基于系数的二阶线性时变系统镇定条件

针对实际应用中Lyapunov函数不易选择,且随输入量的变化具有不定性的问题,利用积分不等式研究了二阶线性时变系统的镇定条件,给出了利用系数和输入量直接判定该函数稳定性的若干结论.经实例验证,这些结论的应用简单、有效.     

鱼雷耦合非线性系统的线性控制方法

给出了鱼雷空间运动的数学模型;在流形上研究了非线性系统的线性化系统可控时的镇定问题,给出了线性控制规律使非线性控制系统镇定于原平衡点的条件;基于线性化拓扑等价性定理,将鱼雷三通道的非线性模型进行等价变换,利用传统的线性设计方法和多变量控制方法分别去处理鱼雷耦合非线性系统的控制问题,从而降低了多通道耦合控制设计问题的难度和复杂性。     

流形上的状态反馈控制策略

在流形上研究非线性系统的反馈镇定问题 ,针对线性化系统存在不可控不稳定子空间和不可控中心子空间几种情形 ,提出通过构造中心流形的控制策略 ,使线性化系统变为完全可控系统 .给出的系列定理表明 :①在线性化系统完全可控条件下 ,线性多输入反馈控制足可以使非线性系统镇定于原点 ;若原点为双曲的 ,则单输入线性控制是足够的 ;②线性化系统部份可控时 ,若不可控子空间是不稳定子空间 ,则存在中心流形控制器 ,使系统在原点邻域的平衡点上变为完全可控系统 ;若不可控子空间是中心子空间 ,则既可以通过中心流形将系统反馈镇定于原点 ,又可以重新构造中心流形使系统在原点的邻域内变为完全可控系统 ;③将存在不可控单零特征根的系统镇定于原点 ,构成了控制器的设计算法 .     

综合火力/飞行控制系统中目标状态估计器的分析与设计

本文主要研究用于综合火力/飞行控制(IFFC)系统中的目标状态估计器(TSE)的分析与设计问题。首先利用目标机动加速度的二阶马尔可夫模型,在横滚稳定的目标视线坐标系上建立了一种TSE 数学模型,其状态方程是九维非线性时变微分方程组,观测方程为四维线性定常方程组。尔后分析和讨论了该模型的结构特点,将其在算法上解耦简化为三个三维子系统,从而使滤波计算量大为降低,得到了便于实时处理的离散化TSE 数学模型。最后用离散形式的次优Kalman 滤波方法实现了对目标状态的滤波估计。仿真结果表明,目标状态估计精度较高,能够满足IFFC 系统的需要。     

一类超混沌系统的全局有限时间同步与全局渐近同步

为了给超混沌系统在保密通信中的应用提供理论支撑,研究了一类含交叉项、立方项和常数项的超混沌系统的全局有限时间同步和全局渐近同步问题.首先,采用广义线性状态误差反馈控制器建立了该类超混沌系统的两个有限时间同步架构,应用有限时间稳定性理论和代数不等式技巧证明了该类超混沌系统的有限时间同步定理;然后,再将该定理应用于超混沌R...     

公度时滞系统的有理镇定补偿器

讨论了具有公度时滞系统的有理函数镇定补偿器的条件和算法.在不含时滞的名义系统为最小相位的条件下,可设计一簇常数补偿器镇定具有公度的无限时滞系统;在不含时滞的名义系统可强镇定的条件下,可设计一簇有理函数补偿器镇定具有公度的有限时滞系统.给出了相应时滞补偿器的具体算法.设计者可从这簇补偿器中选取一个最优的补偿器满足特定的设计要求.     

线性时变系统的鲁棒 H~∞ 输出反馈控制

讨论了带有结构性不确定的线性时变系统二次稳定且具有Ｈ∞扰动衰减度的充要条件,建立了结构性不确定的线性时变系统的鲁棒Ｈ∞控制问题与确定性的辅助线性时变系统的Ｈ∞控制之间的等价关系。因此,对上述不确定系统设计具有Ｈ∞扰动衰减度的鲁棒动态补偿器问题都可以转化成相应的确定性辅助系统的Ｈ∞控制问题。     

直接力/气动力复合控制系统的有限时间镇定

考虑到复合控制系统中,直接力的离散特性会使系统的设计复杂化。针对采用姿控式直/气复合控制的导弹,基于有限时间稳定理论,引入辅助滑模面,研究其控制系统的有限时间镇定,得到一个受控良好的复合控制系统。在此基础上,利用辅助模糊控制,对系统不确定性进行估计,进一步改善了复合系统的控制品质。最后以俯仰通道为例,对所提出的方法进行仿真,结果验证了该方法的有效性。     

带有结构不确定性的线性切换系统的鲁棒状态反馈镇定

针对带有结构不确定性的线性切换系统,讨论系统的鲁棒状态反馈镇定问题。对自由系统,得到了一个在给定的切换律下Lyapunov稳定的充分条件。针对受控制系统,设计出一个有效的鲁棒状态反馈控制器,该控制器可以使闭环系统全局渐近稳定,基于Lyapunov方法证明了该受控制器的有效性。     

攻击单元延期起爆时间的确定

对于由探测子系统、控制子系统和攻击子系统三部分组成的一类超近程拦截系统,控制子系统分析来袭目标,确定最佳攻击时间或距离并适时向攻击子系统下达攻击指令,根据系统的工作原理,控制子系统是根据目标弹的速度为引信提供延时起爆信号,只有延时准确系统才能发挥最佳的作战效能,因此确定攻击单元延期起爆时间是有意义的.运用概率论方法,分析了不同类型的探测子系统在探测得到不同参数条件下,攻击单元延期起爆时间的不同表达式,为不同的超近程拦截系统攻击单元延期起爆时同的选定提供了理论参考.     

随机快速光滑二阶滑模末制导律设计

针对目标随机机动、惯性延迟、参数变化等因素降低导弹末制导精度的问题,提出新型随机快速光滑二阶滑模控制方法。将目标机动简化为零均值高斯白噪声过程,制导系统成为带加性噪声随机不确定非线性系统。考虑到该系统不存在平衡点,提出有限时间二阶均方实用收敛概念,并基于此证明了所设计控制律的收敛特性。根据直接命中条件设计滑模面,得到随机快速光滑二阶滑模制导律。在尾追和迎头两种态势下,将该新型制导律与扩展比例导引、一般滑模制导律及确定性光滑二阶滑模制导律进行仿真比较,验证了该方法的正确性和有效性。     

Finite-time tracking control and vibration suppression based on the concept of virtual control force for flexible two-link space robot

The dynamic modeling, finite-time trajectory tracking control and vibration suppression of a flexible two-link space robot are studied. Firstly, the dynamic model of the system is established by combining Lagrange method with assumed mode method. In order to ensure that the base attitude and the joints of space robot can reach the desired positions within a limited time, a non-singular fast terminal sliding mode (NFTSM) controller is designed, which realizes the finite-time convergence of the trajectory tracking errors. Subsequently, for the sake of suppressing the vibrations of flexible links, a hybrid tra-jectory based on the concept of the virtual control force is developed, which can reflect the flexible modes and the trajectory tracking errors simultaneously. By modifying the original control scheme, a NFTSM hybrid controller is proposed. The hybrid control scheme can not only realized attitude stabili-zation and trajectory tracking of joints in finite time, but also provide a new method of vibration sup-pression. The simulation results verify the effectiveness of the designed hybrid control strategy.     

基于截断函数的有限时间滑模控制方法

针对一类二阶不确定非线性系统的鲁棒控制问题,提出一种基于截断函数的有限时间滑模控制算法。该算法具有以下特点:系统状态可在期望的有限时刻收敛为零;受控系统对外部扰动和参数不确定性具有全局鲁棒特性;系统状态的动态响应可解析预测;通过选择不同的截断函数可以实现对控制器性能的调节。仿真结果验证了所提算法的有效性。     

分数阶终端滑模控制器在DTC系统中的应用

针对SVPWM调制的永磁同步电机直接转矩控制系统磁链和转矩波动较大的问题,结合非奇异终端滑模和分数阶微积分理论的特点,设计了一种分数阶非奇异终端滑模控制器。结合直接转矩原理和分数阶微积分理论,对误差进行分数阶微分后与误差之和作为滑模面;根据非奇异终端滑模控制原理,在所设计分数阶滑模面的基础上确定了相应的控制律;利用李亚普诺夫定理证明了滑模面的稳定性和可达性。仿真结果表明,该策略能提高系统的动静态性能,可以进一步抑制磁链和转矩波动。     

基于自适应二阶终端滑模的航天器有限时间姿态机动算法

针对航天器有限时间姿态机动问题,提出一种自适应二阶终端滑模控制算法。设计一种终端滑模面,保证系统状态能够在有限时间内沿滑模面收敛到系统原点;为克服系统抖振,设计了二阶终端滑模控制器,并采用参数自适应估计项补偿系统中的外部干扰力矩。基于Lyapunov函数法证明了二阶自适应终端滑模控制器能够保证闭环系统实际有限时间稳定。仿真结果表明,提出的姿态机动算法响应速度快、精度高,能够有效实现对系统抖振和外部干扰的抑制,具有重要的科学意义和工程应用价值。     

基于新型滑模面的机械臂快速轨迹跟踪滑模变结构控制

从滑模变结构控制的趋近运动和滑模运动两个阶段人手,分别对影响其性能的滑模面和趋近律进行了设计．首先,基于线性滑模面和终端滑模面,设计了一种具有较快收敛速度的新型非线性滑模面,以缩短系统在滑模运动阶段的运动时间．同时,根据幂次趋近律提出了一种改进的趋近律设计方法,保证了其趋近运动的速度,并减弱了传统滑模变结构控制所固有的抖振．最后,将该方法用于机械臂的滑模轨迹跟踪控制策略设计,仿真结果表明,该策略保证了机械臂对期望轨迹的快速跟踪,具有较强的鲁棒性,并且验证了控制策略的有效性．     

考虑落角约束与驾驶仪特性的自适应RBF空间末制导律

为使大口径舰炮制导炮弹在打击近岸机动目标的末制导段满足落角约束,现考虑自动驾驶仪动态特性,基于自适应RBF逼近网络与动态面滑模提出一种空间末制导律。构建空间弹目相对运动模型,通过带改进微分跟踪器的扩张状态观测器估计目标加速度。为零化视线角跟踪误差与视线角速率,采用自适应指数趋近律设计非奇异终端滑模动态面,并运用自适应RBF逼近网络削弱控制指令抖振。通过Lyapunov第二法证明了全系统中视线角跟踪误差与视线角速率均最终一致有界。仿真实验表明：该末制导律使制导炮弹在空间中打击具有不同机动形式的近岸目标时,均具备良好的末制导性能。     

基于反步法的高超声速飞行器终端滑模控制

为了使高超声速飞行器在再入过程中完成姿态控制,在反步法的基础上将模糊自适应和终端滑模控制相结合设计控制器。对于姿态角动态,使用反步法和模糊自适应设计虚拟控制律;而对于角速率动态,利用终端滑模方法设计控制器,能够有效提高系统鲁棒性。稳定性分析说明所提方法可以保证系统状态的一致渐进有界性。     

一类非线性系统的自适应模糊反推近似滑模控制

针对一类含有未知非线性函数项和外界干扰的不确定纯反馈非线性系统,提出了一种自适应模糊反推近似滑模变结构控制方法。采用中值定理和隐函数定理使未知非仿射输入函数拥有显式的控制输入,利用模糊系统逼近未知非线性函数,动态面控制技术解决了反推设计中出现的"微分爆炸"问题。所提出的自适应近似滑模控制方案削弱了传统滑模控制中的抖振现象。从理论上证明了所设计的控制器能够保证闭环系统所有信号半全局一致终结有界。仿真算例验证了算法的有效性。