基于变结构控制的反鱼雷鱼雷导引律

反鱼雷鱼雷（ATT）作为现代海战中的重要反鱼雷武器越来越受到世界各国的重视,由于ATT攻击的目标是来袭鱼雷而不是舰艇,相比之下,ATT对付目标的尺寸小、机动性好,传统导引律已经无法满足ATT的要求。鉴于此,提出基于变结构控制的反鱼雷鱼雷导引律,该导引律以航向角作为控制量,降低了ATT发动机设计要求,所需模型参数少,并且模型参数能够自适应调整,理论推导和仿真表明：该导引律对模型参数及环境干扰具有很强的鲁棒性,弹道稳定平滑,具有较高的命中精度。     

舰载反鱼雷鱼雷作战效率仿真研究

研究舰艇对抗性,有效拦截来袭鱼雷的问题,为提高舰载反鱼雷鱼雷拦截来袭鱼雷的作战效率,根据反鱼雷鱼雷典型作战态势建立了鱼雷弹道模型、自导检测模型以及舰艇规避模型,定量分析了影响反鱼雷鱼雷拦截概率的主要因素,运用Matlab工具,模拟了反鱼雷鱼雷作战过程.仿真结果表明,射击距离和报警舷角对反鱼雷鱼雷拦截概率有较大影响,提高对来袭鱼雷的定位精度,增加反鱼雷鱼雷自导作用距离、自导扇面角可以有效提高反鱼雷鱼雷拦截概率,可为反鱼雷鱼雷的设计与研制等方面提供参考.     

一种非线性优化控制方法及其在鱼雷控制中的应用

提出了一种带优化修正函数的非线性ＰＩＤ控制器设计方法,通过对控制器参数离线寻优,并对修正函数在线优化调整,可用它设计出性能优良且易于工程实现的控制器,然后用地为某型鱼雷非线性系统设计了弹道深义控制器并在各种人水条件下进行了仿真研究,仿真表明,所设计的鱼雷非线笥弹道深度控制系统具有良好的动、静态特性,且对鱼雷人水条件的变化具有较强的适应性。     

主旋翼升力和机身姿态受限的模型直升机非线性控制

针对主旋翼升力和机身姿态受限的6自由度模型无人直升机的轨迹跟踪控制问题设计了一种非线性控制器.在控制器设计过程中,直升机的数学模型被简化为三个子系统: 姿态子系统,纵-侧向子系统和高度子系统,所设计的控制器由针对这三个子系统的子控制器组成.纵-侧向和高度子控制器基于双曲正切函数进行设计,以保证满足受限条件; 姿态子控制器利用反步法设计,使得机身姿态能够跟踪纵-侧向和高度子系统的虚拟控制.本文在理论上证明了闭环系统跟踪误差最终有界,并且控制器满足受限条件.仿真结果证实了所设计控制器的性能.     

无人水下航行器发射鱼雷可行性仿真分析

为分析无人水下航行器在低速浅水情况下发射鱼雷的可行性,对鱼雷发射后的初始弹道进行建模仿真,通过和鱼雷试验数据进行比对,确定仿真方法正确可行.结合无人水下航行器的性能,分析鱼雷管制舵角和发射速度对初始弹道的影响,确定合理的发射参数.然后绘制鱼雷冲角、俯仰角和速度的变化曲线,分析鱼雷姿态,确保结论的正确性.仿真结果表明在合理设置发射参数的前提下,鱼雷航行姿态正常,鱼雷初始弹道能够满足发射要求,鱼雷从无人航行器发射是完全可行的.     

基于ARM的鱼雷控制平台研制

针对鱼雷控制变量多、算法复杂、同步要求严格、计算量大和通讯任务重等问题,以ARM处理器为主控芯片,通过理论分析和实验验证完成了基于嵌入式框架的控制平台设计,通过自顶向下的设计方法,确定了整体设计方案,实现了外部接口,并完成了各个子模块设计,最终完成了基于中断方式的硬件设计及软件设计。经系统联调,结果表明,鱼雷具有精度高,稳定性好等优点,完全满足系统设计的要求。     

反鱼雷鱼雷武器系统作战效能评估方法

为实现反鱼雷鱼雷武器系统（Anti-Torpedo Torpedo Weapon System,ATTWS）作战效能评估,根据ATTWS的特点,建立了ATTWS作战效能评估体系,提出了一种基于云理论的评估方法,利用云模型和转换函数对评估指标进行分析,提出用加权偏离域表示ATTWS状态,并评估ATTWS作战效能。算例及结果分析表明,该方法可行有效,较好地解决了ATTWS作战效能评估中的问题。     

水上无人机自主着水控制系统设计

针对水上无人机在高海况下的着水问题,本文在分析了不同着水阶段特性的基础上,提出了一种自主着水控制系统设计方案.该方案将整个系统分为速度控制子系统和姿态控制子系统.速度控制子系统包含速度动态逆控制器和油门切换模块,姿态控制子系统包含海浪滤波器俯仰角反步控制器、高度PID控制器、俯仰角切换模块和T-S模糊推理模块.其中,海浪滤波器能有效滤除受扰姿态角中的海浪高频扰动,避免了着水之后舵面的频繁抖动;俯仰角反步控制器采用指令滤波的反步法设计,有效缓解了高海况下的舵面饱和问题.最后,在不同海况条件下进行了仿真.仿真结果表明所设计的控制系统具有良好的控制性能.     

反鱼雷鱼雷制导仿真方法研究

在复杂大系统分析研究中，需要将研究对象分解为多个相互关联但相对独立的个体进行研究，这样既能够表现个体的特性，又能反映个体特性与总体性能的相互关系。基于VC的多线程具有同步与通信等特点，是描述和分析复杂系统的有效方法。该文介绍了多线程同步与通信的基本原理与实现方法，并以反鱼雷鱼雷(ATT)制导系统为应用对象，详细讨论了多线程在ATT、来袭鱼雷和指挥舰艇中进行多平台仿真的实现方法，研究结果表明多线程在解决复杂大系统仿真问题中具有有效、灵活等特点。     

鱼雷模拟训练器的设计与实现

介绍了由单片机控制的鱼雷模拟训练器的功能及软、硬件设计。     

基于协同防御的水下拦截组合制导

根据我方舰艇、水下拦截器和来袭目标的作战特性,提出一种舰艇与水下拦截器协同对抗来袭目标的组合制导策略。该策略在三方运动关系基础上,得出视线制导的相互约束关系,将优化控制与海战博弈相结合,建立协同防御微分对策模型;根据水下拦截器的反馈控制回路,采用伴随原理求解终端问题的方法,进行具有协同特性的最优导引与微分对策制导律设计。对两种拦截制导效果进行性能比较,表明基于协同防御的最优导引与微分对策制导组合制导控制系统对水下拦截器的机动性能要求低,能有效完成拦截,具有较强的鲁棒性。     

A Novel LQG Controller of Active Suspension System for Vehicle Roll Safety

To improve vehicle roll safety during steering operation at high running speed, a new design approach for Linear Quadratic Gaussian (LQG) controller of active suspension system is proposed. Key steps of the new approach are as follows: 1) The front axle steered angle is written into a differential equation in accord with the minimum phase system and combines with the original system into the augmented system equation; 2) positive infinitesimals respectively including controls are added to the index; Thirdly, weights of the evaluating indicators of the LQG controller are determined by using analytic hierarchy process (AHP) and normalization methods based on vehicle motion statistics under the double-lane change maneuver as the typical steering maneuver. Performance comparisons are implemented between the active suspension system and the passive one under the double-lane change, slalom and fish-hook maneuvers. Results verify that the active suspension system with the proposed controller can achieve better vehicle roll safety and has a good adaptability under different steering maneuvers.     

前轮驱动自行车机器人定车运动的鲁棒控制实现

针对一种前轮驱动的自行车机器人,研究其在具有内部结构参数和外部环境不确定性因素下实现原地定车的控制方法;给出基于Lagrange方法的定车运动简化力学模型;提出以欠驱动的车架横滚角为输出,将有驱动的前轮转角作为系统内部动态考虑的鲁棒控制器;仿真结果表明,控制器可以实现快速稳定的定车,并且对系统50%的结构参数误差、幅值为1N.m正弦干扰力矩和幅值为10N.m的脉冲干扰力矩体现了较强的鲁棒性;物理样机实验进一步证明,控制器可以在凹凸不平的地面环境、传感器数据不精确及脉冲干扰力矩下实现±3°车架倾角范围的定车运动。     

基于MATLAB模糊控制器的预测跟踪控制仿真分析

该文主要针对空间飞行器大角度机动调整的姿态控制方面的问题，从空间飞行器的动力学模型出发，讨论了利用强跟踪滤波进行无控预报的预测技术，以及以此预报信息对空间飞行器大角度机动调整进行姿态解耦的控制技术。同时，在预测控制中发现：姿态角跟踪路径的指数衰减因子随着其偏差不同及时调整时，控制系统收敛较快。因此，进一步讨论了利用NATLMB模糊控制器来调整预测控制的指数衰减因子的模糊预测控制方法。通过仿真计算，该方法具有收敛快，稳定性高等特点。     

基于DSP的飞行器大角度机动控制实验技术研究

讨论了空间飞行器大角度机动控制实验平台的实现方法,并给出了硬件系统原理框图和软件的设计流程图;采用变结构控制算法,设计了基于反作用飞轮的大角度姿态机动控制器,并进行了不同角度下的闭环姿态机动控制实验,实验结果验证了该实验平台设计的可行性,对空间飞行器大角度姿态机动的研究提供了一个较好的实验平台.     

Position control of very lightweight single-link flexible arms with large payload variations by using disturbance observers

In this article, a robust control scheme for trajectory tracking of very lightweight single-link flexible arms is discussed. Since the payload is one of the most variable parameters in a manipulator, the control is designed to achieve an accurate tracking of the desired tip trajectory for any value of the robot tip mass, or even for a tip mass changing during the maneuver. The proposed controller also guarantees stability for small uncertainties in parameters such as stiffness or motor friction. In addition, the effect of spillover on the performance of the controlled system is analyzed, and it is proven that stability and a good performance are preserved independently from the non-modeled high-order dynamics. The control scheme is based on a two nested loops structure. Each of these loops implements a Generalized Proportional Integral (GPI) controller. Moreover, the outer loop includes a disturbance compensation term based on a disturbance observer, which achieves the required insensitivity to payload changes. The theoretical analysis is supported by an extensive set of numerical simulations which shows controlled system response when variations in the robot payload, or dynamics neglected in the controller design, are considered. Finally, some experiments have been carried out in order to test the performance of the tip trajectory tracking of the proposed control system.     

Vision-based hybrid control scheme for autonomous parking of a mobile robot

This paper presents a novel vision-based hybrid controller for parking of mobile robots. Parking or docking is an essential behavioral unit for autonomous robots. The proposed hybrid controller comprises a discrete event controller to change the direction of travel and a pixel error-driven proportional controller to generate motion commands to achieve the continuous motion. At the velocity control level, the robot is driven using a built-in PID control system. The feedback system uses image plane measurements in pixel units to perform image-based visual servoing (IBVS). The constraints imposed due to the non-holonomic nature of the robot and the limited field of view of the camera are taken into account in designing the IBVS-based controller. The controller continuously compares the current view of the parking station against the reference view until the desired parking condition is achieved. A comprehensive analysis is provided to prove the convergence of the proposed method. Once the parking behavior is invoked, the robot has the ability to start from any arbitrary position to achieve successful parking given that initially the parking station is in the robot's field of view. As the method is purely based on vision the hybrid controller does not require any position information (or localization) of the robot. Using the Pioneer 3AT robot, several experiments are carried out to authenticate the method. The experimental system has the ability to achieve the parking state and align laterally within ±0.5 cm of the target pose.     

基于自适应模糊PID的UCAV姿态控制

针对UCAV刚体六自由度模型非线性强耦合的特点,结合专家经验设计了一种自适应模糊PID姿态控制方法。利用小扰动原理对UCAV非线性模型线性化,得到了纵向和横侧向通道的状态空间表达式,实现了纵向和横侧向通道的解耦。针对纵向通道的俯仰角和速度以及横侧向通道的滚转角对设计的自适应模糊PID控制器进行了仿真验证,结果表明该控制器具有较快的响应速度和较高的稳定性,能够有效控制UCAV实现预期姿态。     

基于大数据聚类分析的爬壁机器人位姿定位控制系统设计

为提高爬壁机器人运动位姿精准度与稳定性,解决现有位姿定位控制系统存在的控制效果不佳的问题,利用大数据聚类分析技术,通过软、硬件结构的设计,实现爬壁机器人位姿定位控制系统的优化。改装爬壁机器人位姿传感器、爬壁机器人驱动元件、爬壁机器人位姿定位控制器的内部连接结构及工作方式,扩大系统存储器的存储空间,通过系统电路的连接完成硬件系统的设计。根据爬壁机器人的组成结构和工作机理,建立机械结构与运动模型。在构建模型下,采集爬壁机器人实时运行数据,利用大数据聚类分析技术处理初始采集数据,判定爬壁机器人的当前位姿。规划爬壁机器人位姿及关节轨迹,结合当前爬壁机器人的运行数据,计算爬壁机器人位姿定位控制量,在控制器的约束下,实现爬壁机器人位姿定位控制功能。通过系统测试实验得出结论：通过设计位姿定位控制系统的应用,爬壁机器人样机的足端轨迹控制误差、关节角度控制误差和占空比控制误差均低于预设值,即设计系统具有良好的位姿定位控制效果。