自适应反步滑模控制在火箭炮伺服系统中应用

针对实际系统运行过程中所存在的转动惯量和负载力矩变化大等各种不确定因素,提出了一种新型的自适应反步滑模位置控制器(ABSMC)。首先对于模型中的不确定参数,采用自适应鲁棒算法进行有效估计,通过对模型的等价变换和选择适当的Lyapunov函数,最终给出系统的自适应控制器和不确定参数自适应律的设计方法。仿真和实验结果表明,该控制器能够有效抑制抖振,系统跟踪误差小,跟踪性能好,对参数摄动及外界负载扰动具有较强的鲁棒性。     

倾斜转弯高超声速飞行器滚动通道的自适应全局积分滑模控制

针对倾斜转弯高超声速飞行器滚动通道控制中初始误差大、系统参数不确定和干扰严重的问题,设计了一种自适应全局积分滑模控制方法.该方法在滑模控制参数中引入了自适应调节律来逼近系统参数摄动和干扰的上界,保证了整个控制过程中的滑模可达性,在此基础上,设计了一种基于全局积分滑模面的自适应滑模控制器,消除了稳态误差,同时大大削弱了系统参数不确定和干扰对系统的动态影响,并使系统在初始阶段就处于滑模态,解决了大的初始误差引起的超调问题.理论分析和仿真结果验证了本文所提方法的有效性.     

某型PD雷达直接中频正交采样的研究

在PD雷达系统中,通常采用模拟方法进行正交双通道采样,但是其性能较差。分析了在PD雷达系统中,当多普勒频率不为零的回波信号通过幅相不平衡的正交双通道时,所产生的镜像频率对系统改善因子的影响,并通过相应的仿真研究加以说明。通过采用直接中频正交采样,系统检测性能得到提升,并通过某型雷达实际参数进行了仿真论证。     

鱼雷纵向运动二次型稳定H∞控制

讨论了二次型稳定H∞鲁棒控制理论及其在鱼雷纵平面航行控制中的运用.用模型的参数摄动来描述鱼雷纵平面航行模型的建模误差,设计了基于状态反馈的H∞控制器,并对系统进行了分析和仿真.所设计的控制器在被控对象存在一定范围参数摄动的情况下,仍能使系统保持预期的性能.     

PID参数模糊自整定控制器的设计与仿真研究

针对常规PID控制器不能在线进行参数自整定的问题,结合模糊控制技术,提出了一种 PID参数模糊自整定的方法.运用 Matlab模糊逻辑工具箱进行仿真研究表明,该模糊 PID控制器能迅速消除系统余差,改善普通模糊控制器的性能;既具有PID控制器高精度的优点,又具有模糊控制器快速、适应性强的特点,保证了调节系统具有良好的动、稳态特性.     

考虑不确定参数及外部扰动数字液压缸非线性鲁棒位置跟踪控制

在考虑不确定参数及外部扰动的情况下为数字液压缸位置跟踪系统设计了一个非线性控制器。首先,建立了数字液压缸位置跟踪系统的非线性模型;然后,构造了一个李雅普诺夫函数及非线性控制器,推导了系统鲁棒稳定的充分条件,由此将非线性控制器的设计问题转化成为线性矩阵不等式的求解问题;最后,进行了仿真及实验验证。结果表明:所设计的控制器对于参数不确定性及外部扰动具有良好的鲁棒稳定性及更好的动态特性。     

舰船动力定位系统切换控制器的设计与分析

为应对不断变化的海洋环境,提高舰船动力定位系统对不确定参数的鲁棒性,基于切换系统理论,设计了切换控制器。建立了舰船数学模型,并分别在4种海况下设计不同的PID控制器和无源观测器,通过引入尺度无关迟滞开关逻辑算法,根据实测海况参数,在不同控制器、观测器之间进行切换,从而选出合适的控制器和观测器。在MATLAB上对一实际舰船模型进行仿真,分别比较切换控制器与实际应用中的最优控制器在变化海况下的性能,结果显示在不断变化的海况下切换控制器仍能有效进行动力定位作业,而最优控制器在恶劣海况下变得不稳定,仿真结果表明所设计切换控制器提高了舰船动力定位系统的鲁棒性。     

旋转永磁式机械低频天线的系统设计与验证

为实现低频电磁发信系统的小型化和低功耗,面向旋转永磁式机械天线的理论研究和技术实践,提出了基于多物理场耦合仿真的系统设计和性能校验方法。设计了包含永磁磁源、高效驱动电机及其控制器在内的旋转永磁式机械天线系统方案。研制了实验样机,并对其系统性能和近区磁场进行了实验测试,验证了相关设计方法和系统方案的可行性与有效性。结果表明,该样机的磁场场强和尺寸等主要指标达到了美国“机械天线”项目在射频穿透技术领域的要求,为旋转永磁式机械天线方案研究和样机设计提供了一种可行思路。     

反馈干扰系统的自校正控制方法

为实现系统跟踪期望输出及系统未知参数的在线闭环辨识,针对带反馈干扰的未知参数系统,结合最小方差控制算法和增广最小二乘法设计了自校正调节器。首先通过对反馈通道干扰的分析,给出了系统的等效模型;其次,按系统输出最小方差的原理设计了控制器,实现了系统跟踪期望输出;第三,运用增广最小二乘法对系统参数的辨识,给出未知参数的无偏一致估计,实现了参数的在线闭环辨识。通过对未知参数的辨识,用所辨识的参数计算调节器的参数,完成对控制律的修改,实现了系统跟踪期望输出和参数的在线闭环辨识。最后,利用该方法对实例进行了仿真研究。仿真结果表明:所提方法简单可行。     

AUV纵倾角动态面滑模自适应控制

对于自主水下机器人(AUV)纵倾角跟踪问题,提出一种基于动态面滑模思想的自适应控制方法。首先对自治水下机器人纵倾角运动模型进行简化,其次针对不确定外干扰的情况,设计了自适应规律,对外干扰进行估计,在此基础之上设计了动态面滑模自适应控制器,并通过李雅普诺夫稳定性理论证明了系统的稳定性,最后通过给定参数的仿真实验结果可知,所设计的控制器在系统受到不确定外干扰时,表现出良好的鲁棒性。     

临近空间驻留飞艇模糊变结构姿态控制方法

针对临近空间驻留飞艇姿态运动的非线性、耦合和不确定等特点,提出了一种模糊变结构解耦控制方法。首先,推导了定点模式下飞艇的姿态运动方程,通过选取状态向量和控制向量,将其描述为非线性系统。然后,采用反馈线性化方法将非线性姿态控制系统输入输出解耦为三个通道的线性子系统;利用滑模变结构控制对参数摄动的不变性设计了定点姿态控制系统,并应用Lyapunov理论证明了系统的全局稳定性;为提高控制性能,以变结构控制的滑模面及其变化率为模糊控制器的输入,以趋近律参数为模糊控制器的输出设计了模糊变结构控制器,通过模糊规则在线调整控制律参数。最后,对具有参数不确定的姿态控制系统进行了数值仿真,验证了控制方法的有效性和鲁棒性。     

大攻角飞行导弹控制器μ综合设计

导弹在大攻角飞行条件,由于非线性气动力和参数不确定等原因,其通道间存在强烈的耦合,经典的三通道控制器独立设计方法很难获得满意的系统性能.在设计大攻角飞行控制系统时,采用μ综合设计方法,通过仿真结果表明采用μ综合设计理论设计的控制器具有很好的鲁棒性能.     

交流伺服系统模糊内模PID控制器设计

针对高精度交流伺服系统,将内模控制和模糊控制相结合,提出了一种模糊内模PID控制器设计方法.该控制器仅有一个可调参数,且能根据系统的偏差及其变化,利用模糊逻辑在线自动整定,克服了常规内模控制器参数整定要在系统标称性能和鲁棒性之间进行折衷选择的局限性,仿真结果表明模糊内模PID控制器既改善了系统的动态特性,又增强了系统的鲁棒性,将该控制器应用于某位置伺服系统,实验结果表明系统的性能和精度明显优于常规内模控制.     

具有输入饱和的数字液压缸非线性鲁棒位置跟踪控制

针对不确定参数及输入饱和的情况,为数字液压缸位置跟踪控制系统设计了一个非线性控制器和补偿器。首先,建立了数字液压缸位置跟踪系统的非线性模型;然后,构造了一个李雅普诺夫函数及非线性控制器,将非线性控制器的设计问题转化为线性矩阵不等式的求解问题,在此基础上设计了抗饱和补偿器;最后,进行了仿真验证,结果表明:所设计的控制器及抗饱和补偿器使系统具有较好的鲁棒稳定性及动态特性。     

自适应模糊滑模在火箭炮位置伺服系统中的应用

针对多管火箭炮交流位置伺服系统转动惯量和负载力矩变化大的特性,设计了自适应模糊滑模位置控制器.用模糊控制逼近理想滑模控制,设计切换控制补偿逼近误差,自适应控制调节模糊参数和切换控制的不确定上界.为了保证系统渐进稳定和可控,根据李亚普函数导出自适应率.仿真结果表明该控制策略不仅保证了系统的静、动态特性,而且对负载扰动和系统参数摄动具有较强的鲁棒性.     

逆变器驱动电机系统EMC模型建立及直流侧传导干扰研究

针对逆变器驱动电机系统建立了EMC(电磁兼容)模型,其中改进了三相异步电机的EMC模型,通过构建实验系统,对系统的直流侧传导干扰进行了测量,并采用Simulink工具对系统进行了时域传导干扰分析,仿真结果与实验吻合,结果显示主要传导干扰出现在逆变器载频的整数倍附近,在0～150kHz频段中随频率增加,传导干扰增大,其中共模传导干扰占主要成分.     

某扫雷犁电液伺服系统的模糊神经网络控制

针对某扫雷犁电液伺服系统这一典型的非线性系统,使用基于减法聚类的模糊神经网络(FNN)自学习算法设计了控制器,其中减法聚类用于确定模糊神经网络的初始结构。在网络的学习过程中,对结论参数采用最小二乘法进行辨识,对前提参数采用误差反传算法进行调整;并使用AMESim软件搭建了扫雷犁的液压系统模型,利用其接口技术实现了与Simulink的联合仿真。实验结果表明模糊神经网络控制器的控制效果要优于传统的PID控制器。     

基于鲁棒高阶滑模的电动舵机伺服控制

电动舵机伺服系统是导弹飞行控制不可缺少的组成部分,按照指令模型装置或敏感元件输出的电信号来操纵舵面,实现角运动或航迹运动的自动稳定和控制。系统的静、动态性能、鲁棒性等对飞行控制非常重要。滑模控制以其强鲁棒性受到广泛关注,然而却存在抖颤问题,介绍一种克服抖颤的高阶滑模控制原理及设计方法,并针对电动舵机设计了相应的控制器。实验结果表明,尽管系统存在参数不确定和有界扰动,系统仍具有较强的鲁棒性以及较高的控制精度。     

基于分岔理论的数字液压缸稳定性分析与设计

为将分岔理论应用于数字液压缸稳定性分析与设计,对系统非线性模型进行了等价变换和光滑处理,同时为克服刚性问题影响,基于量纲分析理论通过选择合适的基本量将模型无因次化,并采用预测-校正延拓法确保分岔求解的精度和效率。在各自可行区间内,对重要参数和不确定参数进行了单参数分岔分析,结果表明:数字液压缸的初始设计具有一定的稳定裕度和鲁棒性,系统受不确定参数的影响较小;运用分岔理论,能够有效揭示各参数对系统动态稳定性的影响,为系统参数设计提供指导。     

共轴旋翼无人飞行器姿态控制

针对共轴旋翼无人飞行器的姿态控制问题,基于反步法设计了鲁棒跟踪控制器。考虑旋翼挥舞、气动参数时变、模型简化误差和外界干扰等因素,建立了不确定非线性姿态控制模型。对于模型不确定性,采用径向基函数神经网络对其进行估计;针对外界干扰,采用干扰观测器估计干扰的幅值。设计了反步控制器,根据Lyapunov稳定性定理证明了该控制器能够使得飞行器姿态有界稳定。仿真结果表明:设计的姿态控制器具有良好的姿态跟踪性能和干扰抑制性能。