扩张状态观测器的观测误差前馈补偿设计

在"总和"扰动模型未知的前提下,针对线性扩张状态观测器跟踪时变信号精度不高的问题,设计出一种前馈观测补偿器。在分析线性扩张状态观测器观测原理的基础上,通过对扰动项的线性近似、误差系统动态响应的忽略,在时域内推导出观测静差的量化表达式,进而使用扰动微分项的估计值替代真值对观测作前馈补偿。理论分析了替代的可行性,证明了补偿器减小观测误差幅值、超前校正观测相位滞后的作用。将这一补偿思想推广至非线性扩张状态观测器中。通过仿真对补偿器提高观测精度、加快误差收敛的有效性进行检验,实验结果进一步表明,补偿器的引入能显著提高整个自抗扰控制系统的控制精度,从而证明了这种补偿思路的可行性。     

永磁直线同步电机伺服系统自抗扰反步控制器

为了提高永磁直线同步电机伺服系统的鲁棒性,提出基于自抗扰思想的反步控制器。将永磁直线同步电机伺服系统中的未建模动态和外界扰动定义为总和扰动,并扩充为系统新的状态变量。设计了线性扩张状态观测器估计不可直接测量的直线电机动子速度以及总和扰动,证明并分析了设计的线性扩张状态观测器的收敛性和估计误差。利用线性扩张状态观测器的输出,基于动态补偿线性化思想设计了反步控制器。证明了考虑线性扩张状态观测器估计误差的闭环反馈控制系统的稳定性。在Googol公司的实验平台上,验证了设计的自抗扰反步控制器的可行性。     

基于非线性扩张状态观测器的直线电机PD控制

为了解决直线电机伺服系统跟踪速度与峰化现象之间的矛盾,设计一种基于非线性扩张状态观测器的比例微分(Proportion Differentiation,PD)控制器。将直线电机伺服系统中的未建模动态和外界干扰定义为总和扰动并扩充为系统新的状态变量,利用非线性扩张状态观测器(Non Linear Extended State Observer,NLESO)估计不可测量的直线电机动子速度以及总和扰动。利用NLESO和跟踪微分器TD的输出,基于动态补偿线性化思想设计了引入补偿量的PD控制器,并给出了闭环控制系统稳定性证明。在Googol公司的实验平台上,通过与两种基于LESO的PD控制器对比,验证了所设计的基于NLESO的PD控制器的可行性。实验结果表明,基于NLESO的PD控制器可使直线电机伺服系统具有跟踪速度快、跟踪精度高、峰化现象小、鲁棒性强的优点。     

线性扩张状态观测器的改进及观测精度分析

为提高线性扩张状态观测器的观测精度,加快其收敛速度,从偏差控制的基本原理出发,提出了一种应用于自抗扰控制系统的改进型线性扩张状态观测器。该改进型线性扩张状态观测器将各状态变量与其观测值之间的偏差作为各状态变量的调节依据。给出了改进后的二阶和三阶线性扩张状态观测器的观测误差系统的稳定性证明,并进行观测精度分析。仿真结果表明,该改进型的二阶和三阶线性扩张状态观测器比传统的同阶次扩张状态观测器的收敛速度更快、观测精度更高。     

伞翼无人机线性自抗扰高度控制

针对伞翼无人机参数不确定性和复杂环境干扰敏感的问题,提出一种伞翼无人机线性自抗扰(Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC)高度控制方法。建立伞翼无人机8自由度飞行动力学模型,并引入风场和降雨模型以更加准确地模拟真实飞行环境。基于LADRC确定总体控制架构,设计线性扩张状态观测器对所有扰动进行估计,并引入误差反馈率在控制中实时补偿。使用该控制方法在多种扰动工况下进行伞翼无人机高度控制仿真实验。仿真结果表明,基于LADRC的高度控制方法能够有效克服内扰和外扰的影响,实现高精度高度控制;与传统PID控制效果相比,LADRC控制器具有更好的抗扰能力和鲁棒性。     

某小型武器稳定系统的建模及仿真

针对某小型武器稳定系统稳定精度差的问题,构建了其控制系统的数学模型,通过仿真施加试验台架扰动信号,对现系统采用的传统PID控制器进行仿真计算,得到其动态稳定精度,并把得到的和定型试验稳定精度数据对应的外扰模拟信号作为改造后系统的标准扰动输入,对线性自抗扰控制器进行了比对仿真研究.仿真结果表明,系统采用线性自抗扰控制器具有响应速度快、稳定精度高、抗扰能力强的优点.这一方法得到的仿真结果和实车具有较高一致性,可以有效解决实车参数调试困难的问题.     

自抗扰控制在陆战平台电子信息中的建模与应用

火力控制系统是在陆战平台上重要的电子信息功能系统.自抗扰控制技术将非线性滤波与非线性控制技术融于一体,通过其中的扩张状态观测器对未知系统扰动进行估计,实现系统的自抗扰特性,并具有鲁棒性.提出了自抗扰控制技术在坦克炮控系统中的应用方案,可以实现提高火炮稳定精度、精密跟踪和高精度调炮等多项功能.     

基于扩张观测器的三维有限时间收敛导引律

为了保证视线角速率在弹目碰撞前收敛到零附近的较小邻域内从而达到准平行接近的状态,本文基于自抗扰控制的不确定性估计补偿思想,应用反演控制方法设计了一种考虑导弹自动驾驶仪二阶动态特性和目标机动的三维有限时间收敛导引律。根据有限时间收敛控制理论,严格证明了系统的有限时间收敛特性;为抑制量测噪声,将传统跟踪微分器进行改进并应用于扩张状态观测器与反演控制的设计中。仿真结果表明:在自动驾驶仪响应延迟情况下,所设计的导引律能够导引导弹在有限时间内精确地拦截高速机动目标;改进的跟踪微分器精度高、响应快;基于改进跟踪微分器的扩张观测器估计效果理想。     

微型导弹纵向扰动抑制控制系统设计

为解决微型导弹所面临的扰动影响,同时充分继承工程经典线性频域设计方法,提出基于H_∞综合和等效输入扰动的扰动估计与抑制控制方法,应用于微型导弹纵向控制系统设计。该方法通过建立等效输入扰动系统解决非匹配扰动问题,采用H_∞优化将频域分析应用于扰动滤波器和复合控制器设计,以实现扰动估计与补偿,同时保证系统全局稳定性。通过时域及频域数值仿真,以及同扩张状态观测器控制方法和扰动观测器控制方法的拉偏对比分析充分验证了该方法的可行性和有效性。     

非线性干扰观测器的高超声速飞行器鲁棒反演控制

针对高超声速飞行器控制系统设计,提出一种基于干扰观测器的鲁棒反演控制器设计方法。采用反演控制方法分别设计速度和高度控制器。引入滑模微分器设计虚拟控制量的导数求解器,避免了传统反演控制"微分项膨胀"问题。为增强控制器的鲁棒性,设计一种非线性干扰观测器对模型不确定项进行自适应估计和补偿。通过数值仿真表明,该控制器能够保证对速度和高度参考输入的稳定跟踪。     

不同攻角下AUV回收过程中的水动力规律

通过对AUV(Autonomous Underwater Vehicle)回收过程中运动规律的研究和对纳维—斯托克斯方程(Navier-Stokes equations)及其求解方法的分析,基于CFD(Computational Fluid Dynamics)理论建立了AUV回收运动的三维计算模型,并使用CFD软件完成其物理模型的建立、网格的划分及求解设置。在此基础上对AUV回收过程中的阻力、升力干扰进行分析计算,得到不同攻角下AUV所受到的水动力干扰与AUV和回收平台之间距离的相互联系。     

群体性事件参与者的社会心理特征探析

现阶段我国群体性事件逐渐成为影响社会稳定的重要问题.群体性事件参与者普遍的失衡心理、自认为行为＂合理＂的片面心理、侥幸投机心理和易受感染的从众心理是酿成群体性事件的重要社会心理特征.加强心理疏导是预防和处置群体性事件的重要措施之一.     

干扰解耦的鲁棒性

本文基于系统的状态空间模型,对于利用动态输出反馈,完成干扰解耦的情形,给出了鲁棒干扰解耦的条件。     

卫星活动部件的干扰辨识与抑制

采用干扰辨识的方法实现带活动部件三轴稳定卫星的高精度姿态控制问题.首先以扫描镜为例进行,分析扫描镜运动对卫星产生的等效干扰力矩;然后根据卫星控制系统的稳态输出数据,采用特征系统实现算法对扫描运动产生的干扰频率进行闭环辨识;最后在所辨识干扰频率的基础上,采用偶极子干扰抑制滤波器消除扫描镜运动干扰对卫星姿态的影响.仿真结果表明,所提出的方法能有效地克服活动部件运动产生的未知干扰对卫星姿态稳定度的影响,提高在轨运行卫星的姿态控制精度.     

海水中超低频电磁波传播特性

利用电磁波传播所满足的麦克斯韦方程组,研究了超低频电磁波在海水中、海气界面和跃层界面的传播特性,为超低频雷达通过探测海洋内波引起的电导率的扰动进而判断海洋内波的存在提供理论依据。     

罗兰-C 地波传播海岸效应中驻波扰动现象的空间分析

为了提高海岸区域低频地波传播特性预测精度,研究了基于 J．R．Wait 及 FDTD 全波分析算法的罗兰-C 信号海岸效应预测模型;对罗兰-C 信号传播至海岸线时的电场幅度与相位的空间驻波状扰动现象进行了仿真比较;分析了突变和线性渐变两种陆海分界模型下,该扰动在近海岸区域的地／海面及其上空的分布规律,并指出该扰动存在波前倾斜现象。仿真分析表明：该研究进一步克服了 J．R．Wait 算法的局限,限定了驻波扰动变化量级与其在三维空间的分布范围,有助于同时提高罗兰-C 系统在海岸区域地／海面及空中的导航授时精度。     

基于航向自动舵实船环境模拟的海浪扰动模型研究

以航向自动舵实船模拟环境的建立为背景,讨论了等效到舵叶舵角上的海浪扰动数学模型的建立,并通过仿真,分析了各种因素对海浪扰动的影响.     

一种系统存在有界干扰的混合自适应极点配置方案

主要讨论了确定性单输入单输出连续时间系统存在有界干扰时的混合自适应极点配置问题,给出了一种间接式混合自适应极点配置方案,并以某飞行器自动驾驶仪为例,对该方案进行了数字仿真,结果表明,该方案能有效地抑制有界干扰的不利影响。     

边境地区群体性事件预警指标体系构建研究

科学、可行的指标体系是群体性事件预警的核心。在坚持完备性与最小性原则、科学性与可行性原则、敏感性与动态性原则、全局性与针对性原则的前提下，利用层次分析法、专家调查法，构建了以边境地区经济、社会保障、公共安全维护、民族与宗教、边民心理状况以及周边环境六大因素为支撑的边境地区群体性事件预警指标内容，并形成了6个一级指标，12个二级指标，44个三级指标的边境地区群体性事件预警指标体系。     

火箭尾气扰动电离层及其应用研究

大型火箭二次点火时,排放出的尾气中含有大量的化学物质(主要成分是CO2和H2O),可以显著改变电离层密度,进而影响电波的传播,因此具有现实的应用价值.讨论了火箭尾气在电离层高度的扩散过程和相应的离子化学过程,理论计算了火箭尾气排放后电离层电子密度的响应过程.结果表明,火箭所排放的尾气能够使得电离层F区的电子密度显著减少,进而形成"电子空洞".最后在此现象的启发下,简单论述了空间人工释放化学物质扰动电离层技术在军事方面的应用前景.