非线性系统的一种变结构自适应控制设计

本文研究了一种含有未知参数非线性系统的变结构自适应控制设计方法,作者首先通过状态反馈和坐标变换将非线性系统变成线性系统,然后将变结构控制与自适应控制结合起来,给出了具有滑动模态的模型参考自适应控制设计方法,从而解决了一类非线性系统的模型跟踪问题。最后应用简单算例证实了该设计方法的可行性。     

变结构自适应控制系统研究

为了改善控制系统瞬态性能,本文从系统稳定性原则出发,提出了多模系统的变结构自适应控制策略,这种控制方法比变结构控制或自适应控制都优越,具有两者的优点.一方面可以适应参数变化,另一方面又可以调节系统的瞬态性能,使系统具有强鲁棒性.     

空间站的分散模型参考变结构自适应控制

采用分散模型参考变结构自适应控制方法设计空间站的控制器。将描述空间站数字模型转化为相互关联的子系统模型，在建立了系统参考模型的基础上，设计了可以保证空间站在受到强烈动态干扰时仍能稳定运行的分散控制系统。所设计的控制律形式简单，提高了控制算法的实时性。数字仿真表明了该控制方法的有效性。     

空间飞行器的非线性变结构控制

首先给出了一种空间飞行器的非线性动力学模型,通过变换可以把它分解成若干个子系统,然后对每个子系统进行分散变结构控制,从而有效地解决了空间飞行器的非线性控制问题。仿真结果表明,该方法对于具有参数不确定性的非线性系统可以获得非常理想的结果。而且控制算法简单,易于实现,适于在空间飞行器上计算机容易有限的条件下应用。     

滑模变结构控制研究综述

主要介绍滑模变结构控制的研究情况.先介绍变结构控制理论,并对滑模变结构的发展现状进行了评述;然后着重从滑模面设计、滑模条件以及抖动这三个方面对已开展的研究工作进行了深入的探讨;最后介绍了滑模变结构控制的主要应用情况,同时对这一领域的研究方向进行了展望.     

Research on Variable Structure and Adaptive Control for Strap-on Rocket

固体捆绑运载火箭变结构自适应控制

陈曦,刘玉玺,汪轶俊

（上海宇航系统工程研究所）

创新点说明：

对于新型固体捆绑火箭而言,由于箭体安装固体助推器,存在推力偏差较大、推力同步性较大的问题,导致火箭的结构干扰增大。安装尾翼外干扰增大,如经过大风区时,风干扰对箭体产生较大的影响。同时考虑建立动力学模型的过程中存在的参数不确定性、参数摄动、三通道间耦合的问题,传统的控制方法难以满足新型固体捆绑火箭的要求,因此本文率先将基于模型参考的变结构自适应控制方法应用于固体捆绑运载火箭上。

研究目的：

本文针对固体捆绑运载火箭控制系统的特点,应用变结构自适应控制理论,设计适用于固体捆绑运载火箭的控制系统,保障固体捆绑运载火箭的正常飞行。

研究方法：

（1）建立固体捆绑运载火箭动力学模型,考虑模型中参数不确定性、未建模动态及通道间耦合;

（2）分析固体捆绑运载火箭存在的干扰,例如：四个固体助推带来的推力偏差、推力不同步性、推力线偏斜,质心横移、芯级、发动机及尾翼安装误差、芯级发动机液体燃料晃动、箭体弹性振动等各类结构误差及风干扰等外干扰;

（3）针对固体捆绑运载火箭设计变结构自适应控制律的设计并证明其稳定性;

（4）Simulink仿真分析验证。

结果：

本文使用变结构自适应控制理论设计的控制系统可全局渐进稳定,三通道姿态角跟踪误差较小,姿态角收敛速度较快,系统性能良好,可有效处理各类结构干扰、外干扰、气动参数不确定性及未建模动态等问题,该控制系统的动态特性及控制品质良好,具有工程应用的前景。

结论：

本文将基于模型参考的变结构自适应控制方法应用于新型固体捆绑运载火箭的控制系统的设计中。给出了仅有俯仰方向有大姿态变动的条件下的火箭动力学偏量模型,并在此基础上设计变结构自适应控制律,同时证明了该控制系统的稳定性。本文通过理论及仿真分析,证明了变结构自适应控制理论在新型固体捆绑运载火箭上的应用可行性,具有一定的工程应用前景。

关键词：运载火箭;模型参考;变结构控制;自适应控制

     

多通道电液伺服系统的变结构自适应控制

针对多通道电液位置伺服系统存在的参数时变、通道间的耦合作用和外干扰等特点，提出了一种模型跟随变结构自适应控制方法。该系统具有较高的伺服跟踪精度和较强的鲁棒性，无需在线辨识。     

基于参考模型自适应控制的RCS研究

RCS控制策略决定了飞行器燃料消耗和姿态控制效果。以连续系统为基础,设计自适应控制律实时调整RCS控制系统的反馈参数,采用混合整数规划分配方法计算最佳的RCS开关逻辑,并对文献[5]中的飞行器模型进行仿真研究,结果表明此方法具有良好的控制效果及鲁棒性,为RLV再入时的控制策略提供理论依据。     

基于模型参考模糊自适应的多缸同步控制

针对各通道间存在的耦合和外力扰动作用,以及工况和负载的复杂多变性,以四缸同步系统为例,应用了模型参考模糊自适应控制。根据被控对象和参考模型的输出偏差和偏差的变化来调整PI控制器的比例系数和积分系数,即通过模糊推理实时地调节PI参数,使受控系统的输出趋近于参考模型输出。仿真结果表明：该方法比传统PID控制能更有效的抑制各通道间的耦合和外力扰动作用,提高了系统的鲁棒性和同步精度。     

基于分数阶的模型参考自适应算法

在自适应中引入分数阶运算,可以较好的改善被控对象的响应时间和干扰。本研究将分数阶积分引入模型参考自适应,通过构造分数阶的自适应律,设计了新的模型参考自适应控制系统,并进行了仿真。结果表明,该系统具有较快的响应时间,较小的超调量以及很好的鲁棒性。对分数阶系统的研究具有一定的意义。     

机器人系统变结构模型跟随控制方法研究

把机器人本体与其驱动电机作为一个系统建立动力学方程，应用Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数法综合了该系统变结构模型跟随控制规律。在关节空间得到的控制规律不仅简单，而且可直接用于机器人控制。仿真结果表明，文中所提方案是可行的。     

一种模型参考自适应导弹控制系统设计

目的设计能够适应环境变化和目标机动的导弹控制系统．方法将模型参考自适应控制理论应用于导弹控制系统的设计,针对反坦克导弹的具体特点做了相应的改进．结果大量仿真得出所设计的控制系统能够满足击顶反坦克导弹的战技要求．结论将模型参考自适应控制应用于导弹控制系统设计是成功的,与常规控制系统相比具有明显的优点。     

关联大系统的分散模型参考自适应控制

本文针对一类由相互关联的子系统组成的大规模互联系统,提出了一种新的分散鲁棒模型参考自适应控制方法。考虑各子系统存在有界扰动时的情况,为了增强系统的鲁棒性,改进了自适应控制结构;并且,采用大系统稳定性分析的分解－集结”方法,对整个关联大系统的全局稳定性进行了分析和证明。同有关文献相比较,本文的方法可用于参考模型输入和扰动为任意有界函数的情况。因而它更具有一般性和实用性。最后,利用MATLAB对一实际大系统进行了仿真。仿真结果表明,本文所提方案有效地增强了系统的鲁棒性、提高了系统性能     

考虑不确定性干扰时的多变量模型参考自适应控制

本文将Narendra(1978)的单输入单输出(SISO)系统模型参考自适应控制设计方法推广到多输入多输出(MIMO)系统。对于被控对象传递函数矩阵的相互作用因子(interactor)P_(M1)(s)(即(?)P_(M1)(s)R(s)P~(-1)(s)=K_T,K_T为常数矩阵,其逆存在)为对角线多项式矩阵,且K_T也为对角线矩阵的情况,设计了一种直接鲁棒模型参考自适应控制器。并证明了存在一个μ~*>0使得,对任何满足‖η(t)‖/m(t)<μ~*的不确定性干扰,自适应控制系统是稳定的。文中还给出了一个仿真算例。     

一类非线性系统的自适应控制

文中研究了系数不等的三角型非线性系统，给出了同时包含非线性项不确定性和扰动不确定性系统的自适应控制设计过程，并证明了其稳定性，最后通过仿真示例验证了这种方法的有效性     

电液位置伺服系统的局部模型参考自适应控制

提出了一种适用于电液位置伺服系统这类宽频带系统的新自适应控制方法。该方法简单实用，能有效地避免自适应控制中的逆不稳定问题。仿真结构表明，这种方法对抑制电液位置伺服系统时变参数的影响有明显作用，能够获得相对良好的控制效果。     

DC-DC变换器模糊变结构-广义通用模型控制

针对DC-DC变换器强非线性,提出了一种FSMC-GCMC控制方法,以增强对DC-DC变换器系统的控制效果。通过广义通用模型方法将强非线性系统转化为标准三阶线性系统并由此构成GCMC控制器。由于在DC-DC变换器参数改变情况下GCMC控制器将不能保持系统的线性特点,因此构造FSMC控制器,使用变结构控制增加系统的鲁棒性并利用模糊控制减少变结构控制的抖动并提高系统响应时间。通过仿真实验证明了该方法的可行性以及良好的动静态性能、较强的鲁棒性。     

基于模型参考自适应的轮胎硫化控制系统

将轮胎硫化过程控制由复杂高阶系统简化为一阶加纯滞后系统,应用增益模型自适应补偿预估器对其进行控制。通过仿真实验表明,这种控制方案与传统的Smith加PID控制相比具有更好的鲁棒性,控制方案简单且可实现在线整定。     

一种寻的制导导弹模型参考变结构自动驾驶仪的设计

设计某寻的导弹的自动驾驶仪回路 ,使导弹控制系统在正确响应制导指令的同时 ,对弹体气动力参数变化、量测噪声等具有很好的抑制作用 .将模型参考自适应控制方法与变结构控制方法相结合 ,为某型导弹设计了结构简单、实现方便的模型参考变结构控制系统 .仿真结构表明 ,模型参考变结构自动驾驶仪不仅能准确传递制导指令 ,而且具有很好的鲁棒性 ,能有效地抑制气动力浮动、量测噪声等干扰因素     

The Model Reference Adaptive Fuzzy Control for the Vehicle Semi-Active Suspension

The LQG control system is employed as vehicle suspension‘ s optimal target system, which has an adaptive ability to the road conditions and vehicle speed in a limited bandwidth. In order to keep the optimal performances when the suspension parameters change, a model reference adaptive fuzzy control (MRAFC) strategy is presented. The LQG control system serves as the reference model in the MRAFC system. The simulation results indicate that the presented MRAFC system can adapt to the parameters variation of vehicle suspension and track the optimality of the LQG control system, the presented vehicle suspension MRAFC system has the ability to adapt to road conditions and suspension parameters change.