非线性系统的鲁棒H∞输出反馈控制

研究了带有时变参数不确定的非线性系统的鲁棒 H∞ 输出反馈控制问题 ,此不确定性包含在所有系统矩阵中并受到某种积分函数限制。建立了非线性鲁棒 H∞ 控制问题与相应一般非线性系统的 H∞ 控制问题之间的等价关系 ,从而通过求解不包含参数不确定的辅助非线性系统的标度 H∞ 控制问题来获得非线性鲁棒 H∞ 控制问题的解。     

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。     

神经网络模型预测函数控制方法

在建立基于神经网络模型的非线性预测函数控制系统结构和基于BP网络非线性预测模型的基础上,提出了基于神经网络模型的非线性预测函数控制方法,并对其优化法等进行了讨论。通过与PID方法的仿真比较表明,预测函数控制方法具有抑制干扰能力强、跟踪性能好的特点,能够满足一些非线性系统的控制要求。     

基于非线性模型预测的翼伞系统控制研究

翼伞系统在飞行过程中,受外界不确定因素的影响呈现出非线性特性和耦合性．应用非线性模型预测控制理论对翼伞系统飞行控制进行了研究,提出基于非线性模型预测控制的翼伞系统控制律设计方法,并推导出控制律解析式．仿真研究表明,合理地选择泰勒展开级数和预测周期,通过泰勒级数展开并截尾后的翼伞非线性控制系统可以表现出良好的控制性能．     

基于T-S模型的非线性系统主从控制器设计

针对同时具有输出和输入非线性的系统,通过中间虚拟控制量的设置,转化为两个非线性子系统的串联,从而简化系统结构并解决最终控制量不宜直接获取的问题。针对无人水面艇的航迹和横摇控制,设计了基于反演控制的从控制器,实现了输入非线性中虚拟控制量到舵角的映射,通过T-S模型将输出非线性系统,转化为线性时变系统,并考虑舵机的角度与角速度约束,设计了广义预测主控制器。该方法不仅简化了系统结构,同时仿真结果表明,所设计的主从控制器可以获得较好的控制效果。     

等效扰动的炮控系统非线性自适应补偿控制方法

坦克炮控系统内部存在摩擦、齿隙和参数漂移等多种非线性,严重影响了系统性能的发挥。基于“等效扰动”的思想,将系统的各种非线性环节等效为外部扰动,从而将复杂的非线性系统转化为带可测扰动的线性系统。在此基础上设计了基于扩张状态观测器的自适应模型跟随控制器,实现了炮控系统多种非线性的补偿控制,实验表明,这种控制方法能够有效地抑制非线性扰动的影响,改善系统性能,且易于工程实现。     

制导火箭弹非线性最优预测姿态的控制器设计

为了提高制导火箭弹的控制效果,基于最优控制理论,提出将非线性预测控制方法应用于火箭弹姿态的控制器设计.根据火箭弹的运动特点,结合弹箭一般运动方程组,给出了尾翼稳定火箭弹姿态动力学模型.以舵偏角为控制变量,推导出姿态控制系统的状态方程、目标函数与控制律,并设计了姿态控制器.在控制时域一定的条件下,利用6自由度弹道模型仿真分析了控制阶数对制导火箭弹非线性姿态控制器的影响,得到控制阶数对非线性最优预测控制影响的定性规律.仿真结果表明:该控制器具有良好的控制效果,系统控制响应快,可基本实现无差控制.     

反馈线性化导弹末制导自适应控制方法

根据导弹响应快和精度高的基本要求,提出了在导弹变向跟踪接近目标时,用输入-输出的线性化来近似研究导弹的非线性运动控制,重点对导弹制导控制过程中的线性化控制方法进行了研究和数学推导,针对导弹制导设计过程中的非线性控制问题,用消除内反馈和零极点的方法,近似线性化地来研究导弹的非线性运动控制,然后通过自适应控制进一步提高了马赫数和质量在较大范围(35%)内变化时系统的响应精度和稳定性.将该方法应用于导弹跟踪飞行控制,通过计算机仿真,结果比较满意.     

基于反馈线性化的制导炮弹弹道控制系统设计

为提高制导炮弹的控制性能,研究了一种非线性弹道控制系统设计方法。建立了弹道控制系统模型,针对该模型的非线性、耦合和不确定性问题,利用反馈线性化方法将复杂的非线性系统进行解耦,结合滑模控制原理给出了一种非线性鲁棒控制器设计方法,并应用于制导炮弹的弹道跟踪控制器设计。制导炮弹六自由度仿真表明:该模型和控制器设计方法是可行的,能有效地控制制导炮弹按预期弹道飞行,具有良好的动态跟踪性能,并对气动参数摄动表现出鲁棒性,有利于提高制导炮弹的大空域作战能力。     

压电执行器 NLDDS及神经网络非线性建模与控制

本文采用非线性动态数据系统(NLDDS)建模方法和非线性递推最小二乘算法,对具有迟滞非线性特性的压电陶瓷微进给执行器的动态特征进行了建模、预报与控制,并且用人工神经网络对该类系统的建模与控制进行仿真。结果证明上述方法在一定程度上是可行的和有效的。     

未知非线性系统的神经网络建模与控制仿真研究

针对一类未知非线性系统的建模与控制问题,采用基于神经网络的多步预测控制算法进行了仿真研究,仿真对象选取控制工程界常用的单摆试验装置.该算法的实现步骤为:获取系统开环试验数据;辨识神经网络正向动态模型;设计非线性优化控制律.仿真研究结果表明,所提出的建模与控制方法是有效的.     

坦克炮控系统非线性特性及自适应补偿控制

影响坦克炮控系统低速性能主要有两个方面的因素,摩擦非线性和齿隙非线性。建立了坦克炮控系统数学模型,介绍了坦克炮控系统中摩擦、齿隙两类重要非线性模型,分析了摩擦、齿隙对炮控系统性能的影响,以及摩擦非线性环节导致系统低速时的爬行现象、速度过零时的平顶现象;齿隙非线性环节造成系统输出误差外,系统会因极限环振荡或冲击而降低性能,甚至不稳定,总结了炮控系统中针对摩擦、齿隙等非线性环节的自适应补偿控制的研究成果。     

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 .     

制导炮弹非线性滑模控制器设计

为了提高制导炮弹的精确打击能力,研究了一种非线性滑模变结构控制器。利用近似最优控制理论确定了非线性滑模面,并设计了舵面的控制律,使得系统状态快速达到并保持在滑模面,采用指数趋近律和饱和函数减轻了滑模控制带来的抖振,实现对控制指令的跟踪。仿真表明,设计的非线性控制器能有效处理制导炮弹的非线性耦合问题,快速响应控制指令,并且在气动参数摄动时体现出较强的鲁棒性,具有良好的工程应用前景。     

鱼雷非线性控制系统的研究进展与展望

鱼雷在作空间运动时是一个复杂的动力学系统,其动力学行为有很强的非线性．文章综述了鱼雷非线性控制系统的研究进展,探讨了其今后的发展方向,揭示了现代微分动力系统理论在鱼雷非线性系统及控制领域的应用前景．     

Indirect robust control of agile missile via Theta-D technique

An agile missile with tail fins and pulse thrusters has continuous and discontinuous control inputs. This brings certain difficulty to the autopilot design and stability analysis. Indirect robust control via Theta-D technique is employed to handle this problem. An acceleration tracking system is formulated based on the nonlinear dynamics of agile missile. Considering the dynamics of actuators, there is an error between actual input and computed input. A robust control problem is formed by treating the error as input uncertainty. The robust control is equivalent to a nonlinear quadratic optimal control of the nominal system with a modified performance index including uncertainty bound. Theta-D technique is applied to solve the nonlinear optimal control problem to obtain the final control law. Numerical results show the effectiveness and robustness of the proposed strategy.     

越野汽车非线性悬架系统建模与仿真研究

针对越野汽车的行驶条件,对传统线性被动悬架、非线性被动悬架和非线性主动悬架的动态特性进行了研究。建立了悬架系统的动力学模型,采用统计线性化方法对非线性弹簧悬架进行求解,利用MATLAB／SIMULlNK工具箱对悬架模型进行了动力学仿真。仿真结果表明：非线性弹簧悬架模型比传统的线性悬架模型更符合越野汽车悬架系统的振动运动,而采用基于线性二次型最优控制方法的主动控制非线性悬架,则能获得更好的行驶平顺性和操纵稳定性。     

电驱动车辆反馈线性化自适应滑模滑移率控制

针对驱动和制动工况下电驱动汽车的滑移率控制这一强非线性和不确定性控制问题,提出了一种基于反馈线性化的自适应滑模控制(ASMC)方法。针对车辆驱动、制动工况下的车轮滑移率进行了动力学分析,建立了统一的状态方程。充分利用系统已知模型和参数,采用线性化反馈消除非线性变化的控制量增益系数的影响,通过对反馈项增益参数的自适应调整,适应附着路面不确定参数变化的控制要求,克服系统控制中存在的主要非线性和不确定性部分,对于系统难以建模描述部分,视为扰动,利用滑模控制抑制系统该部分的不确定性因素,同时保证系统响应的快速性,并对算法进行了Lyapunov稳定性分析。最后,以某型电动汽车为对象进行了仿真分析,结果表明采用ASMC控制系统动态响应快、精度高、抗扰能力强,对路面参数变化具有较强的鲁棒性,同时输出控制量抖振小。     

制氢过程中一氧化碳氧化反应速率控制的平滑切换方法

铂族金属催化剂CO氧化过程呈现较为复杂的本质非线性属性,如反应速率突变、双稳定性和迟滞,这些本质非线性属性取决于化学反应内在的稳定性和自组织机制,所产生的一个外在结果是CO氧化反应速率与控制参数之间呈现出路径依赖的输入输出关系。对这类系统采用传统的线性控制方法具有固有的不稳定机制,可以导致化学反应速率的震荡以及控制系统的失稳;而采用常规非线性切换控制则面临在切换初始时刻所具有的大干扰问题,较大地影响控制系统的动态性能甚至稳定性。针对研究所面临的这种大干扰问题,提出基于积分初值重置的平滑切换控制方法予以解决。结果表明,所提出的方法能够从原理上解决CO氧化反应控制过程的平滑切换问题,较好地提高控制系统的动态性能。