弹性轨道磁悬浮控制系统模型降阶研究

在磁悬浮控制系统中,常常忽略轨道的弹性来设计控制算法。在这种控制算法作用下,当轨道刚度较小时,系统容易产生振动。为解决该问题,可以将轨道弹性加入悬浮模型,然后设计控制算法。考虑轨道弹性之后,悬浮系统的模型会比较复杂,控制算法难以在工程实现。为此,采用Hankel范数近似法对考虑轨道弹性后的模型进行降阶,并且在降阶模型的基础上设计控制算法,解决了轨道弹性引发的系统振动问题。并且,这种方法容易在工程中实现。文章最后利用仿真结果验证了降阶方法的可行性。     

一种船舶航向跟踪的混合灵敏度控制算法

针对船舶模型参数变化和环境干扰条件下的船舶航向跟踪控制问题,设计了一种基于信号的S/KS/T混合灵敏度鲁棒算法。该算法中,通过模型降阶生成了便于工程应用的控制器,该控制器的权函数参数通过遗传寻优获得。仿真分析表明:该控制算法在航速变化和各种海况下,闭环系统具有鲁棒稳定性,并且有良好的鲁棒性能。     

高阶系统的降阶近似处理

本文介绍基于劳斯稳定性法则的高阶系统的劳斯近似法。给出降阶模型中参数的直观计算表。对于以状态空间模型描述的系统,提出采用模型规范化方法,求取系统传递函数,进而用劳斯近似得到降阶模型。通过一个例子具体说明这种方法的运用和结果。     

倾斜转弯无人水下航行器H_∞鲁棒控制策略

针对倾斜转弯无人水下航行器的控制系统是横滚、俯仰、偏航三通道强耦合非线性系统这一特点,首先建立了三通道控制问题加权性能结构模型,并研究了权函数的选取;然后,设计了H∞鲁棒控制器,并进行降阶处理;最后,进行了仿真验证。仿真验证表明:该设计方法能有效克服各通道的交叉耦合作用,可以满足倾斜转弯无人水下航行器的控制设计要求。     

挠性结构鲁棒控制系统研究

本文首先讨论了挠性空间结构混合坐标动力学模型的可控和可观性问题,并且证明了判断系统可控和可观的一个简单条件。然后,研究了利用LQG理论设计降阶控制系统的方法。文中采用矩阵奇异值概念,通过分析用降阶数学模型设计的控制系统对剩余振型的鲁棒性(Robustness),证明了降阶控制系统在截断后的剩余振型产生控制溢出(Control Spillover)和观测溢出(Observation Spillover)的影响下,保持渐近稳定性的条件,并给出了一个计算实例。     

大系统的 LQG/H∞优化模型降阶

本文给出了大规模控制系统的一种新的综合LQG/H_∞模型降阶方法。该方法同时兼顾了系统的时域特性与频域特性,使得对于在状态空间形式下的大系统的降阶既尽量保持原系统的频率特性,又具有与原对象更为接近的最小二次误差。     

滑块机构下高旋弹头的逆系统设计方法

建立了滑块机构下高旋弹的姿态方程,采用逆系统方法对非线性模型进行了解耦控制研究,得到了完整的状态方程,分析了基于逆系统理论解耦的可行性,推导出状态反馈后的a阶伪线性系统和内环控制算法,而后用极点配置原理设计了外环PID(Proportional Integral Derivative)控制律,形成了完整的闭环控制结构,...     

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.     

环形区域极点/协方差约束下的模型简化设计

提出离散随机系统模型简化的一种新方法,即环形区域极点／协方差约束下的模型简化方法。这种设计方法的基本思路是构造指定维数的降阶模型,使其匹配给定的环形区域极点和稳态协方差参数,在系统的动态特性和稳态特性方面逼近给定的满阶模型。文中导出了期望的简化模型的存在条件及解析表达式,并提供了一个数值算例。     

大系统递阶协调的自校正控制方法

本文基于大系统理论和递阶离散系统辨识方法的思想,提出了大系统递阶协调自校正控制算法,并用仿真实例验证了算法的可行性。     

基于GA-ML-PMHT的多基站无源协同定位方法

针对无源协同定位系统中低可观测目标的航迹初始及维持问题,提出一种基于遗传算法的极大似然概率多假设的多基站无源协同定位方法。首先,建立多基站无源协同定位系统数学模型。其次,提出基于极大似然概率多假设的无源协同定位航迹初始算法,并首次利用遗传算法解决极大似然概率多假设中的优化求解问题,以提高目标检测跟踪性能。最后,通过滑窗法实现航迹维持。仿真结果表明,所提方法能够有效解决多基站无源协同定位系统中低可观测目标的航迹初始及维持问题。     

直流位置伺服系统改进型IMC-PI控制方法

针对直流位置伺服系统,提出了一种改进型IMC-PI控制方法。引入作用函数,并将其与IMC-PI控制器串联,构成改进型PI控制器,其中IMC-PI控制器根据内模控制原理进行设计,作用函数为系统偏差的微分表达式,其阶次的选择应保证系统开环传递函数为严格正则。改进IMC-PI控制可使系统的调节过程分为作用函数趋近零和保持为零的两个阶段,从而保证系统偏差按照作用函数等于零确定的轨迹趋近于零。仿真结果表明所提方法可使系统具有良好的动态响应性能和鲁棒性。另外,利用Qstudio RP实验平台跟随跟随1+sin(10t)rad正弦信号时,IAE为0.14 rad·s,实验结果表明该方法可有效改善伺服系统的性能。     

基于模型跟踪变结构控制的飞行重构控制律设计

提出一种基于模型跟踪变结构控制的飞行重构控制律的设计方法.利用该方法能实现受控对象对理想模型较高精度的跟踪,使重构飞行控制系统具有较好的控制性能.首先设计了一个比例-积分滑模面以确保消除稳态误差,采用极点配置技术使滑模具有良好的动态品质,其次利用饱和控制技术来减少变结构控制引起的抖振现象,最后以某型飞机纵向飞行控制系统为例进行了相应的数字仿真.结果表明重构系统不仅实现了无抖振模型跟踪,而且还具有较强的鲁棒性.     

永磁无刷直流电机调速系统的改进型IMC-PI控制

针对永磁无刷直流电机调速系统提出了一种改进的内模PI(Internal model control PI,IMC-PI)控制方法。根据内模控制原理设计出PI控制器,引入一种作用函数,将其与PI控制器串联构成改进的IMC-PI控制器。作用函数为偏差的微分表达式,其阶次的选择应保证系统开环传递函数严格真实。改进IMC-PI控制可使系统的调节过程分为作用函数趋近零和保持为零的两个阶段,从而保证系统偏差按照作用函数等于零确定的轨迹趋近于零。仿真和实验结果表明方法可有效提高控制系统的性能。     

用于机动目标跟踪的自适应交互式多模型算法

针对当前统计模型对弱机动或非机动目标跟踪效果不理想等问题,提出了一种修正当前统计模型与匀速模型的自适应交互式多模型算法,可在线修正当前统计模型的加速度极限值,调整过程噪声方差,提高了当前统计模型的自适应性。同时,通过在常规匀速模型中引入机动检测机制,抑制了常规匀速模型对机动目标跟踪的滤波发散,通过引入强跟踪算法,增强了模型对目标突发机动的自适应跟踪能力。仿真结果表明,该算法充分发挥了当前统计模型和交互式多模型算法的优势,对强机动和弱机动目标都具有很好的效果。     

舰船航迹控制系统运行检测平台的设计与实现

舰船航迹操舵控制系统运行检测平台用于陆基条件下检测舰船航速控制系统的性能.根据航迹控制系统的闭环工作特点,采用物理模拟与数学模拟相结合的设计方案,构造了舵机及舰船的仿真运动模型,设计了检测平台与航迹控制系统之间的物理接口.该检测平台功能符合国际电工委员会关于“航迹控制系统性能及其检测方法”的最新标准,目前已经在自动舵研...     

高超声速飞行器保预设性能的反演控制方法

为了解决高超声速飞行器纵向运动模型的稳定轨迹控制问题,设计了一种在非仿射模型基础上保证预设性能的反演控制方法。对于速度子系统,直接设计非仿射控制律,保证预设性能,通过合理的变换将高度子系统转化为严格的反馈形式,便于反演控制步骤的设计。基于动态性能和稳态精度,设计了预设性能函数,将跟踪误差的稳定性限制在预设范围内,引入指令滤波器,有效克服了传统反演控制中虚拟信号重复推导的问题。控制器的设计不依赖于精确的模型。引入径向基函数来逼近过程中的未知函数,使得控制律具有令人满意的鲁棒性和实用性。基于李雅普诺夫稳定性理论,证明了所有闭环系统的稳定性。仿真结果表明,该控制器能够稳定地跟踪参考信号。     

三关节机器人的神经网络补偿自适应控制器设计

三关节机器人广泛用于工业生产、轮式或履带式排爆机器人,为了补偿由于机器人结构参数、作业环境干扰等不确定性因素造成的机器人动力学模型的不确定性,将机器人动力学模型分解为名义模型和误差模型两部分,其误差模型采用RBF神经网络进行补偿,得到其估计信息,神经网络的输出权值根据Lyapunov稳定性理论采用自适应算法进行调整。所设计的神经网络补偿自适应控制器解决了不确定性机器人动力学系统控制器设计的不确定性问题,同时,通过定义Lyapunov函数,证明了控制器能渐近、稳定地跟踪期望轨迹。机器人的3个关节在控制器的作用下,约在5 s时达到期望轨迹,神经网络约在5 s时逼近机器人动力学模型的误差模型,实验结果表明了机器人关节对期望轨迹具有良好的轨迹跟踪性能。     

一种多站无源联合定位系统的航迹起始方法

为了解决雷达系统面临的4大威胁,多站无源联合定位系统被广泛采用。航迹起始是多站无源联合定位系统对目标进行跟踪的首要问题。分析了多站无源联合定位系统的航迹起始问题的特点,在有源定位系统航迹起始的逻辑法基础上,利用辐射源参数构造多维相关波门进行关联判定,并采用基于最小二乘法的直线拟合方法对航迹作平滑处理,提出了一种针对多站无源联合定位系统的航迹起始方法。仿真实验结果表明了该算法的有效性。