指数趋近律单向辅助面滑模控制

结合指数趋近律,对一种新型单向辅助面滑模控制方法进行了讨论。首先根据给定的非线性系统方程设计切换面,并在状态约束条件下设计单向辅助面;之后依据单向辅助面滑模控制器设计方法,设计基于指数趋近律的单向辅助面滑模控制器,且指出系统状态在有限时间内收敛到切换面上,并给出收敛时间计算式;最后通过实例仿真验证,基于指数趋近律的单向辅助面滑模控制器不仅能有效抑制系统中的抖振,而且收敛速度快于普通单向辅助面滑模控制方法。     

指数趋近律单向辅助面滑模控制

结合指数趋近律,对一种新型单向辅助面滑模控制方法进行了讨论。首先根据给定的非线性系统方程设计切换面,并在状态约束条件下设计单向辅助面;之后依据单向辅助面滑模控制器设计方法,设计基于指数趋近律的单向辅助面滑模控制器,且指出系统状态在有限时间内收敛到切换面上,并给出收敛时间计算式;最后通过实例仿真验证,基于指数趋近律的单向辅助面滑模控制器不仅能有效抑制系统中的抖振,而且收敛速度快于普通单向辅助面滑模控制方法。     

基于幂次趋近律的单向辅助面滑模控制

针对连续非线性系统, 采用一种基于幂次趋近律的单向辅助面滑模控制方法。首先依据给定的连续非线性系统, 设计单向辅助面滑模控制器, 并在此基础上, 引入了幂次趋近律, 设计基于幂次趋近律的单向辅助面滑模控制器, 且给出稳定性和有限时间收敛的理论证明。该方法能够确保系统状态在切换面附近的趋近速度, 即当且仅当系统状态位于原点处时趋近律为零, 较好地削弱了系统抖振。最后, 通过实验仿真, 验证了该方法的有效性。     

基于SMDO的非线性预测射击线稳定控制

针对一款海上武器随动系统的非线性、干扰未知性的难题,提出基于滑模干扰观测器(SMDO)的非线性预测控制策略,该复合控制策略利用滑模干扰观测器,对海浪波动、负载变化和系统不确定性等进行逼近,并依据观测器的输出进行前馈补偿和预测控制的模型修正,使得预测控制的滚动优化能够时刻保持在贴近实际系统的基础之上,从而实现提高整个控制策略性能的目的.在设计基于滑模干扰观测器的非线性预测控制器时,采用基于连续时间的非线性系统预测控制方法,与基于滑模干扰观测器相结合,最终设计出海上武器射击线稳定控制的复合控制律.仿真结果表明,该控制策略可以有效提高海上武器射击线稳定控制的抗干扰能力、打击目标精度以及海上武器动态稳定瞄准性能.     

基于快速双幂次单向滑模的飞行器纵向控制

高性能飞行器因其自身特殊的飞行特性,模型非线性强、参数强耦度高,飞行控制器的设计有较大难度。传统滑模控制方法在设计非线性系统控制器时具有易实现、鲁棒性强的特点,但系统状态容易出现抖振,导致控制效果降低。针对上述问题,设计了基于快速双幂次的单向辅助面滑模控制器,证明了系统状态的收敛条件。将飞行器纵向模型分解为高度、速度、姿态角以及姿态角速率4个回路,并依次设计控制器。仿真表明,所提控制器设计方法能够有效对飞行器纵向状态进行控制,且能有效抑制系统抖振。     

高超声速飞行器积分型 Terminal 滑模控制设计

针对高超声飞行器模型参数不确定和外界干扰对姿态控制的影响,基于高超声速飞行器俯仰通道控制系统,提出一种新的 Terminal 滑模姿态控制方法。通过引入一阶滤波器,结合反演法,克服原来幂次形式引起的最终控制奇异问题;并通过设计的干扰观测器实时观测未知干扰,补偿控制器性能,应用 Lyapunov 稳定性理论严格证明了系统的稳定性,从而保证 Terminal 滑模控制器能有效提高系统动态特性。在气动参数标称与拉偏的情形下进行高超声速飞行器数字仿真,仿真结果说明干扰观测器能快速跟踪干扰,且所设计的 Terminal 滑模控制可以满足飞行器高精度的控制要求。     

航空发动机模糊滑模变结构控制研究

针对航空发动机是一个具有时变不确定性的非线性系统,结合模糊控制和滑模变结构控制的特点,提出了一种基于模糊滑模变结构控制的航空发动机控制方法.采用线性滑模面和指数趋近律设计变结构控制器,应用模糊逻辑系统自适应调节切换增益,避免了传统滑模变结构控制系统在到达阶段对不确定性的敏感性,消除了滑模控制中的抖振.通过数字仿真,结果表明所设计的模糊滑模变结构控制器对系统的参数摄动和外部干扰具有不变性,使被控系统在整个控制阶段都具有较强的鲁棒性.     

分数阶多混沌系统滑模同步两种方法的比较

研究分数阶多混沌系统滑模同步两种方法的比较.分别设计了分数阶滑模面和非奇异终端滑模面,并证明了其稳定性.基于自适应方法设计了控制器和适应规则,得到分数阶多混沌系统取得滑模同步的两个充分条件.并用数值仿真对结论进行了验证.     

新型终端滑模在光电稳定平台中的应用

为了提高光电伺服稳定平台的跟踪精度,针对系统中干扰的影响提出一种新型终端滑模控制算法。首先,提出一种新型终端滑模干扰观测器的设计方法,实现对系统中干扰的快速估计和实时补偿。其次,设计新型终端滑模控制器来提高系统的跟踪精度,结合有限时间收敛和自适应控制的思想,对切换增益进行在线调整,有效地抑制了滑模控制中的抖振问题,使系统状态能够在有限时间内快速地收敛到所设计的滑模面上,并对未估计干扰进行精细化补偿。最后利用Lyapunov理论证明控制系统的稳定性。实验结果表明:该控制策略保证了光电跟踪系统视轴对运动目标的跟踪精度,在0.05 Hz时误差小于0.002,在2 Hz时误差小于0.034,增强了系统的鲁棒性。     

高超声速飞行器鲁棒预测滑模姿态控制方法

针对高超声速飞行器(HSV)在巡航段飞行时模型参数不确定和干扰的问题,提出了HSV鲁棒预测滑模姿态控制方法,由系统实际输出值与参考轨迹的误差设计滑模面,引入预测函数对误差进行预测可得未来时刻的滑模面,再利用改进的滑模趋近律设计快慢回路控制器.该方法能使HSV在参数不确定和有干扰的情况下,保证姿态系统稳定,精确跟踪指令信号,具有较强的鲁棒性,提高了系统的控制性能.最后,通过仿真验证了该方法的有效性.     

基于自抗扰控制半潜平台动力定位控制器设计

本文采用自抗扰控制技术,设计了半潜式平台动力定位控制器.跟踪微分器实现给了平台定位置的快速稳定跟踪;非线性扩张观测器能进行平台运动位置、速度和系统扰动的估计,通过非线性反馈控制对系统总扰动进行补偿,实现了平台定位的精确控制.经仿真实验验证：该控制器具有响应快、精度高、稳定性好,抗干扰能力强、鲁棒性强等优点.     

具有传输干扰的混沌全状态射影同步

针对具有传输干扰的混沌系统的同步问题,提出一种新的全状态射影同步方案.利用Lyapunov稳定性理论,设计了混沌系统的非线性观测器,得到了具有传输干扰的混沌系统射影同步的充分条件.该方案不仅能够得到以特定缩放因子的射影同步,并且可以在不降低可控性的条件下,根据控制的情况,任意调整缩放因子.利用鲁棒稳定性理论进一步证明了所提方案可大大减小传输干扰对混沌射影同步的影响,从而得到了满意的混沌全状态射影同步.最后,以陈氏系统为例,进行数值仿真,验证了所提方案能够有效地抑制混沌同步系统的信道干扰,得到混沌系统的全状态射影同步.     

基于非线性干扰观测器的主动队列管理

针对主动队列管理系统存在UDP流干扰的拥塞问题,本文基于非线性干扰观测器提出了一种主动队列管理算法。采用非线性干扰观测器对UDP流干扰进行估计,从而减小了主动队列管理系统的干扰。然后利用设计的非线性干扰观测器,使用反步滑模方法设计了一种主动队列管理算法。由于观测误差的界未知,设计了一种自适应律来避免必须事先知道观测误差的界。仿真结果表明,该算法对UDP流干扰具有较强的鲁棒性,能使队列长度较好地稳定在期望的队列长度附近。     

基于干扰观测器的导弹自动驾驶仪的反演设计

在分析喷流干扰的基础上,建立了含有干扰放大因子的复合控制的弹体模型.针对导弹气动参数的不确定性及外界干扰对导弹控制性能的影响,利用非线性干扰观测器对干扰的逼近特性,结合反演控制设计了非线性导弹自动驾驶仪,并基于Lyapunov方法,给出了整个系统的稳定性证明.仿真结果表明,设计的控制方案不仅提高了系统响应速度,而且能够保证系统具有良好的鲁棒性.     

基于FDO非线性预测方法的翼伞航迹跟踪控制

在翼伞系统的状态空间模型的基础上,分析了翼伞的归航轨迹,给出翼伞轨迹跟踪控制问题的数学描述.针对翼伞归航飞行过程中,受到较大的外干扰及不确定性影响,提出基于模糊干扰观测器(FDO)的非线性预测控制策略,设计了翼伞归航系统航迹跟踪控制器.通过仿真试验,表明该飞控系统具有良好鲁棒特性和抗干扰特性.     

一种用于混沌保密的新型混沌信号产生电路

混沌信号被广泛用于数据加密、保密通信、流体混合等众多领域,论文提出了一种基于参数周期扰动产生混沌信号的方法,使得一个二阶系统混沌化,并设计了该二阶系统的电路,由于该电路只采用了LM358、AD734、MAX038和若干电容、电阻,因此可应用到家电、智能仪表、IC卡等中低档消费电子产品中以实现数据加密。     

面黑体辐射源的温度自抗扰控制

设计了一种基于自抗扰控制(ADRC)的面黑体辐射源温度控制系统,通过对系统状 态与未知扰 动进行实时的观测和有效的补偿,提高了黑体辐射源的控温品质。在实际应用中,为了平衡 控制输入大小与 扰动估计速度,将扩张状态观测器(ESO)参数β03改造为 分段函数以避免扰动估计量过大引起的饱和作用。结合LabVIEW软件的图形 化编程,在Compact RIO实时控制器中实现黑体辐射源的温度控制和实验数据采集。通过在 控制软件界面 中实时观测系统各状态,从而快速有效地整定控制器参数。实验结果表明,ADRC算法能够 有效地提高面 黑体辐射源的温控品质,温度稳定性达到9min,并且有着更强的抗扰能力。     

Anti-slip Control for Unmanned Underwater Tracked Bulldozer Based on Active Disturbance Rejection Control

The unmanned underwater tracked bulldozer (UUTB) plays an essential role in dredging and clearing riverbed obstacles in flood season. The track slip leads to instability and energy consumption while the UUTB sinkage into the soft sediment on the riverbed. The track anti-slip control strategy is proposed based on active disturbance rejection control (ADRC) in this article. An identification strategy of optimal slip rate is investigated by the method of adaptive step coefficient. The motion model of UUTB is established by the RecurDyn environment. The track traction system, anti-slip controller and adaptive slip rate identification strategy are established in the MATLAB/Simulink environment. The ADRC based anti-slip rate control strategy is verified by the co-simulation of RecurDyn and MATLAB/simulink. Two conditions with different slippery ground is established to verify the anti-slip rate control strategy. Simulation and experimental results indicate that the proposed ADRC-based anti-slip rate control strategy can effectively reduce the slip rate and improve the operating stability of the UUTB prototype. The significance of this paper is to alleviate the problem of poor mobility caused by track slipping when the UUTB underwater operation.     

Control and Disturbance Rejection for Discrete Linear Repetitive Processes

Repetitive processes are a distinct class of 2D systems (i.e. information propagation in two independent directions) of both systems theoretic and applications interest. They cannot be controlled by direct extension of existing techniques from either standard (termed 1D here) or 2D systems theory. Here we give new results on the relatively open problem of the design of physically based feedforward/feedback control laws to achieve desired performance and disturbance decoupling in the sense defined in the body of the paper.First online version published in May 2005     

基于Backstepping的带推力矢量飞艇姿态控制系统设计

推力矢量控制技术可以有效地解决飞艇低速飞行时舵效不足的问题,但其具有很强的非线性特性,加之飞艇体积庞大,易受风干扰,所以经典的控制器难以满足要求。Backstepping是一种基于递推反演的非线性控制方法,特别适用于强非线性及存在不确定性的系统。针对飞艇的六自由度非线性模型,引入Backstepping方法对带推力矢量飞艇设计了姿态控制器并进行了仿真验证,结果表明所设计的非线性控制器具有良好的动态性,实现了对受扰系统的全局镇定和对给定偏航角的渐进跟踪。