四旋翼飞行器的自适应单神经元PID控制研究

四旋翼飞行器的飞行控制通常采用比例、积分和微分(PID)控制算法。文章针对传统PID控制算法调整时间过长,超调量大等问题,基于四旋翼飞行器的非线性动力学模型,设计了一种改进的自适应单神经元P ID飞行控制算法。该算法在调整加权系数的基础上,通过运用非线性控制方法,增加了对神经元比例系数的自适应调整。仿真结果表明,该算法动态响应速度快,稳态控制精度高,抗干扰能力强,能较好地实现对四旋翼飞行器的通道控制。     

一种新型军用电源智能充电机控制算法

军用电源充电机是一个多参数、时变的非线性系统,传统的PID控制算法难以在线调节达到优化充电曲线的目的。针对该问题,提出了一种基于模糊和免疫机理的自适应PID控制算法。该算法通过模糊免疫反馈机理对PID控制的比例系数进行实时调整,采用模糊自适应控制器对PID控制的微分、积分时间常数进行在线整定。仿真结果表明,该算法具有响应时间短、超调量小,鲁棒性强等特点,极大地改善了系统的适应能力,达到了优化充电曲线的目的。     

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。     

全电式炮控系统非线性特性及其控制策略

全电式炮控系统是一个强本质非线性的复杂系统,内部存在齿圈间隙、弹性形变、摩擦力矩、参数摄动和外界扰动等不确定非线性因素,造成炮控系统出现稳态＂牵移＂,驱动死区、延时与振荡,低速＂爬行＂和高速调炮＂超回＂等一系列问题,成为制约系统性能进一步提升的瓶颈问题。分析了全电式炮控系统的特点和结构组成,论述了系统内部各种非线性因素及其对炮控系统性能的影响,在此基础上探讨了近年来炮控系统非线性补偿控制的研究进展和今后的研究方向,为提高炮控系统性能提供了新的技术途径。     

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。     

基于双口内模控制的导引头稳定回路设计

为了提高雷达导引头稳定回路对于弹体扰动角速率的隔离效果,实现导引头跟踪的稳定性。提出一种基于双口内模控制的算法。为进一步提高控制效果,使内模控制器参数实现在线自适应调节,设计了基于二次型指标的内模控制器,结合神经网络学习规则,采用梯度下降法修正参数β,并且附加使模型快速收敛到全局的惯性项。针对仅基于二次型指标的内模控制算法对载体扰动隔离效果不佳的问题,设计了基于二次型性能指标的内模控制器,构成复合控制。通过仿真验证表明,改进的控制算法有较好的动态跟踪性能、较强的抗干扰性和鲁棒性,具有一定的工程应用价值。     

鱼雷非线性姿态系统的自适应反演控制

以鱼雷姿态角为输出量,将鱼雷非线性模型转换为输入输出动态和内部零动态两个部分.通过数值计算,确定了零动态的稳定性.对输入输出动态设计了反演控制律,将参数自适应调整与变结构控制相结合,简化了切换函数的设计.仿真结果表明,所设计的控制方法消除了模型参数扰动的影响,使鱼雷姿态角具有良好的控制效果,同时使非线性模型中的其他状态变量保持稳定.     

灰色预测智能PID控制在火箭炮伺服系统中的仿真

新型火箭炮武器系统具有大惯量、变负载的非线性时变特性,传统PID控制难以满足火箭炮快速高精度调炮的要求。在传统PID控制的基础上,结合智能控制理论,在火箭炮伺服系统中采用一种智能PID控制,并利用灰色预测控制的超前控制能力改善系统的时滞特性,通过MATLAB仿真实验表明,该控制方法在系统快速性、稳定性方面得到了改善,并减小了系统超调。     

汽车防抱制动系统自适应滑模控制算法的研究和半实物仿真

针对车辆防抱制动系统(ABS)非线性控制模型,在分析零阶切换方式滑模变结构控制算法的基础上,提出了参数自适应的滑模变结构控制算法.该算法将滑模变结构控制、自适应控制与防抱制动系统结合,削弱了滑模控制的"抖动"问题对制动过程带来的影响.随后设计并构建了ABS闭环模拟系统,对算法进行了纯理论仿真和基于硬件平台的半实物仿真.仿真结果表明,自适应滑模控制算法较单纯滑模控制算法在减小制动力矩的颤幅和平缓轮速波动方面均有一定优势.     

多操纵面战斗机飞行控制系统设计

现代多操纵面战斗机飞行控制系统多采用非线性控制方法进行设计,其中逆系统方法具有物理概念清晰、参数对应明确、无不确定性算法、容易结合传统经验等优点,易于工程实现.将该方法应用于多操纵面战斗机的基本控制律设计,使用多层简化设计,改进了多操纵面的控制分配策略,并针对某型多操纵面战斗机六自由度模型进行数字仿真,效果良好.     

基于MATD的高超声速飞行器反演控制

针对高超声速飞行器弹性体模型,提出了一种基于改进的反正切跟踪微分器(MATD)的鲁棒反演控制器。将控制系统分为高度和速度子系统,采用反演方法设计虚拟控制量和实际控制量。引入MATD对高阶系统虚拟控制量求导,避免了传统反演方法"微分膨胀"的问题。基于MATD设计干扰观测器,对模型不确定项进行精确估计,增强了控制器的鲁棒性。最后,通过实例仿真验证,该控制器对速度和高度指令具有很好的跟踪效果,且具有较强的鲁棒性。     

逆系统空空导弹控制器设计(英文)

利用非线性控制的逆系统方法,设计了导弹质心运动动力学系统的控制器。该控制器通过对弹道坐标系下导弹的切向过载和法向过载的控制,使导弹在控制系统中的速度、弹道倾角和弹道偏角输出信息渐近跟踪制导指令,以实现空空导弹对攻击目标的打击。仿真结果表明,导弹的质心运动参数以较高的精度快速跟踪制导指令,系统性能良好。     

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。     

胶泥缓冲器的非线性阻尼的控制机理研究

为了改善履带车辆悬挂系统在各种路面的平顺性,对悬挂系统匹配了一款具有非线性特性的粘弹性胶泥缓冲器。为了定量地研究胶泥缓冲器的非线性阻尼控制机理,建立了非线性悬挂系统的动力学方程,将非线性时滞动力系统的随机最优控制规律应用于履带车辆悬挂系统,建立了车辆垂直振动加速度与车速、路况与阻尼比之间的数学关系,从理论上推导出了最佳阻尼比。最后,对履带车辆在F级和G级路面上进行了仿真分析来验证胶泥缓冲器的非线性阻尼的变化规律,结果表明,在0.07~0.18范围内调控阻尼比,可以使车体垂直振动加速度最小。该研究工作为胶泥缓冲器的优化设计和胶泥材料的配方提供了理论指导。     

基于模糊基函数网络的机械臂免模型输出反馈PD控制

针对无速度信息的机械臂轨迹跟踪控制问题,提出了一种带观测器的机械臂免模型模糊基函数网络输出反馈PD控制。所设计的模糊基函数网络被用来估计关节速度,并同时用来补偿系统的未知不确定。网络的权值及参数调整采用混合算法,且能够在线自适应实时调整,不需要离线学习阶段。所提出的观测器及控制器均不需要任何的机械臂动态模型(包括惯性矩阵逆),并通过引入PD控制使整个方案更易工程实现。基于Lyapunov理论证明了整个闭环系统一致最终有界。两关节机械臂试验结果进一步证明了这种基于观测器的反馈控制算法的有效性。     

基于圆锥扫描的卫星信号强度闭环控制方法

在车载卫星通讯系统中,常利用高精度速率陀螺仪作为稳定反馈器件构成天线稳定伺服控制系统,以抑制车体运动对卫星通讯天线的扰动.但由于陀螺仪自身存在的漂移特性,使得仅依靠速度闭环无法满足车载卫星"动中通"的要求.因此,采用圆锥扫描方法获取天线在空间扫过位置的卫星信号强度,再与伺服系统构成信号强度闭环,从而实现天线空间指向的稳定.介绍一种卫星信号强度闭环控制方法.该方法不仅能够很好地补偿由于陀螺飘移引起的系统稳定误差,而且对由其他原因引起的稳定误差和远距离移动引起的跟踪误差具有同样的补偿作用,达到有效锁定和高精度跟踪通信卫星的目的.     

基于耳轴轴承非线性的炮口响应分析

针对火炮耳轴轴承接触的非线性问题进行研究,推导了耳轴轴承接触刚度计算式,提出在ADAMS中考虑间隙和接触非线性的转动铰建模方法．基于多体动力学和接触理论,建立考虑耳轴轴承间隙的某自行火炮发射动力学模型,并对不同间隙水平下的炮口垂向扰动情况进行分析．仿真结果表明：由于非线性的存在,随着间隙水平的增加,3个垂向扰动指标（角位移、速度、角速度）并非单调或线性变化,但其在取值区间上存在一个平稳值（0．22-0．28mm）,耳轴间隙在该范围内能够保证射击精度的稳定性．     

Adaptive control of track tension estimation using radial basis function neural network

Track tension is a major factor influencing the reliability of a track. In order to reduce the risk of track peel-off, it is necessary to keep track tension constant. However, it is difficult to measure the dynamic tension during off-road operation. Based on the analysis of the relation and external forces depending on free body diagrams of the idler, idler arm, road wheel and road arm, a theoretical estimation model of track tension is built. Comparing estimation results with multibody dynamics simulation results, the rationality of track tension monitor is validated. By the aid of this monitor, a track tension control system is designed, which includes a self-tuning proportional-integral-derivative (PID) controller based on radial basis function neural network, an electro-hydraulic servo system and an idler arm. The tightness of track can be adjusted by turning the idler arm. Simulation results of the vehicle starting process indicate that the controller can reach different expected tensions quickly and accurately. Compared with a traditional PID controller, the proposed controller has a stronger anti-disturbance ability by amending control pa-rameters online.     

抑制磁浮轨道不平顺对悬浮系统影响的方法研究

磁浮轨道不平顺是磁浮悬浮系统的主要激扰源之一，其中又以轨道高低周期性不平顺对系统影响最大。这种激扰造成悬浮质量下降、稳定裕度减小以及舒适性降低等问题。为了研究该类型激扰对悬浮系统的影响，本文首先介绍了轨枕铺设、轨道梁距离这两个轨道周期性不平顺的主要来源，建立了带轨道周期性不平顺的悬浮模块模型。在此基础上，从干扰输入和系统输出的角度探究了轨道不平顺对悬浮系统的影响。以数值仿真的方式，分析了系统在额定车速下，当受到不同轨道波长激励下时的悬浮间隙波动输出。然后，结合唐山轨道不平顺功率谱，指出了车辆运行时候的敏感波长区域，从轨枕铺设和轨道梁架设距离两个方面提出了改进意见。最后，针对现有的磁浮轨道工况，从控制器设计角度研究了调整控制参数对抑制轨道周期性不平顺干扰的影响。