特征结构配置和H_∞鲁棒控制的飞行控制器设计

常规的特征结构配置(EA)方法不能同时满足系统频域设计指标和鲁棒稳定性的要求,而H_∞鲁棒控制理论在设计控制器时,并没有考虑系统时域性能。为此,基于特征结构配置和H_∞鲁棒控制,设计一种直观的控制器。该控制器以特征结构配置作为内环控制器,以H_∞鲁棒控制器作为外环控制器,使闭环系统能同时获得较好的时域动态特性、鲁棒稳定性以及指令跟踪性能力。通过对某无人机横侧向飞行控制的仿真,进一步验证了该方法的有效性。     

液压伺服系统的H_∞观测器设计

针对液压伺服系统的故障诊断问题,提出一种新的全维状态观测器--H_∞观测器的设计方法.该方法简化了液压伺服系统的传递函数描述,建立了系统状态空间描述的能观规范型;在考虑过程噪声与测量噪声的前提下,设计了系统的鲁棒观测器结构,并运用H_∞滤波理论确定观测器的性能指标,求解了系统的矩阵Riccati方程,计算了观测器的反馈增益矩阵.设计实例的性能测试表明,该观测器具有良好的敏捷性和敏感性.     

基于H_∞控制理论的防空导弹自动驾驶仪设计

针对防空导弹的飞行控制问题,提出了一种基于H_∞控制理论的导弹自动驾驶仪设计方法。该方法在设计过程中保留了通道间的全部耦合因素,从而提高了系统的稳定性,增强了系统的适应性和鲁棒性。给出了应用该方法的具体实现步骤,结合导弹飞行的全弹道典型特征参数,通过仿真实验说明了设计方法的有效性。     

基于粒子群算法的H_∞混合灵敏度控制研究

针对步进电机存在负载摄动和失步超步问题,提出了一种基于粒子群优化算法的混合灵敏度设计方法。在H∞混合灵敏度约束下,采用粒子群算法寻找能够反映系统特性的适应度函数最优值,在搜索到合适的加权阵基础上,利用Matlab得到了H∞最优控制器,并利用优化控制器对步进电机进行控制仿真实验。实验结果表明：该系统具有响应快速平稳、抗负载扰动强等特点。     

传感器失效下飞控系统的容错H_∞滤波器设计

研究了传感器失效下飞控系统的容错H∞滤波器的设计问题。将未知有界的传感器故障矩阵转化为一类动态区间矩阵,在给定允许的失效范围内,提出了保证滤波误差系统的渐近稳定性同时对于外界干扰具有期望的H∞扰动衰减度γ的容错H∞滤波器设计方法。最后,以Navion飞机在海平面平飞的纵向小扰动线性系统为例验证了提出方法的有效性。     

微型导弹纵向扰动抑制控制系统设计

为解决微型导弹所面临的扰动影响,同时充分继承工程经典线性频域设计方法,提出基于H_∞综合和等效输入扰动的扰动估计与抑制控制方法,应用于微型导弹纵向控制系统设计。该方法通过建立等效输入扰动系统解决非匹配扰动问题,采用H_∞优化将频域分析应用于扰动滤波器和复合控制器设计,以实现扰动估计与补偿,同时保证系统全局稳定性。通过时域及频域数值仿真,以及同扩张状态观测器控制方法和扰动观测器控制方法的拉偏对比分析充分验证了该方法的可行性和有效性。     

光电跟瞄平台稳定控制器设计

以考虑光电跟瞄平台三轴环架间的耦合所建立的数学模型为基础,对光电跟瞄平台的稳定回路分别设计了基于线性矩阵不等式(LMI)的状态反馈H∞控制器和多输入系统极点配置控制器;分别建立基于所设计两种控制器的跟瞄平台稳定控制系统,并对其控制效果进行对比研究,结果表明,二者皆能实现对光电跟瞄平台的稳定控制,都具有一定的鲁棒性能。其中H∞控制器的设计更简单,超调更小且达到稳定的时间短,更适合于光电跟瞄平台的稳定控制。     

BTT导弹状态反馈H_∞控制自动驾驶仪设计

针对倾斜转弯(BTT)导弹自动驾驶仪的抗干扰性和鲁棒性问题,以考虑耦合的情况下建立的更接近于实际的导弹数学模型为基础,将通道间的耦合作为干扰,在弹道特征点上对导弹模型进行解耦和线性化,得到各个通道的数学模型;设计基于线性矩阵不等式(LMI)的状态反馈H_∞控制自动驾驶仪,搭建全耦合状态下的三通道仿真模型,并进行联合仿真研究。结果表明所设计的状态反馈H_∞控制自动驾驶仪能够实现对导弹制导指令的有效跟踪,满足BTT导弹控制的要求。     

多时滞不确定线性系统H∞鲁棒稳定控制

研究了多时滞不确定性系统的鲁棒稳定和H∞控制器.给出了系统结构参数为约束不确定性情形的控制器设计结果.该结果建立在业已成熟的线性矩阵不等式(LMI)解技术基础上,用MATLAB工具包很容易求解.     

模糊时滞系统控制器依赖于状态时滞的H∞控制

针对一类非线性时滞系统,研究了该系统基于T—S模糊模型的H∞控制器设计问题。采用线性矩阵不等式LMI的方法,设计一个依赖于状态时滞的模糊控制器,得到了系统存在模糊控制器的充分条件,此充分条件等价于一类线性矩阵不等式的可解性,最后通过仿真说明了控制器的有效性。     

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。     

基于LMI的不确定性无尾飞行器鲁棒变增益控制器设计

无尾式飞行器是飞行器发展的方向,研究无尾式控制具有重要意义.研究了线性变参数系统的增益调度控制器的设计方法,采用多胞形进行增益调度,提出了一种简单实用的变参数顶点凸分解方法,该方法在保证系统稳定的情况下,确保系统达到最优性能指标.同时还充分考虑了系统的不确定性因素,利用线性矩阵不等式(LMI)对系统进行鲁棒控制器设计,大大减少了计算量以及对系统的约束,设计出了基于LMI的增益调度控制器,通过非线性仿真结果可以看出,该控制器在调节变量变化很大的情况下,使得系统在0.5s内收敛,而且超调量很小,论证了该方法在无尾式飞控系统中应用的可行性.     

线性连续Markov参数跳变系统满意控制

针对Markov参数跳变的线性连续系统,研究区域极点/H∞指标的满意控制问题,利用Lyapunov稳定性理论及代数Riccati矩阵不等式技术进行满足区域极点、H∞约束指标的满意控制器设计,并利用线性矩阵不等式(LMI)方法进行优化、设计相应的反馈控制。最后以经历三次Markov参数跳变的直升机模型进行模拟仿真,验证相关结论。     

鲁棒D-稳定输出反馈H∞控制方法及其仿真

考虑了一类不确定系统的具有闭环极点约束的输出反馈H∞控制,运用基于线性矩阵不等式的方法(LMI),由二次D-稳定导出了鲁棒D-稳定的输出反馈控制器存在的充分条件和设计方法.该方法虽然具有一定的保守性,但求解方便有效,且易于扩展到多目标鲁棒控制.最后,仿真说明了该设计方法的正确性.     

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.     

LMI的鲁棒H∞滤波在惯导初始对准中的应用

给出了基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒H∞滤波器的设计过程,该方法克服了传统的代数Riccati方程方法诸多条件的限制.当把系统模型不确定性用多胞型表示时,只需求解线性矩阵不等式组,可以方便的设计滤波器.在惯性导航系统(INS)初始对准中的应用表明,基于LMI的鲁棒H∞状态估计器在系统参数具有不确定性时,仍能保证较短的对准时间,并可使估计失准角收敛,具有良好的鲁棒性.     

运用H_∞理论设计摄动模型的控制器

利用MATLAB软件包及Robust－ControlToolbox对柴油机带水力测功器系统进行了H∞鲁棒控制器的设计研究,介绍了设计方法、设计过程和设计结果,并对设计控制器进行了仿真分析．     

H∞控制理论在雷达导引头伺服系统设计中的应用

基于鲁棒控制理论对雷达导引头伺服系统进行综合与分析,在建立系统状态空间模型的基础上,将雷达导引头伺服系统的综合问题归结为标准的H∞控制问题,通过求Riccati不等式的对称正定解得到H∞/混合灵敏度控制器,以保证系统的鲁棒性;同时,分析了采用H∞控制器的系统性能.仿真实验结果表明,用该方法设计的控制系统具有良好的抑制扰动和跟踪给定效果,满足对雷达导引头伺服系统控制的要求.     

自适应补偿H_∞滤波器在组合导航中的应用

针对传统递推式鲁棒H∞滤波收敛条件在工程中较难满足的问题,提出了一种自适应补偿的递推式鲁棒滤波算法。在分析滤波器收敛条件的基础上,对滤波器中迭代矩阵进行补偿程度自适应的修改,并结合实际系统要求给出了滤波误差定量度量指标,即响应时间、偏离度、波动程度,以验证算法的正确性。GPS/IN S等组合导航系统仿真结果表明,此方法滤波误差下降速度、无偏性及平稳性均优于改进前滤波算法,且计算量几乎不增加;此方法克服了收敛条件不满足导致滤波精度下降的缺陷,扩大了递推式鲁棒滤波的应用范围,具有较大的工程应用价值。     

基于H∞控制的火炮电液伺服系统研究

针对某火炮电液伺服系统存在数学模型的不确定性和较大干扰力矩的特点,用H∞控制方法设计了两自由度控制器,它能在保证系统鲁棒稳定性的同时确保系统的瞬态性能指标,仿真结果表明该方法对参数不确定性和外部干扰力矩具有很强的鲁棒性.