干扰与控制非同位一维薛定谔方程的输出跟踪

本文研究了干扰与控制非同位一维薛定谔方程的输出跟踪.首先,利用系统的无穷维结构与输出设计了用于估计干扰的无穷维干扰估计器.其次,建立自适应伺服机制使得跟踪误差(u)(1,t)∈L2(0,∞),且闭环系统的所有子系统有界.最后,对闭环系统进行数值模拟,模拟结果表明控制方案的有效性.     

四旋翼无人飞行器的轨迹跟踪与滑模事件驱动控制

四旋翼飞行器作为一个典型的欠驱动的系统,具有强耦合、非线性等特性.针对飞行器外部干扰、和通信资源受限条件下的轨迹跟踪控制问题,进行滑模事件驱动控制方法的研究.首先,分析动力学特性,通过时间尺度分解方法将系统解耦成位置子系统和姿态子系统.其次,将位置子系统转化为严格反馈形式,设计反步滑模控制器,实现位置轨迹稳定跟踪;针对姿态子系统存在时变有界扰动及通信受限,设计滑模事件驱动控制律,在抑制干扰的同时实现对虚拟姿态跟踪指令的跟踪.根据Lyapunov分析方法证明了所设计控制器的稳定性,并通过理论分析证明闭环控制系统不会出现Zeno现象.最后,仿真结果验证了滑模事件驱动控制律在存在外部扰动和通信受限时四旋翼无人飞行器轨迹跟踪的鲁棒性.     

干扰与控制非同位一维薛定谔方程的输出跟踪（英文）

本文研究了干扰与控制非同位一维薛定谔方程的输出跟踪.首先,利用系统的无穷维结构与输出设计了用于估计干扰的无穷维干扰估计器.其次,建立自适应伺服机制使得跟踪误差?u(1, t)∈L2(0,∞),且闭环系统的所有子系统有界.最后,对闭环系统进行数值模拟,模拟结果表明控制方案的有效性.     

基于级联型具有旋转激励的平移振荡器系统的滑模控制

针对欠驱动具有旋转激励的平移振荡器(TORA)系统的控制问题,本文首次提出一种全局滑模控制方法,使闭环系统在整个控制过程对外界干扰均具有鲁棒性.相比已有控制方法,本文所提方法结构简单,便于实现;而且放宽了对外界干扰的假设条件,可实现闭环系统的全局滑模控制.具体而言,本文首先将系统模型变换为由两个子系统组成的级联形式;随后,针对内环子系统设计了一种虚拟控制输入,在此基础上构造了一种新颖的滑模面并设计了相应的滑模控制器;最后,通过严格的数学分析证明了闭环系统的稳定性及系统状态的渐近收敛性,利用数值仿真测试检验了本文所提方法的控制性能.通过与已有方法进行仿真对比可知,本文方法在镇定控制与鲁棒性方面均表现出良好的控制性能.     

带有多非线性干扰观测器的电液伺服反演控制

针对高阶不匹配不确定非线性电液伺服系统,提出一种动态面反演控制策略,以实现对电液伺服系统的位置控制.采用多个非线性干扰观测器观测出电液伺服系统的各阶子系统的不确定项和干扰项,对使用非线性干扰观测器后的系统实行反演控制,使用动态面方法来解决传统反演控制中虚拟控制量随着系统阶数的增加而愈加繁杂的问题.基于Lyapunov方法从理论上证明了所设计的系统控制器能够保证闭环系统有界稳定,系统中所有信号是一致最终有界的,仿真结果验证了反演控制方法的正确性.     

具有Markov跳变参数的闭环供应链系统切换控制

研究具有 Markov 跳变参数的闭环供应链(Closed-loop supply chain, CLSC)切换系 统建模以及具有抑制牛鞭效应的H∞控制问题. 针对再制造过程中的不确定性问题, 在考虑库存衰减因素的条件下, 根据库存水平的不同状态将系统建模为切换系统, 子系统间的切换服从 于一个Markov过程. 基于输入滞后的控制策略, 应用Markov切换思想对 系统进行控制器设计与性能分析, 在保证闭环供应链系统稳定的情形 下有效抑制牛鞭效应. 仿真例子说明所得结果的有效性.     

状态反馈预估控制

本文给出了具有状态变量反馈的预估控制算法。该算法使系统突破了内模控制（ＩＭＣ）的框架，可用于不稳定的被控对象，抑制干扰的能力也得到提高。本文分析了闭环预估控制系统的特点，给出了稳定的必要和充分条件。     

硅微Z轴谐振陀螺仪闭环伺服控制系统设计

根据自行设计的硅微Z轴谐振陀螺仪的工作原理,提出了闭环伺服控制系统模型,在对开环检测模型分析的基础上设计了闭环伺服控制系统,并用Matlab软件对闭环伺服系统的频域和时域特性进行了仿真分析,选取了合适的校正环节及优化参数,使系统有较高的稳定裕度和较好的动态特性.通过实验调试实现了初始检测电容差引起的信号以及正交信号的反馈抑制控制,达到了较高的控制精度.     

基于高阶干扰观测器的极点配置控制器及应用

本文设计了一种可以对外部干扰进行估计的高阶干扰观测器,并针对一类具有外部干扰的单输入单输出离散时间线性系统,提出了一种基于高阶干扰观测器的极点配置控制方法.该方法由常规极点配置控制器和高阶干扰观测器组成.常规极点配置控制器用来保证闭环系统稳定,并将闭环系统的极点配置到理想位置,高阶干扰观测器用来补偿外部干扰对闭环系统的影响.理论分析以及仿真和水箱液位系统中的实验结果表明了所提方法的有效性和优越性.     

带有摩擦非线性的CMG框架伺服系统 有限时间自适应鲁棒控制

针对控制力矩陀螺框架伺服系统中存在的摩擦非线性及不确定性等问题,提出一种基于终端滑模的有限时间自适应鲁棒控制律,确保闭环控制系统跟踪误差能够在有限时间内快速收敛到包含原点在内的任意小邻域内.通过对不确定参数的在线估计提高系统对参数变化的鲁棒性,并抑制外部干扰及摩擦非线性带来的不利影响.采用Lyapunov稳定性理论对闭环控制系统的稳定性进行分析并证明.通过对陀螺框架伺服控制系统进行仿真来验证所提出的控制律的有效性.     

高灵敏度弱磁传感器研究

磁传感器在生物医学、资源探测和航空航天等领域有巨大的应用价值,基于原子自旋的弱磁传感器拥有目前最高的磁场测量灵敏度。但通常的方案采用射频场调制或远离共振的激光检测,前者增加了磁力仪的线宽,而后者对激光频率的锁定带来了困难。为了解决以上问题,提出了一种基于激光强度调制和圆二向色性检测的原子弱磁传感器方案,详细描述了其工作原理和系统构成,并对原子弱磁传感器的性能进行了测试。实验结果表明:原子弱磁传感器的磁共振线宽为22 Hz,在对恒定磁场进行30 min连续测量时,峰峰值抖动小于9 pT,灵敏度达到了0.12 pT/Hz1/2。     

四旋翼飞行器控制系统设计

四旋翼飞行器姿态控制是四旋翼飞行器控制系统的核心. 通过分析四旋翼飞行器的飞行原理,模型建立,设计了四旋翼飞行器的姿态控制系统;在该系统中采用STM32系列处理器作为主控芯片,MPU6050三轴加速度集和三轴陀螺仪惯性测量单元、磁力计等传感器用于姿态信息检测. 本文中传感器使用结构简单的数字接口对数据进行交换,运用模块化的思想对系统进行设计. 使用PID控制算法进行姿态角的闭环控制,最终实验结果表明,在实验平台上四旋翼飞行器飞行效果稳定,系统满足四旋翼飞行器飞行姿态控制的要求.     

Cs光泵磁强计补偿地磁变化的方法

在弱磁测量技术当中,往往需要在一定的工作空间区域内获得稳定的磁场。光泵磁强计具有高灵敏度、高分辨力的优点。主要介绍使用光泵磁强计补偿地磁感应温度的原理、设备组成及实验。根据锁相环原理,利用Cs光泵磁强计和线圈系统把地磁感应强度的波动补偿到小于0.1nT,可以获得稳定度很高的恒定磁场空间。恒定磁场空间可以用来校准磁通门磁强计和其它磁传感器。     

一种稳定的分散特征结构配置方法

针对大系统分散控制中的全局稳定性问题,将分散控制问题与优化问题相结合．提出了一种新的分散控制方法。该方法利用参数特征结构配置方法将分散控制转化为最优问题．通过求解最优问题得到子系统特征结构的参数,从而得到子系统的局域控制器。该控制器不但使子系统具有鲁棒性,而且保证了大系统的全局稳定性。由于分散控制还可以进行并行计算,因此可以提高计算速度。最后对空间站的数值进行了仿真,仿真结果表明,此算法是可行的。     

具有相位补偿的全光纤弱磁场传感仪

本传感仪可用于低频弱磁场或静态场的测量。本系统利用敷置在光纤上的磁致伸缩材料作为敏感元件,把磁场信号转变为光相位信号,然后采用具有相位补偿的全光纤Mach Zehnder干涉仪将相位调制转换为振幅调制;使用零差检测跟踪相位即可得到被测信号。本系统可探测到的最小场为10~(-9)T/m。     

极点和方差约束在变结构控制中的应用策略

利用线性矩阵不等式方法,研究极点和方差约束在随机系统变结构控制设计中的应用策略.采用单位向量控制方法,给出由线性和非线性组成的控制器,线性部分控制器设计时采用同时满足闭环系统的极点和方差性能指标约束的方法,非线性部分保证系统能够在有限时间内从初始位置到达切换面.最后给出了该方法在车载火控系统中的应用实例.     

适用于厚度在线测量的水压闭环控制系统

为了达到航空薄壁件的高精度要求,提出了厚度在线测量的方法.水压闭环控制系统是厚度在线测量中重要的子系统,设计了水压闭环控制系统,对水压闭环控制系统的元器件进行了选型,通过西门子STEP7对ET200S进行了配置.在搭建好硬件平台的基础上,通过自适应算法实现水压恒定.水压值恒定在600 kPa附近,薄壁件的厚度在5.56 ～5.58 mm之间.通过水压的恒定实现了对薄壁件的厚度在线测量,精度极高,同时给出了工程应用,结果合理.     

基于保辛算法的绳系卫星系统闭环反馈控制问题求解

应用非线性系统滚动时域控制的保辛算法求解绳系卫星系统子星释放和回收过程的闭环反馈控制问题.通过第二类Lagrange方程推导出二体绳系卫星系统的动力学方程;通过拟线性化方法将绳系卫星系统闭环反馈控制问题转化为线性非齐次Hamilton系统两端边值问题的迭代求解;通过保辛算法将线性非齐次Hamilton两端边值问题转化为线性方程组的求解;通过递进更新时间步的状态变量和控制变量,完成绳系卫星系统的闭环反馈控制.数值仿真表明:相对于Legendre伪谱方法,用保辛算法求解绳系卫星系统的闭环反馈控制问题的计算速度和收敛速度较快.绳系卫星系统的开环控制和闭环反馈控制问题数值仿真结果表明:在绳系卫星的初始状态存在偏差的情况下,使用开环控制会导致系统在终端无法达到稳定状态,而使用闭环反馈控制则能在一段时间内抵消初始状态向量偏差对系统产生的影响,最终达到稳定状态.     

基于FPGA的光纤陀螺仪信号处理

采用数字信号调制解调技术对光纤陀螺进行闭环控制可以有效地提高光纤陀螺的精度,以大规模可编程逻辑器件（FPGA）为基础,将光纤陀螺中的第一环路与第二环路的数字段合并。用单D／A产生数字阶梯波,同时实现数字调制和闭环反馈的功能;基于Verilog HDL语言的两级模块设计与编程,完成各个信号的输入输出缓冲器的分配和闭环光纤陀螺全数字式信号处理;不同温度和输入的试验测试结果表明：陀螺的标度因子线性度优于80ppm,这说明基于FPGA信号处理核心的单D／A反馈回路方案设计是成功的。     

原子磁传感器原子气室无磁控温技术

针对原子磁传感器碱金属原子气室对无磁加热的需求,解决磁力仪共振谱线信号信噪比低的问题,使用了差分对的布线方法,采用微加工膜工艺,在陶瓷基板上制备了方形纯铜材质的无磁加热线圈.使用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件分析了线圈在2.2mA直流条件下产生的附加稳态磁场分布情况,结合Pro/Engineer软件构建的铜质气室固定支架及其热仿真分析结果,得到了比较理想的加热线圈固定位置.进一步分析确定了20kHz交流加热方案,最终制作完成了具有3W加热功率和0.1℃控温精度的无磁加热器.实验结果表明:该加热器瞬时磁扰动为2.24pT,满足原子气室无磁加热要求.其结果对原子磁传感器气室的设计及工作参数的优化改进具有一定的参考意义.