Motion modeling and formation form analysis of spacecraft near collinear libration points

To meet the increasing research demand for deep space exploration,especially for the second libration point (L2) conditional periodic orbit (Halo orbit) in the Sun-Earth system,the methods to get analytical Halo orbit and differential-correction Halo orbit were described firstly,and the corresponding orbits accuracy was analyzed.Then,based on the results of third-order and differential-correction Halo orbits,the formation form was studied.Analysis was carried out to discuss the influence of system amplitude,initial phase,and phase difference on the formation form,as well as that of initial orbit values on form accuracy.Finally,some simulation results demonstrate the validity of the proposed methods.     

基于不变流形的一种节能轨道设计

基于圆型限制性三体问题的不变流形,研究了一种节能登月轨道的设计问题。首先在R ich-ardson给出的Halo轨道三阶近似解析解基础上,得出更精确的Halo轨道数值解。将系统沿Halo轨道线性化,根据相关理论求得Halo轨道附近的不变流形。随机选取Halo轨道上一点,根据该点附近的不变流形特性给出了具体的节能登月轨道设计方案。通过算例仿真,证明该方法比Hohmann变轨登月轨道要节省能量。     

椭圆轨道编队构型保持控制方法研究

针对椭圆参考轨道的编队构型保持控制系统,以对地等张角绕飞编队为背景设计了相对轨道模型预测控制算法.首先,基于哈密尔顿-雅克比方程,推导了一组包含项摄动的相对运动模型.在此模型的基础上,结合具体的对地等张角编队任务,提出了一种构型保持的在线滚动优化的闭环预测控制算法,并将模型预测优化问题转换为在线求解二次规划问题,该算法能够较好地控制存在状态约束、控制约束等各种约束控制问题.最后,通过数值仿真验证该算法的有效性.     

基于线性矩阵不等式的智能车轨迹跟踪控制

针对传统的基于精确数学模型的智能车轨迹跟踪控制器跟踪精度低,鲁棒性弱,很难适应复杂多变的驾驶环境等问题,结合线性矩阵不等式(LMI)鲁棒控制具有易于求解、抗干扰能力强等优点,提出基于LMI的智能车轨迹跟踪控制方法. 将车辆侧向动力学状态空间模型进行坐标变换,得到基于跟踪误差的车辆侧向动力学状态空间模型,采用饱和线性轮胎得到车辆侧向动力学多胞型模型;设计LMI反馈控制器,在控制器中引入前馈控制量,以消除侧向位置稳态误差. Carsim和Matlab/Simulink的联合仿真表明,该控制器在保证车辆稳定性的基础上具有较高的跟踪精度,对车速和路面附着系数具有较强的鲁棒性. 与模型预测控制器(MPC)和预瞄驾驶员模型(PDM)控制器进行对比,结果表明,设计的该控制器轨迹跟踪精度更优.     

基于T-S双线性模型的非线性关联大系统的分散控制

对一类由Takagi-Sugeno(T-S)双线性模型描述的非线性关联大系统,研究了其分散状态反馈控制问题.根据Lyapunov稳定性分析理论和并行分布补偿(PDC)算法,导出了闭环关联大系统渐近稳定的充分条件,该条件比现有结果具有更小的保守性.设计出了相应的分散模糊控制器,并将其转化成为一个受线性矩阵不等式(LMIs)约束的凸优化问题.最后,通过仿真例子验证了所提方法的有效性.     

基于线性自抗扰的DC/DC升压变换器的控制策略研究

为了改善DC/DC升压变换器的动态性能和抗干扰能力,提出了一种基于线性自抗扰控制(LADRC)的双环DC/DC变换器控制策略.首先,基于状态空间平均法推导出DC/DC升压变换器电压外环和电流内环的传递函数;其次,通过设计线性扩展状态观测器(LESO)和线性状态误差反馈控制律(LSEF)来实时估计和补偿外部的干扰和内部的不确定性;最后,利用仿真实验验证了该控制器的可行性.实验结果显示,该控制器比传统双环PI控制器具有更佳的鲁棒性和自适应性,因此该控制器可用于稳定变压器的直流母线输出电压.     

基于动态输出反馈的扩展结构大系统有机结构控制

主要研究一类在原大系统结构上又逐个地增加了新的子系统的扩展结构大系统基于动态输出反馈的有机结构控制问题。研究了在动态输出反馈条件下扩展结构大系统的数学描述方法,利用Lyapunov稳定性和线性矩阵不等式（LMI）理论给出了此类系统鲁棒关联镇定的充分条件,得到了其动态输出反馈控制器的设计方法,结合算倒对所提出方法进行了仿真研究,结果证明了该方法的有效性。     

基于迭代线性矩阵不等式的模糊静态输出反馈控制

对于一类状态矩阵、输入矩阵和扰动输入矩阵中均含有不确定项的离散T-S模糊系统,研究了静态输出反馈控制的二次稳定性问题。以矩阵不等式的形式给出的充分条件保证了基于该模糊系统的静态输出反馈控制器的存在性。该充分条件不但简单,而且考虑到了各个模糊子系统之间的相互作用。最后,使用迭代线性矩阵不等式(ILMI)的方法,通过数值仿真算例证明了该设计方法的正确性及有效性。     

基于静态输出反馈的非脆弱H2/广义H2控制

针对传统鲁棒控制器脆弱性比较明显的情况,研究了控制器增益存在摄动时的非脆弱H₂/广义H₂静态输出反馈控制问题.以双线性矩阵不等式（BMI）组的形式给出了非脆弱静态输出反馈控制器存在的充要条件,给出了基于差分进化算法（DE）与线性矩阵不等式（LMI）的新型求解方法,并依据此方法设计了主动悬架非脆弱H₂/广义H₂静态输出反馈控制器.仿真结果表明,非脆弱H₂/广义H₂控制器具有良好的非脆弱性和鲁棒性,证实了所提方法的可行性与有效性.