传感器失效的飞控系统完整性控制器设计

从提高新一代战斗机可靠性和性能出发,提出对飞控系统传感器失效具有完整性的鲁棒容错控制器设计方法.采用状态观测器理论和H∞鲁棒控制理论相结合的方法,针对已知故障设计的控制器,在传感器正常和故障两种情况下,既保证闭环系统的鲁棒稳定性,又保证了闭环系统对于外界干扰具有要求的H∞范数指标.以某型战斗机为算例,考虑俯仰角速率传感器失效和阵风干扰,进行控制器设计,仿真结果验证该方法的正确性和有效性.     

基于未知输入观测器的传感器故障诊断技术

采用基于模型的方法，根据基于观测器的故障诊断系统鲁棒性的特点，讨论了利用未知输入观测器方法减少系统不确定性因素影响的传感器故障诊断技术，并根据给定的系统设计出相应的鲁棒观测器。仿真结果表明，未知输入观测器对传感器的三种常见故障可以准确检测出来，对提高系统的鲁棒性十分有效。     

基于模糊逻辑和证据理论的故障诊断方法

针对故障诊断过程中信息损失的问题和D-S证据理论在处理模糊信息时的局限性,在模糊逻辑的基础上,将决策级信息融合技术应用于故障诊断系统中,提出了一种基于模糊逻辑和D-S证据理论相结合的多传感器信息融合综合故障诊断方法。该方法以模糊隶属函数来实现基本可信度分配,充分利用各种传感器的冗余和互补信息,可显著提高故障诊断的准确率,实例验证了该方法的合理性和有效性。     

带有模糊干扰观测器的高超声速飞行器一体化制导控制方法

为充分利用高超声速飞行器在俯冲段的质心运动与绕质心运动之间的耦合作用和飞行过程中的不确定性,基于模糊干扰观测器提出三维一体化制导与控制问题。根据飞行器的动力学方程以及飞行器-目标的视线角相对运动方程,推导出适用于倾斜转弯控制的一体化制导控制模型。针对模型中的不确定性采用模糊干扰观测器进行补偿,并使用块动态面方法设计一种一体化制导控制律。通过选取适当的李雅普诺夫函数证明闭环系统状态的一致毕竟有界性。仿真结果验证了该一体化制导控制方法的有效性和鲁棒性。     

Lipschitz非线性系统状态观测器设计新方法

针对Lipschitz非线性系统状态观测器,提出了一种以极小化条件数为目标准则的新的设计方法。运用梯度下降法和Slyvester方程,计算极小化条件数,优化增益矩阵和最大允许Lipschitz常数,完成观测器设计。通过同其它文献的算例比较,结果发现按文中方法设计的观测器具有迭代次数少、优化结果好的特点。     

基于模糊干扰观测器的高超声速飞行器一体化制导控制方法

为充分利用高超声速飞行器在俯冲段的质心运动与绕质心运动之间的耦合作用和飞行过程中的不确定性，基于模糊干扰观测器提出了三维一体化制导与控制问题。首先根据飞行器的动力学方程以及飞行器-目标的视线角相对运动方程，推导出来适用于倾斜转弯控制的一体化制导控制模型。接着，针对模型中的不确定性采用模糊干扰观测器进行补偿，并使用块动态面方法设计了一种一体化制导控制律。然后，通过选取适当的李雅普诺夫函数证明了闭环系统状态的一致毕竟有界性。最后，仿真结果验证了该一体化制导控制方法的有效性和鲁棒性。     

基于Sigmoid函数的永磁同步电机无位置传感器控制

为实现永磁同步电机无位置传感器控制,推导了基于Sigmoid函数滑模观测器的转子位置估算算法,并利用Lyapunov稳定性分析方法得到滑模观测器进入滑模面的一个充分条件。实验结果表明:在选择合适的k和a时,利用基于Sigmoid函数滑模观测器的永磁同步电动机无位置传感器控制,能够在不同的速度和负载条件下保证估算的精度并消除抖振,但是在负载条件下需要对估算位置进行补偿,且补偿值和负载时的电流值成正比。     

MIMO-FNN模型的弹道导弹目标识别方法

针对弹道导弹目标融合识别特点,分析了弹道导弹单传感器多特征多输入多输出模糊神经网络(multiple input multiple output fuzzy neural network,MIMO-FNN)模型、弹道导弹多传感器单特征MIMO-FNN模型,在此基础上,结合弹道导弹目标融合识别的实际流程,提出了弹道导弹目标识别多传感器多特征MIMO-FNN模型。该模型以每个单传感器多特征MIMO-FNN模型的输出为输入,并通过专家知识求取每个传感器的融合权值,采用sum-product模糊推理和加权求和法解模糊,得到模型的融合识别结果,并通过仿真实验验证了所提模型的有效性,最后从多传感器多特征优化和传感器权重2个方面对所提模型进行了可行性分析。     

基于多级RBF神经网络集成的传感器故障诊断研究

针对诊断传感器偏置故障及漂移故障的难点问题，提出了一种基于多级RBF神经网络集成的传感器故障诊断方法。该方法充分利用控制系统闭环回路测控信息，建立多级神经网络集成观测器模型。将输出与传感器实际输出相比较获取残差序列，获得基于残差序列的传感器偏置故障和漂移故障的辨识策略，实现控制系统传感器故障在线诊断。将三容水箱液位控制系统作为仿真对象，仿真结果表明该方法不仅可以提高单一神经网络的运算精度，而且采用RBF神经网络集成方式还要优于其他集成方式，可以快速准确地检测和分离传感器故障，辨识传感器故障类型、故障大小以及故障发生的时间。     

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。     

一种基于观测器的自修复飞行控制系统设计

故障检测与隔离(FDI)、控制律重构是自修复飞行控制系统设计的重要内容.在自修复飞行控制系统设计中,利用观测器,设计了针对传感器的故障进行检测的方法,可使检测效果在一定的条件下,对系统参数变化不敏感,具有较好的鲁棒性;此外,当飞机操纵机构发生故障时,利用观测器,设计了基于线性模型跟随控制进行飞行重构控制的方法,使得当状态变量不能测量时的控制系统得以物理实现.最后,给出了仿真实例,结果表明了该方法的可行性和有效性.     

非线性时滞系统模糊控制的一种新方法

针对一类状态变量具有时滞的非线性系统，研究了其模糊控制器的设计问题。采用线性矩阵不等式（LMI）的方法，设计了与状态变量导数有关的模糊控制器，得到了系统存在模糊控制器的充分条件，并利用线性矩阵不等式的解给出具体的形式，最后通过仿真说明了控制器的有效性。     

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。     

一种基于模糊控制的潜艇纯机动防御声自导鱼雷方法

潜艇防御反潜自导鱼雷是潜艇防御作战行动中的一个重要问题。从潜艇防御主动声自导鱼雷入手,采用模糊控制理论,通过建立语言值的隶属函数、模糊控制规则和模糊变换器以及给出响应动作这几个步骤,重点分析了潜艇从舷角入手结合模糊控制防御主动声自导鱼雷的方法,得到了潜艇纯机动法防御主动声自导鱼雷的模糊控制表,为潜艇防御主动声自导鱼雷提供了新的思路。     

模糊PID控制在制导滑翔弹滚动稳定回路中的应用

由于制导滑翔弹在不同高度变速飞行过程中,其飞行动力系数随着飞行条件的变化而发生较大变化,呈现严重的非线性,给控制系统的设计带来较大困难。结合模糊控制和PID控制的特点,提出一种基于模糊PID的控制系统设计新方法,并将此方法用于制导滑翔弹稳定回路中,仿真结果表明这种控制器可使系统获得很好的相对稳定性和鲁棒特性,并克服了工程上自动驾驶仪PID控制参数设计中的盲目性。     

Integrated guidance and control of guided projectile with multiple constraints based on fuzzy adaptive and dynamic surface

Based on fuzzy adaptive and dynamic surface (FADS), an integrated guidance and control (IGC) approach was proposed for large caliber naval gun guided projectile, which was robust to target maneuver, canard dynamic characteristics, and multiple constraints, such as impact angle, limited measurement of line of sight (LOS) angle rate and nonlinear saturation of canard deflection. Initially, a strict feedback cascade model of IGC in longitudinal plane was established, and extended state observer (ESO) was designed to estimate LOS angle rate and uncertain disturbances with unknown boundary inside and outside of system, including aerodynamic parameters perturbation, target maneuver and model errors. Secondly, aiming at zeroing LOS angle tracking error and LOS angle rate in finite time, a nonsingular terminal sliding mode (NTSM) was designed with adaptive exponential reaching law. Furthermore, combining with dynamic surface, which prevented the complex differential of virtual control laws, the fuzzy adaptive systems were designed to approximate observation errors of uncertain disturbances and to reduce chatter of control law. Finally, the adaptive Nussbaum gain function was introduced to compensate nonlinear saturation of canard deflection. The LOS angle tracking error and LOS angle rate were convergent in finite time and whole system states were uniform ultimately bounded, rigorously proven by Lyapunov stability theory. Hardware-in-the-loop simulation (HILS) and digital simulation experiments both showed FADS provided guided projectile with good guidance performance while striking targets with different maneuvering forms.     

起重机防摇摆模糊自适应PID控制的仿真

起重机起吊过程中,由于绳索摇摆,使吊物位置变化复杂,线路变化非线性,吊物位置不确定;而采用常规定参数PID控制难以解决货物位置控制问题,无法对起重机的位置和摆角进行精确控制。针对这些问题,采用拉格朗日能量法建立起重机起吊系统模型,提出一种基于模糊自适应PID控制的起重机起吊控制方法,结合模糊控制理论对PID参数进行自适应整定。仿真结果表明,与传统定参数PID控制相比,模糊自适应PID控制具有良好的适应性和鲁棒性,可提高起重机起吊系统的动态性能。     

一类不确定非线性时滞系统的鲁棒容错控制

针对一类非线性时滞系统,基于Lyapunov稳定性理论,讨论了不确定参数系统的鲁棒容错控制问题。当故障在失效的传感器以及失效的执行器发生时,且非线性不确定性满足一定的增益条件,通过基于线性矩阵不等式(LMI)方法各自给出了故障在传感器和执行器失效发生时,闭环系统渐近稳定的存在条件及相应控制器的设计方法。一个设计算例的仿真结果表明了该方法是有效的。