输入饱和及带宽限制下高超飞行器的闭环稳定边界研究

针对于吸气式高超声速飞行器开环不稳定的动力学特性,研究了控制信号存在饱和约束及带宽限制条件下的闭环稳定边界.首先,简要介绍了吸气式高超声速飞行器的建模方法与动力学特性的主要问题.考虑到飞行器控制信号的幅值限制及带宽约束,综合高超声速飞行器的开环不稳定特性,定量地分析了系统的闭环稳定边界:与系统不稳定极点的位置,其对应的左特征向量及控制信号的幅值约束有关;执行器的带宽限制在此基础上进一步缩小了反馈控制系统的稳定边界.根据高超声速飞行器短周期不稳定特性,解析地给出了闭环稳定边界的计算公式.采用蒙特卡洛分析方法对闭环系统的稳定边界及滑模变结构控制器作用下的稳定区域进行验证.仿真结果与理论分析具有一致性,验证了系统开环特性对于闭环稳定性的限制及控制信号带宽约束对稳定性的影响.     

集成神经网络与自适应算法的分数阶滑模控制

针对被控对象的参数时变和外部扰动问题,本文融合神经网络的万能逼近能力和自适应控制技术,并结合分数阶微积分理论,提出了基于神经网络和自适应控制算法的分数阶滑模控制策略.本文采用等效控制的方法设计滑模控制律,并利用神经网络的万能逼近能力估测控制律的变化,结合自适应控制算法和分数阶微积分理论抑制传统滑模控制系统的抖震,同时根据Lyapunov稳定性理论分析了系统的稳定性,最后给出了实验结果.实验结果表明,本文提出的基于神经网络和自适应控制算法的分数阶滑模控制系统,能保持滑模控制器对系统外部扰动和参数变化鲁棒性的同时,也能有效地抑制抖震,使得系统获得较高的控制性能.     

运输机低空重装空投增益自适应滑模控制

本文针对带有不确定性且不确定性边界未知的低空重装备空投过程控制问题,提出了基于增益自适应全局滑模的飞行控制方法.该方法采用反馈线性化技术对重装空投过程模型进行线性化,解决了空投模型的强非线性问题,在此基础上,设计了切换增益自适应全局滑模控制器,保证了系统在响应全程的鲁棒性,克服了滑模到达阶段系统初始误差对切换增益自适应过程的影响.提出了一种改进的增益自适应方法,解决了滑动阶段的切换增益过度自适应问题.基于Lyapunov理论证明了控制器的稳定性和鲁棒性.仿真验证了控制方法的控制性能和优越性.     

考虑输入饱和的离散最优积分滑模控制

针对含有匹配有界干扰的线性离散系统, 提出一类最优积分滑模控制算法. 在系统开环极点位于单位圆内(上) 的前提下, 考虑输入饱和, 可以实现系统状态的半全局稳定. 该算法是低增益反馈和积分滑模的有益结合, 通过低增益反馈使输入饱和得到满足, 通过滑模控制增强了系统对干扰的鲁棒性; 另外, 该算法可以使特定的性能指标达到最优, 使系统稳态误差达到??(??²) 的量级. 仿真结果验证了所提出算法的有效性.

     

一类不确定切换中立型系统的鲁棒滑模控制

针对一类不确定切换中立型系统, 设计相应的积分型滑模面. 基于平均驻留时间方法和线性矩阵不等式技术, 给出滑模动力学系统鲁棒指数渐近稳定的时滞相关性判据. 通过设计滑模控制器, 使闭环系统的状态满足到达条件. 数值仿真表明, 所提出的方法是有效可行的.

     

基于移动模型的VANETs网络动态拓扑特征研究

采用复杂网络理论研究VAENTs网络动态拓扑结构特性,以基于车辆换道功能的智能驾驶移动模型为 基础,应用VanetMobiSim仿真软件建立了车辆交通网络,详细分析了VAENTs网络瞬时拓扑特征及平均度、聚类系数和调和平均最短路径长度等复杂统计参数随时间的变化特征。通过仿真实验发现VAENTs网络动态拓扑不具有无标度属性,只在特定条件下,才呈现小世界网络的特征。     

基于特征向量匹配的舞蹈实时姿态分析方法

针对人体运动姿态可自由编辑的特性,提取人体骨架模型,建立人体运动姿态模型库,分析了运动捕捉系统在舞蹈训练中的应用,提出基于特征平面间相似性匹配的方法来计算模型各部件间运动数据参数。经过验证,该方法对于人体姿态的分析具有较高的准确性、鲁棒性,使得舞蹈演员能够准确的对比出与标准舞蹈动作的差异,为舞蹈者进行科学舞蹈训练提供了理论支持。     

基于脉搏IMF时频特征和SVDD的驾驶员疲劳检测

针对传统时频特征难以很好地描述脉搏这类非平稳信号与驾驶员疲劳脉搏样本相对较少的问题,提出一种基于脉搏信号本征模函数(IMF)时频特征和支持向量数据描述(SVDD)的驾驶员疲劳检测方法。该方法充分利用了IMF适合表征非平稳信号和SVDD擅长处理不平衡样本分类问题的优势。首先,将脉搏信号进行经验模态分解;然后,提取各IMF时频特征:归一化能量、最大瞬时频率和瞬时幅值平均值;最后,用SVDD分类器对驾驶员疲劳状况做出判别并给出疲劳等级。对比实验表明,该方法能有效检测出驾驶员的疲劳状况。     

结合OWA算子和模糊DEMATEL的风险评估方法

针对传统故障模式与影响分析(FMEA)方法在实际应用中的不足,提出一种基于有序加权平均(OWA)算子和决策试行与评价实验法(DEMATEL)的风险排序方法。FMEA专家对故障模式的3个风险因子给出模糊评价信息,应用OWA算子对评估信息进行集结,得到各故障原因对故障模式的影响强度。采用模糊DEMATEL法构建FMEA系统要素间的初始直接影响矩阵,经过运算可得综合影响矩阵,并计算各故障原因的原因度,据此进行产品或系统的失效风险评估。运用该方法对地铁车门系统的基础部件进行安全性分析,并将所得结果与传统RPN方法的结果做对比,验证了该方法的可行性和有效性。     

Certainty equivalence adaptation combined with super-twisting sliding-mode control

ABSTRACT

In this paper, a Lyapunov-based control concept is presented that combines variable structure and adaptive control. The considered system class consists of nonlinear single input systems which are affected by matched structured and unstructured uncertainties. Resorting to the certainty equivalence principle, the controller exploits advantages of both the sliding-mode and the adaptive control methodology. It is demonstrated that the gains of the discontinuous control action may be reduced remarkably when compared with pure sliding-mode-based approaches. The efficiency of the presented concept is demonstrated in detail, using results of numerical simulations.