基于ALPSO算法的过驱动最小推力控制方法

为保证推力器的控制效果,完成冗余指令的分配控制,提出基于ALPSO算法的过驱动最小推力控制方法。该方法依据构建推力器的动态分配数学模型,以推力器的动力学和运动学状态为基础,获取推力器期望的控制结果。在此基础上确定过驱动系统的推力器推力期望力矩误差函数最小,为实现过驱动最小推力控制分配的目标,采用ALPSO算法对其进行求解,获取控制结果。测试结果显示：应用该方法后,敏感度、负载裕度均在0.022以下,平衡度测试结果均在0.944以上,控制性能较好;能够快速完成力矩结果的控制,保证推力器按照设定的理想轨道运行;x,y,z轴上的分配控制力矩偏差均低于0.020 0。     

可容错的遥控水下机器人递归神经网络控制

针对遥控水下机器人(ROV)需要长时间稳定可靠工作的问题,提出递归模糊神经网络及可容错分配推力的控制方法．使用扩展函数链改进递归模糊神经网络控制器,提高了控制器对机器人非线性特性的识别和处理能力;基于反向梯度传播原理,由能量函数设计了该网络的学习算法,并根据微粒群优化确定学习率参数,从而保证整个网络的收敛性;在推力分配方面,针对开架式遥控水下机器人的两种推力器布置形式进行建模,将容错问题转化为对偶优化问题,建立能量函数实现故障条件下的推力优化分配．实验结果表明,所设计控制器不仅增强了遥控水下机器人对干扰的反应能力,并且提高了对机器人非线性特性的控制能力,减少了控制误差．当部分主推或侧推等推力器失效时,仍可以通过推力优化分配实现机器人在水平面上的准确位置控制,从而保证了遥控水下机器人长时间可靠工作．     

用于引力波探测的微牛级霍尔电推进技术

为满足空间引力波探测卫星无拖曳控制所需的微牛级推力宽范围连续可调的推进需求,依据霍尔电推进工作原理,分析微牛级霍尔推力器的设计理念,并经过一系列的推力器特征尺寸优化研究,设计了出口直径4 mm、通道长度30 mm的微牛级会切型霍尔推力器.实验测试结果表明:该型推力器可实现推力0.2~112.7 μN的连续可调输出,满足引力波探测任务对推力器推力输出范围的需求.为进一步改善推力噪声等推力器动态性能指标,开展了推力器控制系统设计和仿真研究,并根据无拖曳控制原理建立无拖曳卫星仿真系统,对微牛级霍尔推力器应用于引力波探测任务的可行性进行仿真评估.推力器控制和无拖曳卫星的仿真结果表明:推力器闭环控制可有效降低推力噪声,提高推力输出快速性和精度,还可大幅提升非保守力补偿精度,使航天器与测试质量之间的位移误差满足引力波探测计划的无拖曳控制精度指标.该型微牛级会切型霍尔推力器可满足引力波探测任务的推进需求,具备应用于此类空间科学任务的可能.     

基于预测控制的直接推力控制系统

针对传统永磁同步直线电机直接推力控制中存在较大的推力脉动和磁链脉动问题，提出了一种基于预测控制的直接推力控制方法，并具体设计了控制技术实现方案，包括参考矢量的生成和电压空间矢量调制等．仿真结果表明，该方法能够有效地改善推力脉动和磁链脉动问题．     

面向机动的临近空间飞行器自适应协调控制

为提高临近空间飞行器的机动性能,提出一种结合推力矢量的新型自适应滑模控制方法,并搭建闭环最优控制分配系统,实现气动舵面与矢量喷管最优分配,保证飞行器稳定机动飞行。首先为应对机动飞行环境中复杂不确定,设计新型自适应滑模控制器,放宽了现有自适应滑模控制不确定有界性限制,获得确保姿态角稳定跟踪的期望控制力矩。引入推力矢量技术的临近空间飞行器存在多种控制输入,控制分配是机动飞行控制的关键。其次为确保机动飞行稳定安全,从稳定性角度提升分配性能,设计闭环最优控制分配策略,将期望控制力矩精确稳定地分配到执行器,完成气动舵面和矢量喷管协调控制,实现机动飞行中姿态角对参考指令的稳定跟踪。仿真结果表明：推力矢量技术对于扩大临近空间飞行器横纵方向姿态角变化范围具有有效性,同时验证了所设计控制策略能够在复杂不确定影响下保证飞行姿态稳定。     

无翼式推力矢是一控制导弹总体设计方法-重心及压心规划

研究了无翼式推力矢量控制导弹的重心及压力规划问题。该准则和方法充分考虑了导弹各分系统的性能和设计要求。一个实际算例验证了本提出了的准则和方法的正确性。     

直线式交流伺服系统滑模变结构控制

针对直线式直接驱动交流伺服系统，提出一种新型滑模变结构控制方案．负载推力观测器和扰动前馈补偿的设计有效地削弱了变结构控制产生的抖振．积分补偿法消除了系统加载时的稳态误差．仿真结果表明该方案对系统参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性     

无翼式推力矢量控制导弹总体设计方法研究——重心及压心规划

研究了无翼式推力矢量控制导弹的重心及压心规划问题。首先对问题的提出进行了分析和论述,在此基础上,给出了无翼式推力矢量控制导弹的重心及压心的规划准则和规划方法。该准则和方法充分考虑了导弹各分系统的性能和设计要求。一个实际算例验证了本文提出的准则和方法的正确性。     

基于预测电压调制与T-S模糊PMLSM推力控制

为了进一步提高永磁直线同步电机(PMLSM)直接推力控制(DTC)系统的控制精度,提出了基于预测电压调制和Takagi-Sugeno(T-S)模糊策略的控制方法.利用预测电压调制技术控制下一个周期磁链,利用空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)逼近预测电压值,采用T-S模糊控制器控制动子速度和电磁推力.对比分析在Matlab/Simulink环境下的仿真结果,基于预测电压调制和T-S模糊控制策略的DTC控制系统不仅明显减少电磁推力和磁链脉动,而且对电机参数时变等非线性扰动所引起的脉动具有较强的鲁棒性.     

一类复杂非线性系统的鲁棒模型跟踪控制

针对一类具有耦合特性复杂互联非线性系统的鲁棒模型跟踪控制问题,对互联非线性系统控制问题进行了论述,讨论了基于反馈线性化方法的系统模型跟踪控制方法,提出了基于H∞控制理论的鲁棒控制方案以克服扰动影响,并针对子系统之间的耦合影响设计了协调控制器,实现整个互联系统的镇定。通过三相电弧炉电极调节系统的鲁棒模型跟踪方案的设计及仿真,表明该方法可以克服耦合及扰动影响,实现各相系统的鲁棒模型跟踪控制。     

飞翼布局矢量推力无人机容错控制研究

飞翼布局无人机利用多组气动舵面产生所需要的控制力和力矩,属于典型的过驱动系统;多组操纵舵面赋予其较高冗余配置的同时也使舵面故障率成倍增加。对横航向静不稳定的飞翼无人机而言,操纵面故障带来的力矩失衡会严重影响飞行安全,故以升降、方向舵损伤故障为例,提出一种气动为主,矢量推力为辅的控制分配方法;利用二元矢量偏转机构产生矢量推力,补偿损伤执行机构舵效,释放舵面控制裕度,恢复飞机操纵性;在气动舵面损伤的故障下,实现无人机的稳定控制。     

工业三相电弧炉的模型预测控制

将模型预测控制应用于工业电弧炉电极调节系统中,设计了三相电弧炉电极调节系统的模型预测控制器。设计了三相电弧炉预测模型并通过在线滚动优化得到电弧炉电极调节系统最优的控制律。仿真结果表明:该控制算法能有效地抑制弧长扰动,具有较强的鲁棒性,使控制系统获得较好的动态性能。     

考虑螺旋桨动力学模型的临近空间飞艇控制

针对临近空间多螺旋桨组合浮空器存在螺旋桨期望推力与实际推力有偏差、能源利用率低、电机扭矩偏大的问题,在六自由度飞艇动力学模型的基础上考虑螺旋桨动力学模型.该模型直接将螺旋桨系统上的电机扭矩信号作为控制系统输入,建立关于螺旋桨和电机的动力学方程,引入了由于外界扰动、螺旋桨桨盘来流速度不同所引起的螺旋桨推力损失动力学方程.基于非线性状态观测器的反馈控制方法对推力损失进行在线估计,使用李雅普诺夫稳定性理论,保证了螺旋桨和观测器系统的"输入-状态"稳定性.使用提出的方法与传统方法进行对比.仿真结果表明,采用该方法能够降低能耗并且更好地追踪参考位置坐标和欧拉角;较小的电机扭矩能够避免电机过早发生饱和问题.     

深海原油转驳船定位模式及定位能力分析

为了给原油转驳船的动力定位系统设计及设备选型提供技术参考,本文分析了原油转驳船的作业模式,计算了各模式下原油转驳船受到的环境载荷。通过采用远场积分法,获得了不同浪向下原油转驳船的二阶定常波浪力,开展了推进装置推力分配及主推进装置和动力定位推进装置布置研究,并针对原油转驳船推力系统的完整模式和各种失效模式,计算并绘制了原油转驳船作业工况的动力定位能力曲线。计算结果表明:该船的动力定位系统能满足DP-2级别要求,能保证原油转驳船在设计海况下正常作业,可为实际工程中推进定位系统设计提供参考。     

时变故障下四旋翼无人机的自适应容错控制

针对四旋翼无人机执行器部分失效以及遭受外界扰动等问题,提出了一种基于系统输出约束的自适应控制策略,该方法可以实现在时变故障下的姿态跟踪控制问题.结合自适应滑模控制理论和Nussbaum增益函数,设计了一种能够补偿故障损失、适应时变扰动的自适应容错控制器.而且,使用该控制器不需要实时进行故障检测和系统模型的重构.通过严格数学分析证明跟踪误差可以收敛到平衡点的临域内.与其他文献中控制器进行仿真对比,结果验证了所设计控制器在应对突发时变故障时,跟踪误差超调量最小,对期望信号的跟踪效果更优越.     

逆系统方法在飞行控制律设计中的工程应用

在飞控系统设计中,现代非线性控制理论已逐步得到应用,其中逆系统方法的物理概念清晰,参数对应明确,无不确定性算法,容易结合传统经验,易于为工程人员接受。该文将该方法应用于多操纵面飞机的基本控制律设计,从工程应用出发,使用多层分离简化设计,改进了多操纵面的使用策略和分配方法,分析了工程实现中的参数获取。大迎角飞行和自动着陆仿真结果显示,控制律能够协调使用推力矢量和常规舵面,准确控制飞行姿态和航迹;在着陆时能利用大迎角飞行能力显著降低着地速度,缩短滑跑距离;在飞机质量、惯量大幅度变化时,也能准确地控制姿态和轨迹。     

过驱动航天器自适应姿态补偿控制及控制分配

针对过驱动航天器存在执行机构安装偏差及外部干扰问题,提出一种自适应姿态补偿控制策略,应用Lyapunov稳定性理论证明了该控制算法能够在有限时间内实现姿态几乎全局渐近跟踪控制．同时考虑执行机构冗余特性及其控制力矩位置和速度约束,设计最优动态控制分配策略保证控制力矩的平稳性和能量最优．最后将设计的控制器与控制分配策略应用于某型航天器姿态跟踪控制,仿真结果表明该方法对不确定惯量特性具有良好的鲁棒性,对执行器安装偏差与干扰具有较好的补偿控制能力,并验证了该控制分配策略具有较好的能量优化控制能力．     

永磁直线同步电动机直接推力控制系统研究

分析了永磁同步电动机直接转矩控制原理，在此基础上建立永磁直线同步电动机的直接推力控制系统的数学模型，对系统的推力控制和磁链控制进行了理论研究.根据电磁推力及初级绕组磁链的实际值与各自参考值之差，选择合适的电压矢量，实现直线电机直接推力控制.针对整个控制系统中的一些关键环节的实现方法进行了详细介绍，从理论上对直线电机直接推力控制系统的可行性进行了研究.用MATLAB/SIMULINK对整个直接推力控制系统进行仿真，验证所设计的控制系统的正确可行.     

自适应模糊滑模控制裹包机的交流系统设计

针对接缝式裹包机的交流伺服系统控制精度差的问题,提出了采用自适应模糊滑模控制器,控制永磁铁同步伺服驱动系统。仿真和实验结果表明,系统对于参数变化和外面负载扰动的鲁棒性大大提高,而且控制力大为降低。     

永磁同步直线电动机直接推力控制系统研究与仿真

首先建立了永磁同步直线电动机的数学模型，并建立整个控制系统的模型，详细介绍一些关键环节的实现方法，并采用MATLAB／SIMULINK对模型进行仿真，通过仿真结果证明了此模型的正确性，表明了直接推力控制策略具有优良的控制性能．