BTT无人机非线性控制系统设计

基于动态逆和变结构控制理论设计了BTT无人机控制系统。首先详细推导了适合BTT无人机控制的精度较高的数学模型，然后应用时间尺度分离的方法把整个BTT控制系统分为快变量控制和慢变量控制两个子系统，再对每个子系统应用动态逆和变结构控制理论进行控制律设计，应用变结构控制克服了单纯应用动态逆鲁棒性较差的缺点。最后通过数字仿真分析得出：应用动态逆和变结构控制的非线性控制方法设计BTT无人机控制系统是有效的。     

基于隐式增量动态逆的水下运载器出水姿态控制

显式动态逆控制直接利用非线性对消来实现对系统的精确线性化,但由于实际模型存在不确定性因而会造成在对消过程中存在逆误差,使得控制的鲁棒性难以保证。在解决水下运载器出水运动问题中,由于存在较强的不确定性,显式动态逆控制无法消除逆误差的影响。出水过程中水动力变化剧烈同时海浪强烈作用,因此需要对姿态控制问题进行着重研究。在仿射形式的水下运载器出水运动数学模型基础上,推导并得到了隐式增量形式的动态逆控制律,利用层叠结构思想将系统划分为慢快两个回路。在时标分离的慢快回路基础上,引入状态变化率反馈,设计了不依赖精确数学模型的隐式增量控制律,提高了控制的鲁棒性。基于隐式动态逆相应的控制算法,考虑海浪作用、水动力参数摄动以及测量噪声的影响下,对水下运载器出水姿态进行跟踪控制,验证了控制律的有效性和合理性。     

基于神经网络动态逆的巡逻导弹自动驾驶仪设计

针对巡逻导弹,讨论一种将神经网络与非线性动态逆相结合的自动驾驶仪设计方法。基于双时标假设,将弹体动力学分为慢变子系统和快变子系统,并分别进行动态逆设计。为克服模型不精确和参数摄动引起的逆误差对动态逆控制的不利影响,引入神经网络对逆误差进行在线补偿。推导了神经网络权值调整规律,并证明系统的闭环稳定性。通过仿真验证,采用神经网络能弥补动态逆控制的不足,提高控制系统的鲁棒性,是一种有效的非线性设计方法。     

敏捷性导弹的神经网络控制

研究了具有超机动能力的敏捷性导弹在大迎角状态下的神经网络非线性控制系统。利用神经网络逼近非线性函数的能力学习敏捷性导弹高度非线性动态特性的逆动态特性,得到对参数变化及末建模动态具有较好鲁棒性的控制方案。     

空空导弹鲁棒动态逆非线性驾驶仪设计

针对具有反作用射流和推力矢量导弹的非线性和参数不确定性严重的特点。提出一种鲁棒变结构动态逆控制方法。首先应用动态逆控制对被控对象近似线性化,再通过变结构原理分析模型不确定和外部干扰情况下系统的鲁棒性,在考虑导弹各个环节非理想因素的情况下,针对某型导弹进行了全耦合状态下三通道联合仿真,证明了方法的有效性。     

基于增量动态逆的倾转旋翼飞行器飞行控制律设计

针对非线性动态逆控制对模型精确度要求高、鲁棒性差的特点,设计了基于增量非线性动态逆方法的倾转旋翼飞行器全模式飞行控制律。在倾转旋翼飞行器动力学模型的基础上推导出增量动态逆控制律,针对倾转旋翼飞行器操纵存在冗余的特点,在增量动态逆算法的基础上引入舵面控制分配算法;提出一种实时解算控制效率B阵的方法,并设计了一种能够降低对精确数学模型依赖的全模式控制律。通过仿真验证了所提算法对倾转旋翼飞行器控制的有效性。     

非线性鲁棒动态逆飞行控制系统设计

动态逆控制方法对于模型精确性要求很高,在系统模型参数摄动较大的情况下,动态逆控制并不能保证系统的鲁棒性,甚至有可能使得控制系统不稳定。采用鲁棒控制理论对动态逆设计方法进行完善。为了改善动态逆控制性能,采取双回路的控制策略。内环为动态逆控制,对复合得到的伪线性系统定量进行分析,得到数学模型并给出其参数不确定性的范围;外环采用包含了混合灵敏度和模型匹配方法的双自由度鲁棒回路整形完成系统的综合,并将其转换为标准的H∞问题进行求解,分别设计了3个通道的鲁棒控制器,从而增强动态逆控制系统的鲁棒性。     

基于自适应模糊神经网络的反舰导弹非线性控制算法

提出了一种综合运用动态逆、模糊神经网络和滑模控制的非线性控制方法.首先运用动态逆理论对非线性系统进行近似线性化,利用具有在线学习能力的模糊神经网络来抵消系统的误差,建立了基于自适应模糊神经网络的控制结构,根据李雅普洛夫稳定理论导出了网络权值的自适应调整规则,用滑模控制和鲁棒控制分量保证了系统的鲁棒性.并将该非线性控制算法用于某型侧滑转弯导弹的控制系统设计.仿真结果表明,这种方法能有效消除扰动的影响,提高导弹过载控制系统响应的精度.     

基于鲁棒轨迹跟踪的直/气复合鲁棒控制设计

针对直接力/气动力复合姿态控制问题,将鲁棒轨迹跟踪控制与动态逆控制相结合,设计了一种基于鲁棒轨迹跟踪的直/气复合鲁棒控制姿态控制方法。该控制方法将鲁棒轨迹跟踪控制与动态逆控制有机融合进行虚拟控制设计,在慢回路动态逆设计的基础上引入鲁棒轨迹跟踪控制,抑制直接力控制对气动力控制的干扰,提高系统的鲁棒性。仿真研究表明,所设计的控制算法具有较好的控制效果,能够有效提高系统的鲁棒性。     

基于伪控制隔离器的导弹控制方法研究

针对直接力/气动力复合控制导弹的参数严重不确定和多操纵机构的耦合问题,文中利用动态逆控制器适应系统的非线性要求,并用神经网络补偿动态逆控制系统所需要精确模型的不足,考虑到作动器的位置/速率饱和和延时的情况,增加了伪控制隔离器,以解决神经网络由于作动器的各种异常出现适应性困难的问题。最后通过仿真实验证明该算法满足扰动条件下飞行稳定性要求,提高了系统的鲁棒性。     

推力矢量拦截弹制导控制一体化设计

针对采用推力矢量控制的拦截弹,首先给出了推力矢量和气动力的归一化设计方法,通过引入等效舵偏角的概念,将多控制输入问题转化为单控制输入问题,并进行求解,设计了推力矢量偏心和气动舵偏转的控制分配策略,给出了气动舵偏转角及推力矢量偏心角的数学表达式,解决了多控制量之间相互争斗的问题。在此基础上,通过模型标准化,采用Backstepping方法(反步法),借助Lyapunov再设计工具,对导弹制导与控制系统进行一体化设计,得到了俯仰平面内的制导控制律。仿真结果表明,和常规制导与控制方法分别设计相比,采用该制导控制一体化设计方法能够使拦截弹有效拦截机动目标,并且导弹的姿态和执行机构偏角的变化也更加平稳。     

多包传输网络控制系统的保性能控制

研究了一类具有不确定时延的多包传输网络控制系统的保性能控制问题。在传感器数据传输采用静态调度策略的情况下,在控制器端用对象模型来估计对象的状态,根据接收到的传感器数据更新模型的相应状态,将多包传输网络控制系统建模为具有不确定性的线性离散周期系统。根据周期系统理论和矩阵不等式方法,推导了多包传输网络控制系统保性能控制律存在的条件,给出了保性能控制律的设计方法,利用PENBMI软件包求解双线性矩阵不等式约束的优化问题可得到次优保性能控制律和次优性能指标。仿真例子验证了设计方法的有效性。     

基于最优控制的航天器断续姿控系统设计方法

传统基于姿控喷管的断续姿控系统多采用经典的斜线开关线设计非线性控制律,系统设计时往往难以同时满足姿控精度、推进剂消耗、喷管开关次数等要求和约束。为进一步优化系统设计,实现各性能指标闭合,提出了基于最优控制的断续姿控系统二次型开关线控制方法,并推导得到了系统姿控精度模型。通过仿真试验对比了传统斜线开关和二次型开关控制的性能。仿真结果表明,两种方法下系统姿控精度计算模型正确,性能指标各有优劣,姿控系统设计时可依据系统约束综合考虑选取不同方案。     

战术导弹靶场飞行试验质量管理方法探讨

提出一种运用质量管理表格并结合质量管理图进行战术导弹靶场飞行试验全程质量管理的新方法。阐述了质量管理表格和质量管理图的设计要求．提出了靶场条件下实施的具体办法和建立质量管理数据库的初步设想，对方法初步应用情况进行了分析，为靶场建立科学、规范的质量管理标准提供借鉴．     

永磁同步电机控制系统带过调制的弱磁控制策略研究

永磁同步电机控制系统在实际应用中,复杂多变的工况对电机的响应需求是不同的。为了拓宽电机控制系统的调速范围,且满足系统对转矩响应能力和大转矩输出特性的要求,在弱磁控制策略的基础上引入过调制方法,将其应用于永磁同步电机控制系统,并进行仿真和实验研究。结果表明,相比于无过调制的弱磁控制策略,带过调制的弱磁控制策略能使系统在调速过程中充分利用直流母线电压,从而提高了转矩响应和大转矩输出能力,缩短了转速响应时间,同时电机的工作效率符合应用要求。     

一种混沌鲁里叶系统的T-S 模糊控制方法

研究鲁里叶混沌系统的稳定控制问题,提出一种新型模糊控制方法。利用李亚普诺夫指数稳定定理和反馈控制思想,在用T-S模糊模型重构系统结构的基础上,给出连续T-S模糊模型指数稳定的充分条件,并设计出一种基于并行分布补偿技术的状态反馈控制器。再用线性矩阵不等式求出模糊控制器的参数。仿真结果良好,验证了控制器的有效性。     

压缩空气制冷测控系统的防喘振方法

针对固定极限喘振控制方法存在的缺陷,采用新型可变极限防喘振系统,设计多重防喘振方法。介绍该控制系统的原理及控制方法,针对喘振问题设定不同控制线,根据不同的控制线产生不同的控制响应,将闭环PI控制和开环控制相结合,设计多重防喘振方法,并在压缩空气制冷系统中进行试验验证。试验结果表明:该系统运行可靠,参数在误差允许的范围内,能准确达到设定值,并且长时间处于稳定状态,使喘振得到有效控制。     

密闭容腔气体压力的自适应模糊PID控制

密闭容腔的气体压力控制系统本质上是非线性系统,很难建立精确的数学模型,采用自适应模糊PID控制,通过模糊控制在线调整PID的参数,使系统具有适应性强、鲁棒性好的优点,同时达到较高的控制精度.     

基于神经网络的控制力矩陀螺自抗扰解耦控制

针对Model750控制力矩陀螺(control moment gyroscope,CMG)的耦合及扰动问题,提出一种基于径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络逆系统和线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)的控制力矩陀螺复合解耦控制方法。利用神经网络的非线性逼近能力构建逆系统并与原系统串接,将原系统解耦成2个等效的伪线性子系统;采用线性扩张状态观测器估计等效系统的残余耦合项和扰动项加以补偿,并与比例微分(proportion differentiation,PD)控制器形成闭环以提高系统的动态控制性能。对提出的控制方法与PID-RBF逆控制方法进行仿真对比,结果表明:该方法可有效实现Model750系统的解耦,具有更好的动态控制性能和鲁棒性。     

高超声速飞行器再入段RCS 姿态控制

为满足反作用控制系统(reaction control system,RCS)姿态控制需求,对高超声速飞行器再入段的姿态控制进行研究。以X-34的RCS系统为对象,建立了RCS的数字模型,设计了RCS姿态控制率与PWPE脉冲调制器,利用非线性描述函数法分析姿态控制系统的稳定性,并通过Matlab仿真验证了所设计的RCS姿态控制系统性能。仿真结果表明:该PWPF脉冲调制可以满足RCS姿态控制的需要,同时与传统的PWM脉冲调制相比,可以较大地降低RCS消耗的流量与开启次数,可为高超声速飞行器再入段RCS姿态控制系统设计提供参考。