滑模观测器和比例积分的超机动动态逆控制

研究了一种基于Super-twisting算法的滑模观测器和比例积分的超机动飞机动态逆控制方法。首先分析考虑推力矢量下的超机动飞机非线性特性,建立飞机非线性仿真平台;然后在快回路中针对飞行环境下外部直接干扰力矩,采用Super-twisting算法的滑模观测器估计干扰力矩,设计补偿控制律进行干扰抑制;慢回路中采用经典的比例积分控制弥补由非线性对消引起的系统逆误差;最后对设计的控制律进行大迎角下的"眼镜蛇"机动。仿真结果表明,设计的控制律使超机动飞机具有良好的快速性和稳定性。     

飞行仿真中机动指令跟踪器的设计

计算机自动飞行仿真中,由基于飞机质点动力学模型的机动指令生成器生成三自由度控制指令;为了将指令运用于控制飞机六自由度全量模型,从而较好地实现指令控制飞行,需设计机动指令跟踪器。对机动指令跟踪器的设计原理进行了分析;并采用经典的根轨迹法对跟踪器进行了设计。仿真结果表明,该方法设计的指令跟踪器,对于航路飞行仿真可以获得良好的控制效果。     

数理科学与基础理论

0103389机动弹头姿态解耦控制方法研究[刊]/范胜林//南京航空航天大学学报.—2000,32(5).—516～521(E)对大机动弹头再入飞行段姿态稳定控制系统的设计问题进行了分析与研究。根据飞行控制要求,考虑了影响较大的气动力和气动力矩因素,建立了一个完全表征大机动情况下弹头运动的非线性动力学模型。然后采用非线性解耦控制理论设计了机动弹头的姿态控制系统。仿真结果表明,该方法能够保证系统良好的稳定性能。参2     

超机动飞行快回路的自适应模糊滑模控制

针对超机动飞行快回路的不确定非线性模型,提出了一种利用自适应模糊滑模控制器算法。在所得的最终控制信号中,采用模糊逻辑系统来逼近未知系统函数和开关项;所设计的鲁棒自适应律用来减小逼近误差,从而有效降低抖振。仿真结果表明,所设计的控制律能在过失速机动条件下控制飞机跟踪指令飞行,确保系统具有良好的动态和稳态性能,而且控制器具有很强的鲁棒性。     

歼击机大范围战术机动飞行控制律设计与仿真

提出了一种新型的自组织模糊控制方法，该方法对系统内部参数的剧烈变化具有很强的适应性，文中以某型国产飞机的对象，采用飞机六自由度非线仿真模型，在一个较大的飞行包线范围内，用模糊控制方法对飞机机动飞行的控制律进行设计，取得了良好的控制效果，并提供了部分仿真曲线。     

最优滑模飞行控制系统的设计与仿真

针对机动飞机按时标分离原则可分为快慢两个子系统而形成两环控制结构的特点，提出了最优滑模飞控系统的设计。外环控制器的设计采用基于依赖状态的Riccati方程最优控制器，用以产生最优滑模面，以保证整个飞控系统具有一定的性能鲁棒。内环控制器设计时采用滑动模控制以减小飞控系统对参数变化、模型误差、外部干扰敏感，具有一定的稳定鲁棒性。最后对机动飞机作大机动仿真，仿真结果表明该飞控系统是有效的。     

基于自抗扰技术的四旋翼姿态解耦控制方法

针对小型四旋翼飞行器姿态控制问题,基于姿态非线性耦合数学模型,设计了一种自抗扰姿态控制器。引入自抗扰控制技术,介绍了自抗扰控制器结构,包括安排过渡过程,扩张状态观测器以及非线性状态误差反馈。针对模型非线性耦合特点,介绍了多变量系统的自抗扰解耦控制原理,并设计了一种自抗扰姿态解耦控制器。基于Simulink搭建仿真模型进行了仿真。参数整定及仿真结果表明,所设计自抗扰控制器具有强鲁棒性、抗干扰性,系统具有良好的动态性能和稳态性能,对非线性耦合系统能有效地控制。     

PID神经网络在飞控解耦中的仿真研究

在进行飞行控制律设计时,为了获得好的控制品质,有必要对各输出量进行解耦,并且使控制器能根据被控对象动力学特性的改变而自适应调整。为此,介绍了两种PID神经网络解耦控制结构和一种神经网络辨识器,并分别给出了PID神经网络解耦控制器和辨识器的前向算法及反向传播算法;最后分别应用两种解耦方法针对飞机横侧向线性模型进行计算仿真,得到了两种解耦结果;证明了PID神经网络解耦控制的有效性,并比较了两种结构的优缺点。     

超机动飞机的数学建模与运动仿真

研究了基于六自由度十二状态的非线性飞机数学模型,通过考虑推力矢量对飞机气动力和力矩的影响对原有模型进行改进,建立了采用推力矢量技术的飞机数学模型。根据建立的模型进行超机动飞机的操纵控制,通过计算机实现三维仿真。仿真结果证明了文中设计的飞机数学模型是合理有效的。     

基于LabWindows/CVI的飞机燃油系统的虚拟仿真

对飞机燃油系统各部分的组成、原理及作用进行系统的分析。通过分析飞机燃油系统的基本组成与基本原理,利用LabWindows/CVI作为仿真工具,对该系统所控制的加油控制、供油控制、输油控制、放油控制等工作过程进行虚拟仿真。最终完成了飞机燃油系统操作显示界面和燃油系统工作过程的实现,实现了加油、供油、输油、放油等控制环节的仿真。论文结合实际的工作原理和相关参数,对燃油系统的不同功能进行了动态仿真,仿真结果表明,该仿真系统能比较真实地反映飞机燃油系统的实际工作过程,结果与实际状况基本吻合,效果良好。     

基于dSPACE的三相PWM整流器最优控制

PWM整流器系统通常采用双闭环控制。其电流环为一多输入多输出强耦合的系统,普遍应用PI调节器结合前馈解耦的方法。本文针对电流环的特点,设计了LQR调节器,进一步提高了控制系统的性能。本文选取id,iq作为系统状态变量,建立PWM整流器电流环的系统状态方程,通过求解Riccati方程得到所求控制器。搭建了基于dSPACE...     

三相PWM整流器的前馈解耦控制与仿真研究

基于前馈解耦控制策略,研究了三相电压型PWM整流器的建模与控制问题。首先,在d-q旋转坐标系下建立了三相电压型PWM整流器的数学模型,给出了三相电压型PWM整流器的双闭环控制结构,按此方法确定了电压、电流PI调节器的设计方法。仿真结果表明该方法能使所设计的PWM整流器运行于单位功率因数,输出的直流电压稳定在期望值且具有快速的动态响应,满足了设计要求。     

基于SimMechanics的三平移并联解耦机器人控制系统仿真

在针对一种全转动副三平移并联解耦机器人进行了研究,在运动学正解和逆解分析的基础上讨论了其运动学特性,并应用SimMechanics仿真平台对并联机器人的控制策略进行了研究。该机构由三个相同形式的支链构成,连杆与连杆之间,连杆与基座之间均为转动副连接,动平台只做三个方向的平移运动。通过对建立的Matlab/SimMechanics并联机器人模型进行仿真,验证了机构运动学分析的正确性。最后设计了PID控制器,实现了对动平台轨迹的控制。研究结果表明,此建模方法和控制方案是可行的,为并联机构的建模、控制提供了借鉴和参考。     

一种新颖的基于内模电流控制的矢量控制系统

无速度传感器矢量控制系统中存在两个关键性的问题，即速度辨识的稳定性问题和控制器结构问题。本文提出一种新型的基于模型参考自适应的内模电流控制的矢量控制系统。首先，利用MRAS理论，保证了速度辨识的全局稳定性。然后通过内模控制实现动态解耦，克服了PI控制不能动态解耦和其他解耦方法中对参数敏感的问题。仿真结果表明：系统对参数变化具有较强的鲁棒性，取得较好的解耦效果和系统控制性能。     

非线性反馈线性化方法在轮式移动机器人的应用

给出一种轮式移动机器人系统的受非完整约束的动态模型。基于此模型应用了非线性反馈精确线性化方法进行了机器人路径跟踪控制系统设计。经过输入输出反馈线性化后,系统实现了解耦和线性化,然后用配置极点的方法对变换后的线性系统进行了设计。仿真结果表明,用反馈线性化设计的机器人系统具有良好的性能。实验结果证明了上述方法的有效性。     

直接力/气动力复合控制导弹通道耦合特性分析及其解耦控制

建立了复合控制空空导弹俯仰/偏航两个通道间的耦合近似线性动力学模型.仿真分析了主要耦合因素对导弹动态特性的影响,同时基于输出反馈特征结构配置解耦控制算法对其进行解耦,对比仿真结果,说明该算法对于参数变化不明显、干扰不大的系统解耦效果比较好,下一步需要研究具有强鲁棒性的复合控制解耦算法.     

三相电压型PWM整流器控制策略的研究

为了减小用电设备对电网的谐波污染和提高自身的功率因数,PWM整流器的应用越来越广泛。文中根据PWM整流器在两相同步旋转坐标系下的数学模型,运用矢量控制的思想,实现了有功和无功的解耦控制。试验结果表明,控制方法具有响应速度快,稳态性能好,整流器接近单位功率因数运行,可显著抑制谐波对电网的干扰,改善电网运行品质,节约能源。     

基于模糊控制的计算机控制实验平台的设计

为加强计算机控制实验和自动控制理论实验的结合,提高教学实验水平,选择工业生产和科学实验中的重要物理量温度作为被控制量,而模糊控制是目前应用较为广泛、设计简单且在温度控制中取得了较好的控制效果的控制方法,为此开发了基于模糊控制的计算机控制实验平台。论文设计了基于PC机一单片机的分布式温度实时控制系统,根据温度控制系统的特点,给出了温度控制系统模糊控制器的实现方法,实验平台具有硬件透明、软件开放等特点,且模糊规则修改灵活方便,适合于学生实验使用。     

基于SPWM逆变器控制系统的建模与仿真

在双环控制中,为了获得更好的控制效果,逆变器要实现状态反馈解耦。文章在状态反馈解耦的基础上,首先建立了SPWM数学模型,接着对提出的两种控制方案进行了比较,通过分析指令传函的动态跟踪性能和扰动传函的扰动抑制能力,选择了负载电流解耦的电感电流反馈,它是控制效果较好的一种方案,最后对所选的控制方案进行了系统仿真,结果表明输出电压波形质量高,动态响应好,扰动抑制能力强。     

Control of a 2-DOF ultrasonic piezomotor stage for grommet insertion

The treatment of a common disease called “Otitis Media with Effusion (OME)” involves the surgeon inserting a grommet in the eardrum to bypass the Eustachian tube for draining fluid when medication fails. In this paper, a novel device for myringotomy and grommet insertion is first designed and introduced. Due to the advantages of high precision and fast response, a 2-DOF ultrasonic piezomotor (USM) stage is chosen to provide the motion sequences of the device, especially a precise path tracking during the grommet insertion. This paper briefly presents the mechanical design of the device and the configuration and control of the 2-DOF USM stage. The model of the USM consisting of a linear and nonlinear term is built. A PID controller is used as the main controller and tuned with the help of LQR technique. Since there are nonlinear dynamics caused by friction and hysteresis existing in the system, a nonlinear compensation including a sign function and sliding mode control is designed to reject the nonlinearity. Moreover, a decoupling controller is designed to eliminate the coupling effects between the two USM stages. The experimental results show that the LQR-assisted PID controller with compensation can achieve very good system performance and the decoupling controller can further improve the performance.