基于鲁棒跟踪控制的飞控系统自适应重构技术研究

应用多模型自适应控制技术可以有效地抑制作动器故障引起的参数大范围跳变。基于多模型自适应控制思想,提出了一种基于鲁棒跟踪控制的飞控系统作动器故障重构设计方法。首先建立作动器故障参数模型;然后根据故障的随机性,设计一系列并行的辨识模型,每个模型对应一种故障,同时对应于每个辨识模型建立一个控制器;最后根据飞行品质的要求,设计鲁棒跟踪控制器,由于控制器采用了积分项,可很好地抑制扰动。用该方法对某型飞机纵向控制系统进行仿真,结果表明在升降舵严重受损的情况下,飞机仍能保持良好的性能。     

具有指定跟踪性能的间接鲁棒自适应广义预测控制

针对对象的不确定性干扰（未建模动态、有界干扰等），提出一种新的不需要持续激励条件的间接自适应广义预测控制算法，不仅考虑了自适应控制系统的闭环鲁棒稳定性，而且使所设计的自适应控制闭环系统具有指定的跟踪性能。     

永磁同步电机鲁棒自适应位置控制

提出了一种新型的永磁同步电机(PMSM)精确鲁棒位置控制方法.在直接驱动电机控制系统中,负载转矩干扰会直接影响电机的运行.通过使用具有固定增益的负载转矩观测器可以抑制转矩干扰.然而,使用负载转矩观测器还不能精确地确定电机的磁链.为了克服未知参数、转矩干扰和抖振影响,提出了一种无差拍自适应渐进稳定观测器.通过使用李亚普诺夫稳定性定理判定系统的稳定性,确定系统稳定的临界参数.仿真结果表明,本方法能够大大减小由于参数不确定性、转矩干扰和微小抖振所导致的位置误差.     

LMI方法和μ综合方法设计鲁棒控制系统

介绍了目前广泛使用求解H∞控制问题的LMI(线形矩阵不等式)方法和μ综合设计方法.由于H∞方法的设计框架导致了系统保守性并忽略了鲁棒性能设计而与H∞同时期发展的μ理论则考虑了结构化的不确定性问题,它不但能有效地、无保守性的判断"最坏情况"下摄动的影响,而且在存在不同表达形式的结构化的情况下,能分析控制系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能问题.最后分析两种方法的关系并对两种方法进行了比较.     

多输入多输出非线性参数系统的鲁棒自适应控制

如何有效地处理输入输出之间的复杂耦合和系统的各种不确定性对多输入多输出非线性参数系统的控制至关重要.通过引入辅助动态信号来刻画未建模动态,采用自适应非线性阻尼的方法抑制参数和非线性不确定性、未知有界扰动、未建模动态和输入输出之间的耦合对系统性能的影响, 并基于控制李亚普诺夫函数法来设计多输入多输出非线性参数系统的鲁棒自适应控制器.所提出的鲁棒自适应控制法不必对系统的未知参数进行估计.理论证明,所提方法保证闭环系统的所有信号一致有界,且通过选择适当的设计参数,可使跟踪误差任意的小.仿真结果例证了所提出控制法的有效性.     

鲁棒H∞模型匹配指令跟踪控制器设计研究

以LMI凸优化鲁棒H∞控制器设计为基础,根据二自由度和参考模型匹配控制系统设 计原理,提出一种参考模型匹配跟踪控制器设计方法,并用LMI优化理论进行导弹俯仰指令跟 踪控制系统设计.研究了设计参数对控制器阶数、闭环系统超调量和模型匹配误差等影响的 变化规律.仿真结果表明,使用该方法设计的闭环系统具有良好的快速跟踪特性.     

具有重构功能的基于RBF神经网络直接自适应飞控系统

反馈线性化方法鲁棒性研究一直是近些年来的研究热点。针对基于反馈线性化方法的鲁棒控制，提出了一种将反馈线性化和RBF神经网络直接自适应控制相结合的综合控制方法，利用李亚普诺夫稳定性定理推导了神经网络权值的自适应规律，保证了闭环系统的稳定性。该方法应用于某型号飞机舵面故障状态仿真，结果表明RBF神经网络自适应控制方法补偿作用显著，相当于系统具有一定的重构功能。     

飞机运动系统的区间模型及鲁棒飞行控制

提出了阵风干扰下飞机运动的区间系统模型,基于Ｒｉｃｃａｔｉ方程方法,研究了干扰对区间控制系统的二镒性能指标影响的鲁棒控制问题。通过解一个代数Ｒｉｃｃａｔｉ不等式方程给出了该问题的一个解。将该方法应用于某些飞机的鲁棒飞行控制器的设计,说明本的方法是有效的。     

基于输出反馈控制系统的鲁棒容错控制设计

通过对参数不确定时滞系统的容错控制的研究,针对执行器和传感器的失效故障,利用Riccati方程和Lyapunov稳定性定理,提出一种基于带有时滞项输出反馈控制的鲁棒容错控制器设计方法,并给出各种故障模式下的容错控制条件。仿真结果表明,该方法具有良好的鲁棒容错控制效果。     

基于边界值定量计算的神经网络自适应飞行控制

针对一般多输入多输出不确定系统,设计了一种基于自适应神经网络误差观测器控制方法。通过对一般多输入多输出系统进行匹配与非匹配两种不确定性分析,采用自适应神经网络对不确定因素导致的误差进行逼近补偿,采用Lyapunov定理证明了误差收敛有界,并计算了误差的边界值。最后将设计的控制律应用到不确定飞行器的指令跟踪控制中。仿真结果证明了该方法的有效性。     

可重构飞控系统的鲁棒控制研究

在飞控系统发生故障时，利用可重构飞控系统实现故障重构。本将低，高增益反馈控制方法和分段线性控制技术相结合，提出一种新的可重构飞控系统鲁棒控制结构，通过对反馈控制建设，同时考虑操作面偏转速率饱和限制，从而设计出一种鲁棒重构控制系统，计算结果表明，该方法能有效地完成飞控系统故障重构。     

容错飞控系统故障隔离与自适应重构设计

容错飞控系统的关键技术就是进行实时故障隔离与重构控制. 结合最优控制和多模型自适应控制的优点, 提出一种基于多模型自适应最优二次型的容错飞控系统设计算法, 该算法建立在多个辨识模型和模型跟随最优二次型控制器的基础上. 首先根据作动器故障参数模型, 设计一系列并行的基于线性二次型估计的辨识模型, 每个模型对应一种故障;然后对应于每个辨识模型建立一个模型跟随最优二次型调节器;最后根据多模型切换控制原理对飞控系统进行实时故障隔离与重构. 应用某型飞机横侧向飞行控制系统进行了仿真, 结果表明: 在舵面严重受损的情况下, 飞机仍能保持良好的性能.     

基于SysML与Simulink的飞控系统概念样机设计

研究了一种基于SysML与Simulink的飞控系统概念样机设计方法.首先分析了SysML相对于UML的扩展及其比STATEMATE/UML更适合飞控系统概念样机设计的原因;其次,为了实现对飞控系统概念样机设计过程的完整支持,研究了一种实现SysML与Simulink模型集成及协同仿真的SysML扩展机制,分析了扩展机...     

鲁棒自适应控制的远程网络控制器设计

针对一类具有广义不确定性的非线性网络控制系统,提出了一种基于鲁棒自适应控制与远程状态反馈控制相结合的控制策略。该控制方法首先通过引入一种鲁棒函数η1在线补偿系统的广义不确定项和非线性项,并基于李亚普诺夫（Lyapunov）稳定性理论设计出参数自适应调节律,保证了闭环误差系统指数收敛且一致有界稳定;然后运用状态反馈控制解决时延条件下的网络控制问题,并通过Lyapunov稳定性理论给出了具有时延的闭环NCS的稳定性定理;最后通过仿真结果对比验证了此方法的有效性。     

非线性系统鲁棒稳定性条件及其在飞行控制中的应用

给出了一种非线性系统鲁棒稳定性的分析方法。通过对系统鲁棒稳定条件不等式的变形，得到了该不等式可解的条件。由此条件，不仅大大简化了不等式，而且得到了新的鲁棒稳定性判据。给出了系统鲁棒反馈控制的设计方法。同时，对系统不确定部分的不同表达式结果进行了分析，证实了在选取相同类型的李亚普诺夫函数时所得的系统鲁棒性解的存在条件是加权等价的。飞行控制器设计结果表明，该方法对不确定系统的分析和设计是有效的。