有一定的适应能力,鲁棒性较好。     

一种新的鲁棒自适应控制律

本文提出了一神新的称为θ-δ修正法的鲁棒自适应控制律.与其它修正法比较,θ-δ修正法不会使系统性能退化.即在无摄动的理想情况下,这种自适应律可以保证跟踪误差以及自适应回路里的其它信号为渐近稳定.当系统受到摄动时,该自适应律是鲁棒的且无论设计常数γ是大是小,输出误差的漂移都很小,因而γ可以取大于零的任意值.     

一类不确定奇异摄动系统的鲁棒控制

本文研究了一类不确定奇异摄动系统，给出了亲折鲁棒控制器的设计方法，仿真结果表明，对这里研究的系统类型，本文所给控制具有更好的抗干扰能力。