线性系统的降维状态观测器参数化设计方法

在线性系统可观测的情况下,研究了降维状态观测器设计问题。通过非奇异线性变换,得到代数等价系统的同时分离出需观测的部分状态。基于Sylvester矩阵方程的参数化解,给出降维观测器的增益矩阵的参数化表达形式,从而给出了线性系统的降维状态观测器设计的一种参数化方法。数值算例表明：所提降维状态观测器的参数化设计方法是简单有效的。     

一种含扰动项的非线性系统执行器故障估计方法

现代控制系统的安全性与可靠性是各领域研究的热点之一,系统故障诊断与估计的方法越来越引起人们的重视.针对一类含有外部扰动的非线性系统,研究了系统执行器故障估计问题.通过设计一种增广系统观测器对原系统中的执行器故障进行估计;考虑到系统中的非线性扰动项,利用线性矩阵不等式(LMI)方法给出了观测器存在的充分条件并保证误差系统渐近稳定.同时,通过设定性能指标减少了外部扰动对执行器故障估计的影响;通过数值算例验证了执行器故障估计方法的有效性,表明该估计方法能够较好的对系统中的执行器故障进行鲁棒估计.     

惯性稳定平台高精度控制方法

惯性稳定控制技术广泛应用在无人机云台稳像、导弹制导、卫星成像等领域,其精度直接影响到系统成像、跟踪的性能.然而当前基于永磁同步电机驱动的惯性稳定平台仍然缺乏一套可靠的高效控制方法,传统基于经典控制理论的线性控制器无法满足实际工程需求.为此,提出一种新型的滑模控制方案,实验结果证明了其有效性.在此基础上,为了减小滑模控制器的抖振并抑制系统的各种外扰,设计了Luenberger状态观测器以观测系统的实时扰动,并将其补偿进滑模控制器中.实验结果证明,采用所提出的控制方案,在速度跟踪实验中相比于传统的PI+DOB控制策略有很大提升.所设计的新型控制方案能使系统性能完全满足工程需求.     

线性扩张状态观测器的改进及观测精度分析

为提高线性扩张状态观测器的观测精度,加快其收敛速度,从偏差控制的基本原理出发,提出了一种应用于自抗扰控制系统的改进型线性扩张状态观测器。该改进型线性扩张状态观测器将各状态变量与其观测值之间的偏差作为各状态变量的调节依据。给出了改进后的二阶和三阶线性扩张状态观测器的观测误差系统的稳定性证明,并进行观测精度分析。仿真结果表明,该改进型的二阶和三阶线性扩张状态观测器比传统的同阶次扩张状态观测器的收敛速度更快、观测精度更高。     

非线性系统的状态观测器设计

文中讨论了非线性状态观测器的一种新的构造方法,建立了非线性系统观测器的一种线性化设计过程,所得结果是线性系统观测器理论在非线性系统中的直接拓广。     

纯方位目标定位与跟踪航路优化模型

为了得到更加精确的目标运动要素,需要研究观测器的优化跟踪航路。在目标作匀速直线运动的条件下,以系统的可观测性为约束条件,观测器机动的时间为目标,利用数学建模的思想和方法,得到观测器只进行航向机动的目标定位与跟踪航路优化模型。     

考虑落角约束与驾驶仪特性的自适应径向基空间末制导律

为使舰炮制导炮弹在打击近岸机动目标的末制导段满足落角约束,考虑驾驶仪动态特性,基于自适应径向基逼近网络与动态面提出一种空间末制导律。构建弹目相对运动模型,通过带改进微分跟踪器的扩张状态观测器估计目标加速度。为零化视线角跟踪误差与角速率,采用自适应指数趋近律设计非奇异终端滑模,运用自适应径向基逼近网络削弱控制指令抖振。通过Lyapunov第二法证明了系统的视线角跟踪误差与视线角速率均最终一致有界。仿真实验表明:该末制导律使制导炮弹在空间中打击不同机动形式的近岸目标时,具备良好的末制导性能。     

基于解距离的纯方位观测器最优机动轨迹

目标距离是潜艇进行作战决策和武器使用时考虑的一个重要参数。为了在纯方位观测条件下快速解算目标距离,提出了一种新的几何算法,即利用假想方位与观测器测量方位的几何关系,通过解平面三角形获得目标距离的解析解。对距离误差进行了分析,提出降低距离估计误差的观测器最优机动方案,并求得观测器等速运动时最优机动航向的解析表达式。进一步提出了一种工程简化的次优机动方案,并求得其解析解。所提出的解距离方法和最优机动方案具有理论和工程应用意义。     

基于通用扩张状态观测器的鲁棒飞行控制方法

针对参数不确定、外界干扰与测量噪声情况下飞行控制问题,提出一种基于通用扩张状态观测器的鲁棒飞行控制方法。基于状态相关的Riccati方程控制方法对飞行器俯仰通道非线性模型进行扩展线性化;引入基于通用扩张状态观测器的控制方法,设计干扰补偿增益,实现对外界干扰的估计与补偿;通过在线解算状态相关矩阵及代数黎卡提方程,得出状态反馈增益与干扰补偿增益,实现对飞行器期望攻角的跟踪控制。与已有方法对比表明,所提方法不仅对系统模型不确定性与外界干扰具有较强的鲁棒性,而且在较大测量噪声情况下,其依然能够保证良好的跟踪控制效果,具有较强的工程应用价值。     

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。