一类三角结构非线性系统状态参考反演变结构控制

针对一类三角结构非匹配不确定性非线性系统,结合参考状态、反演设计和变结构控制方法,研究了其在非匹配不确定性和未知干扰下的跟踪控制问题,提出了状态参考反演变结构控制策略,设计的状态参考反演变结构控制器实现鲁棒输出跟踪,闭环系统在有限时间进入滑动模态.仿真算例证实了理论研究成果的正确性和可行性.     

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.     

武装直升机对地攻击闭环火控系统

本文根据武装直升机对地攻击的特点,应用闭环火控原理,提出了一套适合于武装直升机对地攻击的闭环火控系统设计方案。文中建立了系统的数学模型,给出了一种自校正最小方差闭环火控算法。采用该闭环火控算法,在高干扰环境与目标、飞机高机动情况下可大大提高武装直升机对地攻击精度。     

基于综合识别的高速飞行器自适应控制方法(英文)

针对高速飞行器的传统自适应控制方法中控制器参数获取时间长,辨识存在收敛性的问题,设计了一种基于综合识别方法的新型自校正控制方案。首先,由在线直接可测量构成特征模型的特征状态量,并以特征模型作为参考模型来设计控制器;其次,通过获得的特征状态量来在线调配对象系统的零极点,输出达到期望性能所需要的控制参数。仿真结果表明:该方法能较理想地实现在线自适应控制,保证系统良好的鲁棒性和快速性,同时在工程上易于实现。     

基于Matlab系统辨识工具箱的参数辨识

论述了系统辨识的基本理论，针对最小二乘法参数辨识的缺陷引入了辅助变量法参数辨识。根据Matlab系统辨识工具箱中的一些基本函数，结合实例对最小二乘法参数辨识和辅助变量法参数辨识进行了对比分析，结果表明基于辅助变量法模型的输出与原系统输出相吻合。     

预测偏差的LS-SVM预测控制

提出了一种基于预测偏差的最小二乘支持向量机预测控制模型.首先介绍了最小二乘支持向量机预测模型,研究了基于预测偏差的控制算法,并给出了基于预测偏差的最小二乘支持向量机预测控制结构.通过利用最小二乘支持向量机辨识被控系统模型,同时预测系统的未来输出,然后用预测偏差控制算法进行滚动优化和反馈校正.仿真实例中,针对同一系统与基于预测偏差的RBF网络预测控制进行对比分析,表明该模型对系统的预测结果有更好的控制作用,并具有一定的抗干扰能力,有效地提高了预测精度.     

频率响应软约束的宽带自适应波束形成

针对常规线性约束最小方差(LCMV)波束形成中输出信干噪比(SINR)较低问题,提出了基于频率响应软约束的宽带自适应波束形成方法,该方法在LCMV波束器的约束条件基础上,增加对期望方向阵列频率响应软约束,可以得到近似无失真信号输出,同时增加波束抑制干扰噪声能力,提高输出SINR性能.仿真结果验证了该方法的有效性.     

舰船定向航行自适应控制——一种新方案及其仿真研究

文章根据现有的国外船舶航向自适应控制方面的资料,分析了几种典型的定向航行自适应舵方案,从而有根据地提出了零极点配置自校正调节器自适应舵方案(PZSTR方案)。文章讨论了如何配置闭环零极点,并给出了可用单板机系统实现的简化算法。文章应用计算机仿真技术研究了PZSTR方案,并与已有实际应用的最小方差自校正调节器自适应舵方案(MVSTR方案)进行了比较,得出了一些有参考价值的结论。     

基于参数自适应辨识的被动定向算法

推导了匀速运动目标球坐标系下的定向跟踪模型;状态建模的不完备性引起了模型噪声方差阵带有未知径距参数,因而需要解决参数在线辨识问题.从滤波残差正交性原理出发,推导出参数自适应辨识滤波器(PIBF),计算机仿真验证了该算法的有效性并且对目标机动有一定的鲁棒性.     

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。     

基于变结构神经网络的L1自适应控制

针对传统模型参考自适应控制存在的鲁棒性问题和神经网络结构庞大因而计算量膨胀的问题,提出了一种变结构神经网络L1自适应控制方法,其中变结构神经网络用于在线辨识系统存在的未知非线性函数,该网络通过对节点进行唤醒与催眠以动态调节结构,以最少的节点数进行有效的逼近,降低计算复杂度;L1自适应控制用于网络权值学习与系统非线性补偿,反馈回路中设有一个低通滤波器,只要满足L1增益条件,就能确保系统的输入输出信号的瞬态响应和稳态跟踪性能与一个期望的线性时不变系统的响应保持一致。通过对四旋翼飞行器进行仿真,验证了该方法的有效性。     

一个人机瞄系统的非线性分析设计

讨论了一个人机瞄系统的非线性分析设计。首先建立了人机瞄系统的非线性模型,然后采用反馈线性化方法,利用状态反馈,完全抵消了非线性因素对系统输出的影响,实现了系统输入－输出的严格线性关系和解耦控制,再利用线性系统方法,进行了系统的极点配置,使系统具有希望的跟踪性能,最后提出有待于深入研究的内容。     

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.     

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.     

防空武器火控系统对空中目标参数估计方法仿真

针对防空武器火控系统的特点,提出了一种防空武器火控系统对空中目标参数估计的方法,可以在不知道目标距离的条件下得到目标的航向角与俯仰角,实现对目标的被动式跟踪,对估计误差的统计特性进行了分析,仿真结果表明了该方法比传统的估计方法更加可行.     

非线性系统的神经网络广义预测控制

研究了神经网络广义预测控制方法在非线性系统中的应用，基于BP网络构造神经网络预测器，利用非线性系统的开环输入输出数据离线训练神经网络，根据拟牛顿BFGS优化算法使得二次型性能指标函数达到最小，得到了最优的控制序列。同时给出了神经网络广义预测控制算法的步骤，讨论了提高系统鲁棒性的措施。仿真结果表明，这种神经网络预测控制算法具有响应速度快、控制效果好和跟踪精度高等特点。     

动态矩阵控制在固体氧化物燃料电池中的应用

提出将动态矩阵控制(DMC)算法用于固体氧化物燃料电池(SOFC)的控制。为此,在分析SOFC动态机理模型的基础上,建立了其阶跃响应模型。控制目标是使SOFC的输出电压始终保持在一定范围内,并收敛到恒定的数值。在实际应用中,这样的算法应能提高SOFC输出功率的跟踪性能。仿真结果验证了这种方法的有效性。     

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。     

Barrier Lyapunov functions-based dynamic surface control with tracking error constraints for ammunition manipulator electro-hydraulic system

This paper focuses on the dynamic tracking control of ammunition manipulator system. A standard state space model for the ammunition manipulator electro-hydraulic system (AMEHS) with inherent non-linearities and uncertainties considered was established. To simultaneously suppress the violation of tracking error constraints and the complexity of differential explosion, a barrier Lyapunov functions-based dynamic surface control (BLF-DSC) method was proposed for the position tracking control of the ammunition manipulator. Theoretical analysis prove the stability of the closed-loop overall system and the tracking error converges to a prescribed neighborhood asymptotically. The effectiveness and dynamic tracking performance of the proposed control strategy is validated via simulation and experi-mental results.