基于重构容错的智能水下机器人定深运动控制

为保证智能水下机器人（AUV）在部分运动执行器出现故障的情况下,仍可在一定深度下顺利完成相应任务,提出一种定深容错运动控制策略。该控制策略针对某型智能水下机器人垂向推进器的故障,从实用角度出发,基于重构容错控制思想,同时结合自抗扰控制（ADRC）方法进行具体的控制器设计和实现。该控制策略中包括两种定深控制器设计,分别为垂推正常工况下和垂推故障情况下的定深控制,试图依靠相关故障信息,通过重构替换实现容错控制。在仿真实验中,该控制策略于不同环境干扰下进行了相应测试,并与结合PID方法的定深控制器进行了比较。结果表明,基于重构容错控制思想,并结合自抗扰控制方法的定深容错控制策略不仅有效,同时具有更好的抑制干扰作用,从而可以为机器人提供更优的控制效果。     

电传动履带车辆转向自适应控制策略仿真分析

针对电传动驱动履带车辆,提出了一种适应于转向阻力变化的转向控制策略.通过对转向动力学模型进行等效线性转换,推导了应用模型参考自适应控制基本原理的系统控制结构,设计了能够有效调节电机驱动扭矩的自适应控制策略.建立了基于转向自适应控制策略的履带车辆仿真模型,进行了6种给定转向工况的仿真.结果说明,在应用自适应控制后,当地面转向阻力变化时,履带车辆能够获得期望的转向角速度响应.自适应控制策略保持车辆转向稳定性的控制能力良好,且简化了驾驶员操纵,降低了电机控制难度.     

被动式电液力伺服系统的自适应反步滑模控制

针对被动式电液力伺服系统存在固有的多余力矩、控制伺服阀的非线性以及参数时变性问题,提出一种自适应反步滑模控制策略。建立系统的非线性状态空间方程;基于反步控制理论思想,通过3步递推法设计系统的反步控制器;在反步法递推的第3步结合滑模控制方法,选择合适的Lyapunov函数,给出系统不确定参数的自适应律,设计出非线性自适应反步滑模控制器,并利用Lyapunov稳定性定理对所设计的控制器稳定性进行证明。仿真和实验结果表明,该控制器能够有效地抑制多余力矩,并且对参数摄动及外界扰动具有较强的鲁棒性。     

基于扰动观测器的协调器自适应滑模控制

为提高某型火炮协调器在复杂运动工况下的控制精度,以协调器液压系统为研究对象,提出一种基于扰动观测器的自适应滑模控制策略。滑模控制可使系统遵循所设计的滑模动态面状态轨迹,实现系统的非线性控制;增加自适应策略可防止系统因滑模切换增益过大而失效;在此基础上增加扰动观测器进行前馈补偿,能减小系统参数变化和未知扰动对系统的影响,减少抖振,有效提高控制性能。联合仿真和实验结果表明,该控制策略能较好地提高系统控制精度。     

基于FL算法的燃料电池轻卡能量管理策略

能量管理策略是燃料电池轻卡动力需求与控制的重要组成部分.为了实现整车需求功率的合理分配，使各动力源工作在高效区间内，提出了基于模糊逻辑的能量管理策略.在实际运行工况条件下，通过Matlab/Simulink仿真软件建立车辆模型并设计模糊逻辑控制策略，最后用车辆模型进行仿真验证.结果表明，在CHTC-LT工况情况下，模糊逻辑的控制策略要比功率跟随控制策略氢耗量降低了10.74%,提高了车辆的燃油经济性.     

基于反馈增益重构的传感器主动容错控制

针对磁浮列车的加速度计故障,设计基于状态反馈增益重构的主动容错控制策略。当系统的加速度计反馈回路失效后,按照设定准则,修改其他完好反馈回路的增益,使得完好的反馈回路能够对加速度计失效回路进行补偿。当加速度计失效时,根据故障诊断系统提供的故障定位信息,实时切换到离线设计好的状态重构控制律,从而对内环单个传感器故障实现容错。仿真表明了该方法的有效性。     

四旋翼无人机反步积分自适应控制器设计

针对四旋翼无人机在实际应用过程中出现质量变化的情况,基于自适应控制理论设计质量观测器,用于实时观测无人机的质量并修正其质量参数.在经典反步控制器(CBC)基础上,结合质量观测器和第一类控制误差积分,提出反步积分自适应控制器(BIAC),用于无人机的轨迹跟踪控制.该控制器的设计过程基于Lyapunov稳定性理论,能够保证...     

无人机编队保持反步容错控制

针对领导-跟随无人机编队中的执行器故障、不确定气动参数和外界扰动等问题,设计了无人机编队保持反步容错控制。建立了编队纵向、编队横向和编队高度三维误差模型,并将无人机本体方程分为快慢两个回路,建立包含外界扰动、不确定气动参数及执行器故障的无人机运动模型;设计内环容错控制系统,对编队外环控制器产生的指令信号进行跟踪。内环容错控制系统主要由3个部分组成：一是基于滑模观测器的故障检测和辨识,实现对故障执行器的定位和故障参数的辨识;二是将故障参数及干扰观测器与反步容错控制相结合,实现包容外界扰动、不确定气动参数和执行器故障的容错控制;三是内环容错控制系统稳定性分析。仿真结果表明,所提容错控制方法能够有效地实现无人机编队的飞行容错控制。     

零差速电传动履带车辆转向负载自适应控制策略研究

针对零差速电传动履带车辆,提出了一种包含转速闭环控制的自适应于转向负载的控制策略.通过对转向动力学模型进行等效线性转换,推导了适应模型参考自适应控制基本原理的电机需求转矩计算方程,综合了自适应控制律.对采用转矩控制策略、转速控制策略和自适应控制策略下的3种负载突变转向过程进行了对比仿真.所得结果说明,在应用自适应控制后,地面负载变化时,履带车辆能够获得期望的转向角速度响应.自适应控制策略保持车辆转向稳定性的控制能力优于传统的转矩控制策略和转速控制策略.     

反步自适应控制

为了克服齿隙对传动性能的影响,选取死区模型表达齿隙传动效应,依据自适应控制理论提出反步自适应齿隙补偿策略;齿隙模型中主、从动轮结合处存在阻尼系数和刚性系数等未知参数,对其进行了在线估计,并推导设计出每个参数的自适应律;利用Lyapunov稳定性理论,采用反步积分方法,通过逐步递推选取Lyapunov函数,设计了基于状态反馈的自适应控制器;理论分析以及对反步积分自适应补偿控制方法与传统PID控制方法对比仿真表明:该方法有效地消除了齿隙对伺服性能的干扰,提高了系统的跟踪精度和鲁棒性.     

高超声速飞行器输入受限反步控制

高超声速飞行器因其重要的战略地位已经成为各国争夺空天权所关注的焦点。控制系统设计是保证高超声速飞行器实用化的关键技术。针对吸气式高超声速飞行器，设计一种反步控制器。为增强反步控制器的鲁棒性，引入径向基神经网络对高超声速飞行器纵向非仿射动力学模型中的不确定函数进行在线逼近。为了解决输入受限带来的控制问题，构造一种新型辅助系统对跟踪误差和控制律进行补偿，实现在控制输入瞬时饱和情况下的稳定跟踪。最后，基于MATLAB仿真验证了控制策略的有效性。     

基于LVQ工况识别的PHEV控制策略研究

为提高插电式混合动力汽车的燃油经济性,根据城市循环工况的特点选定了4种典型的城市工况,采用学习向量量化(LVQ)神经网络识别车辆运行实时工况,并在MATLAB/Simulink平台制定了一种基于工况识别的整车控制策略.基于实例车型,在Cruise软件中建立了整车仿真模型,并在城市工况下进行仿真.仿真结果表明:所建立的控制策略能够有效识别工况信息;能够以此进行相应工作模式的切换和合理的转矩分配,且相对于传统汽车燃油经济性有明显的提高.从而验证了该控制策略的合理性和有效性.     

基于驾驶特性的纯电动公交车控制策略优化

节能与环保已成为汽车界关注的两大重要问题,为改善纯电动公交车的节能潜力,提出了一种基于优化驾驶员响应的纯电动公交车控制策略,以实现整车续驶里程的提高.利用Isight优化平台中的自适应模拟退火算法,实现对整车控制策略中的驾驶员油门踏板映射曲线、制动踏板映射曲线及整车动力电池充电系数的优化.结果表明:在中国典型城市公交工况下,车辆较优化前的百公里电耗降低了6.38%;0-50 km/h的加速时间和15 km/h的爬坡能力分别提高了4%和3.03%;同时引入快速控制原型测试,验证了该控制策略优化的有效性.     

全局自适应模糊反步控制在火箭炮伺服系统中的应用

针对含未知非线性参量及外界干扰的火箭炮伺服系统,基于反步法提出了一种全局自适应模糊控制策略。利用高斯模糊函数对参数摄动、负载扰动及虚拟函数等不确定因素进行了补偿,并结合工况对控制器参数进行了实时整定。根据伺服系统数学模型及传统反步理论逆向反推得到了控制律表达式,通过李雅普诺夫函数证明了整个闭环系统的稳定性,并对参数摄动及干扰下的位置跟踪进行了仿真研究,同时给出了复杂信号下虚拟控制函数的变化规律。仿真结果表明,该方法不仅保证了系统的响应速度和控制精度,并且对结构参数不确定性具有很强的鲁棒性。     

电传动履带车辆功率调节直线行驶控制仿真

双侧电驱动履带车辆执行机构为驱动电机,两侧动力独立输出,控制灵活;为达到与传统机械车辆相同的驾驶感觉,设计了基于功率调节的直线行驶控制策略;为解决直线行驶两侧电机同步控制问题,研究了基于模糊规则的转矩补偿方法;基于Matlab和Recurdyn软件进行了直驶和转向工况仿真实验,表明所设计的控制策略能够提高车辆直线行驶的稳定性。     

基于OPTIMUS的履带式混合动力车辆控制策略参数优化研究

针对控制策略参数优化中存在的问题,提出一种利用多学科优化平台OPTIMUS进行履带式混合动力车辆整车控制策略参数优化的新方法.首先基于优化设计的思想,建立履带式混合动力车辆性能优化问题的数学模型.然后采用自适应遗传优化算法,对优化问题进行数值求解.结果表明,优化后车辆在某特定工况下燃油消耗减少13.4%,说明该方法可以找到一组全局最优的参数,可以大大缩短控制参数的实车标定时间.     

基于反步的高超声速飞行器的容错跟踪控制

针对高超声速飞行器在参数不确定和执行器故障多重约束下的纵向控制问题,基于非线性干扰观测器,采用自适应反步控制方法和动态逆控制方法分别对高度子系统和速度子系统设计控制器。在控制器的设计过程中,针对高度子系统执行器故障和迟滞问题,引入自适应控制,实现了对执行器非线性的补偿。此外,针对常规反步法存在微分膨胀的问题,应用动态面控制技术以避免对虚拟控制量进行反复求导,简化了控制器的设计。然后,利用Lyapunov稳定性理论对飞行器控制系统稳定性进行分析。最后,仿真结果表明该控制方案可以有效地补偿执行器非线性对系统的影响,设计的控制器能够使飞行器快速跟踪给定的参考轨迹。     

混合动力汽车驱动防滑的联合仿真

针对混合动力汽车电机响应快的特点,设计了基于电机、发动机和制动系统的协调控制策略。利用AMESim液压系统建模的优点建立AMESim和Matlab/Simulink联合仿真平台;结果表明:在不同的工况下,电动机、发动机和制动系统联合控制的控制策略能有效控制驱动轮的过度滑转,提高车辆的驱动性能和行驶稳定性能。     

飞航导弹执行器故障容错控制系统研究

针对传统飞航导弹控制系统对执行器故障容错能力较弱,而执行器故障模型难以在线快速准确辨识等问题,将直接自适应控制和传统控制方法相结合,设计了一种飞航导弹主动容错控制系统.可以在不知道确切故障信息的情况下,补偿修复故障发生后的控制信号,保证导弹仍能恢复一定的飞行性能.以某型导弹纵向控制回路为例,模拟升降舵执行器执行机构退化、效率降低等故障进行了数字仿真.结果表明,与传统的控制方法相比,该容错控制系统可以在不改变基本控制律的前提下,较好地修复控制信号,使系统跟随参考模型.     

五相开绕组永磁容错电机零序电流开环容错控制策略

针对采用陶瓷轴承的五相开绕组永磁容错电机,开展一相开路故障下的容错控制策略研究.首先建立电机的数学模型.然后在没有相电流和为零的约束下推导容错电流指令,实现故障前后转矩脉动一致.进而提出了一种零序空间开环容错控制策略.该容错控制策略中,降阶解耦矩阵不会随故障相位置不同而改变.接着分析相电流幅值随三次谐波电流注入率增加的...