基于自抗扰控制的空间飞行器姿态控制研究

空间飞行器姿态控制的主流方法是基于经典控制理论的,但它要求建立对象精确的数学模型。当对象模型不精确或是具有非线性、时变特性时,经典控制方法将很难满足实际的设计要求。在分析了空间飞行器姿态运动特性的基础上,引入自抗扰技术,设计了两种姿态控制系统,并将两者的结果进行对比,验证了自抗扰控制方法的有效性,同时指出了在实际应用中需注意的问题。     

空天飞行器姿态运动的模糊滑模鲁棒控制研究

针对空天飞行器(ASV)的姿态系统的非线性、强耦合和不确定性,提出了一种分散模糊滑模变结构控制方法.首先基于反馈线性化方法将ASV姿态系统解耦成3个独立的子系统;然后应用模糊滑模变结构控制方法分别设计了各子系统的姿态控制器.通过结合模糊控制与滑模变结构控制,有效抑制了ASV姿态系统的建模误差以及外部干扰.理论分析和仿真研究表明,所提方法具有控制精度高、鲁棒性强、便于工程实现等优点.     

滑模变结构控制在平流层飞艇姿态控制中的应用

为了较好地控制平流层飞艇的姿态,将滑模变结构控制方法和PID控制方法应用于平流层飞艇的姿态控制设计中,该飞艇模型具有参数静不稳定性。首先,以平流层飞艇平台为研究对象,建立了飞艇的六自由度线性动力学方程。然后,结合滑模变结构控制律和经典控制方法,设计了飞艇姿态控制的滑模控制器和PID控制器。最后,通过数据仿真,得出了较好的姿态控制效果,并对两种控制方法进行了对比分析。仿真结果表明,滑模变结构控制可以作为平流层飞艇平台姿态控制的研究方法,能够较好地控制飞艇的姿态。     

高超声速飞行器积分型 Terminal 滑模控制设计

针对高超声飞行器模型参数不确定和外界干扰对姿态控制的影响,基于高超声速飞行器俯仰通道控制系统,提出一种新的 Terminal 滑模姿态控制方法。通过引入一阶滤波器,结合反演法,克服原来幂次形式引起的最终控制奇异问题;并通过设计的干扰观测器实时观测未知干扰,补偿控制器性能,应用 Lyapunov 稳定性理论严格证明了系统的稳定性,从而保证 Terminal 滑模控制器能有效提高系统动态特性。在气动参数标称与拉偏的情形下进行高超声速飞行器数字仿真,仿真结果说明干扰观测器能快速跟踪干扰,且所设计的 Terminal 滑模控制可以满足飞行器高精度的控制要求。     

隧道波导环境中旋翼飞行器姿态控制方法研究

目前研究的旋翼飞行器姿态控制方法在隧道波导环境下控制精度较低,鲁棒性较差。为了解决上述问题,针对隧道波导环境研究了一种新的旋翼飞行器姿态控制方法。分析狭窄隧道环境下旋翼飞行器湍流的形成,研究飞机在飞行器湍流形成过程中的层流失稳、转捩与进入湍流发展状态。确定雷诺数,计算旋翼飞行器转捩位置,根据紊流尺度得到雷诺数。采用PCS对偏航通道、俯仰、滚转进行姿态控制,使旋翼飞行器可稳定、安全飞行。实验结果表明,研究的旋翼飞行器姿态控制方法具有较强的分析系统动态性能的能力,可以在隧道波导环境中保持良好的控制性能的能力,提高了鲁棒性。     

新型涵道无人飞行器基本控制律设计

本文基于新型涵道无人飞行器基本控制律设计,采用了涵道飞行器低速构型的增稳、姿态控制等内回路以及高度和位置控制等外回路的设计,并且借助仿真平台,完成飞行器基本稳定控制与姿态变换动作,使无人飞行器各通道达到稳定控制效果,最终完成其基本控制律的设计.     

多旋翼飞行器单参数自抗扰姿态控制器

针对小型多旋翼无人机在飞行时,存在风力扰动和电机振动等振源造成的机身振动,使得传感器噪声增大导致飞行不稳定,以及结构不确定和外扰大造成的调参复杂等问题,对传统自抗扰控制器进行优化.在传统频域滤波器基础上大幅降低角加速度中频噪声,补偿传感器及滤波器延时,快速跟踪大扰动.此外,引入tansig()误差反馈函数,对观测器的参...     

基于鲁棒积分的四旋翼飞行器姿态控制

针对四旋翼飞行器姿态控制过程中广泛存在的外部干扰和参数不确定性,提出了一种基于鲁棒符号误差积分(RISE)的四旋翼姿态控制策略。通过一个模型前馈控制项实现精确的模型补偿,抵消模型非线性影响,以及一个鲁棒积分反馈项,有效抑制系统模型不确定性。设计的控制器在参数不确定性、外部干扰、噪声存在的情况下,实现了四旋翼飞行器精确姿态跟踪。基于Lyapunov理论的稳定性分析验证了所设计控制器的收敛性。最后设计大量仿真和对比试验说明该姿态控制方法的有效性和鲁棒性。     

高超声速飞行器鲁棒预测滑模姿态控制方法

针对高超声速飞行器(HSV)在巡航段飞行时模型参数不确定和干扰的问题,提出了HSV鲁棒预测滑模姿态控制方法,由系统实际输出值与参考轨迹的误差设计滑模面,引入预测函数对误差进行预测可得未来时刻的滑模面,再利用改进的滑模趋近律设计快慢回路控制器.该方法能使HSV在参数不确定和有干扰的情况下,保证姿态系统稳定,精确跟踪指令信...     

卫星姿态的模糊控制研究与物理仿真

随着空间技术的发展,现代卫星的姿态控制面临着挠性附件对本体姿态的耦合作用,精确的数学模型越来越难以建立.采用模糊控制的方法,用动量飞轮作为执行机构,对卫星的姿态控制进行了单轴物理仿真,与传统控制方法相比模糊控制更适用于非线性大延迟系统,可使卫星姿态在参数交化与外部干扰情况下具有较好的姿态稳定度与精度.     

模糊滑模变结构控制技术的应用研究

针对包含非线性和不确定性的坦克炮控系统,提出了一种基于模糊控制的滑模变结构控制器的设计方法。首先采用极点配置的方法确定了等效控制,再通过应用带有切换增益的鲁棒反馈控制来保证滑模到达条件,然后,利用模糊调节策略来加速到达滑动模态区并削弱抖振。本文所提出的模糊逻辑的应用是一种可计算的智能方法,针对工程问题,具有精确表达式的调整过程,使得控制策略的调整变得更加容易实现。通过仿真结果可以看出,系统得到了更好的性能指标,并且削弱了抖振。系统响应的快速性和鲁棒性都得到了提高。     

遗传算法在弹头姿态控制系统优化设计中的应用

弹头姿态控制系统是弹道导弹弹头控制技术的重要组成部分,但由于系统中明显包含非线性环节,所以造成设计时系统优化困难.为解决设计中的非线性问题,引入了PD控制,并根据系统的性能及特点,提出了相应的遗传算法及其适应度函数,对PD参数进行整定,最后基于遗传算法对弹头姿态控制系统进行了全面设计和仿真.从仿真结果看,引入算法后,系统控制效果良好,完全满足系统控制要求,达到了系统优化设计.     

利用GPS确定运动载体姿态的方法研究

介绍了GPS测量运动载体姿态的基本原理,并基于NovAtel DL型非专业姿态测量GPS接收机进行了实验,给出了GPS姿态测量的初步结果。     

变结构控制在空间光通信PAT系统中的应用

基于离散指数趋近律和被控对象离散化模型设计了空间光通信的瞄准、捕获和跟踪系统(简称PAT系统)的变结构控制器,通过改变趋近律的参数,消除了系统的抖振现象,使得在滑模方式下系统收敛于平衡点,从而实现了系统远远高于经典频域法对动态目标的跟踪精度。仿真结果表明在跟瞄性能方面变结构控制跟踪动态目标的跟踪精度比经典控制提高了两个数量级,证实了该设计方法的可行性。     

网络遥操作机器人系统模糊变结构控制研究

针对网络遥操作机器人系统在实际应用中存在时延可能导致系统不稳定且难以控制的问题,通过对系统动力学建模和时延下系统理想性能分析,设计了一种新型的模糊滑模控制方案,在该方案中主机械手采用阻抗控制而从机械手采用模糊变结构控制。仿真结果表明,该控制方案能有效地抑制变结构控制中的抖振,系统能较好地实现位置比例跟踪和力比例跟踪。     

基于垂直陀螺的无人机纵向姿态控制技术研究

为了有效的减少飞行控制系统配置,降低成本,本文提出了基于垂直陀螺的无人机纵向姿态简化配置控制方案,分析了纵向姿态简化配置控制方案的理论依据。针对该简化配置特性,以某小型无人机为分析对象,采用简化配置方案设计了相应的纵向姿态控制律,并通过采用重心后移降低稳定性对控制系统鲁棒性进行验证,分析了对简配控制方案的适用对象特性和控制效果。     

太阳帆航天器姿态控制滚转轴稳定机设计

针对一种具体的由支撑臂支撑、方形帆面形式的太阳帆航天器,介绍了质心偏移类、帆面转动类两大类姿态控制机构,并分析了其优缺点,对其适用的姿态控制滚转轴稳定机进行了设计。在构型设计、材料强度、结构强度、质量优化、控制精度等设计约束条件下,围绕滚转轴稳定机转杆长度关键设计参数,通过分析长度角度制约关系、几何计算、帆面有限元非线性静态建模仿真验证、伸展臂弯曲受力有限元建模仿真验证给出了转杆长度值的优化设计结果为1.2 m,并以此为依据结合功率、转速公式计算选取了合理的极限转速取值为20.83(°)/s。给出了一种滚转轴稳定机转杆长度优化设计思路,为太阳帆航天器姿态控制方案设计提供了关键设计参数与设计约束条件,优化设计结果对实际工程应用具有一定参考价值。     

基于标准系数法的飞机俯仰角控制参数优化

基于标准系数的应用研究结果,对某飞机俯仰角回路进行了标准系数法的设计,给出系统控制器参数.在此基础上,利用Simulink Design Optimization模块,对控制系统参数进一步优化.仿真结果表明标准系数法结合SimulinkDesign Optimization优化对俯仰角系统设计是有效的,而且降低了工作量,提高了工作效率.