拦截大机动目标自适应模糊制导律

为了满足拦截高速大机动目标、高精度制导的需要,将制导律设计问题转化为反馈控制问题,基于模糊控制理论,提出了一种解析描述模糊控制规则的新型自适应模糊导引律.该模糊控制器将比例制导律指令及其微分作为模糊控制的输入量,模糊控制规则及模糊推理用解析式表达,易于计算、调整,适合实时在线控制.该导引律能够根据目标加速度和目标速度的变化自适应地改变模糊控制规则,因此具有较强的鲁棒性.对拦截高速大机动目标的大量仿真结果表明,所提出的导引律在脱靶量、拦截时间等指标方面显著优于传统的比例导引律.     

机动高速目标的全向拦截制导律研究

针对机动高速目标拦截制导问题,建立了全向拦截机动高速目标的相对运动方程,推导并设计了能同时进行顺轨和逆轨拦截的全向真比例(OTPN)制导律,无需对目标加速度的估计和增加修正项即可满足对机动目标的拦截制导,能有效避免目标机动参数估计误差对制导精度的影响。数值仿真结果验证了OTPN拦截制导律可有效拦截机动高速目标,同等初始条件下,OTPN在捕获范围、弹道特性、过载变化、总控制量等拦截参数上均优于传统的经典比例、负比例及其扩展制导方案。     

基于非线性Terminal滑模的动能拦截器末制导律设计

滑模制导律由于具有优越的性能而得到广泛关注,其设计的关键是滑模面的选取。传统的滑模变结构制导律通常都选择线性滑动平面,并保证系统到达该平面后跟踪误差渐近地收敛到零,在此过程中对收敛时间没有约束,因此不能满足快速性要求。针对这一问题,可以采用Terminal滑模控制策略,即在滑模面设计中引入非线性函数,使跟踪误差在有限时间内收敛到零。分析了一类非线性Terminal滑模面在应用中存在的问题,针对该问题设计了一种改进形式的非线性Terminal滑模面,并推导了系统从任意初始状态到达平衡状态所需时间的表达式。之后,针对动能拦截器末制导,基于改进方法设计了一种非线性Terminal滑模制导律,仿真结果表明,相对于传统的滑模制导律,所设计的制导律可以满足动能拦截的要求,不仅能够使系统状态在有限时间内收敛,而且脱靶量更小。     

实时数据传输的自适应前向纠错方法研究

针时实时数据传输时服务质量（QoS）的特殊需要，提出一种基于实时传输协议（RTP）的能修复单包丢失的具有自适应特性的前向差错校正法（AFEC）．该方法通过动态调整差错编码参数（差错编码分组长度），跟踪网络拥塞变化，保证传输服务质量．分析推导和实验表明：所用AFEC能够较好地适应网络拥塞变化情况，对丢包具有较强的修复能力，比一般的实时传输前向修复丢包方法具有更高的编码效率和更小的额外带宽需求．     

拦截导弹自适应动态滑模制导

对于平面拦截问题,提出了一种具有强鲁棒自适应性的动态滑模制导律。将目标机动视为一类具有有界扰动的不确定因素,以视线法向上的相对运动速度及其导数构筑滑模切换面,并基于Lyapunov稳定性理论进行制导律的设计,由于采用了动态滑模的思想,有效降低了抖振的影响。理论分析与数字仿真表明该制导律具有优良的弹道特性,可对连续高机动目标进行有效拦截,同时控制结构相对简单,易于工程实现。     

汽车电子节气门的自适应滑模控制

针对非线性系统提出自适应滑模变结构的控制算法,该算法的基本思想是用自适应策略来估计不确定系统的参数,根据估计出的参数值,设计滑模控制器.将这一控制策略应用于汽车电子节气门控制系统的研究中,设计电子节气门控制系统的自适应滑模变结构控制器.通过计算机仿真,验证该控制方案在节气门控制系统中的可行性和有效性.     

基于神经网络的鲁棒自适应滑模迭代学习控制

对一类不确定非线性系统，包括不确定性机器人，提出一种自适应鲁棒迭代学习控制方案，学习控制用于学习周期性的系统不确定性，自适应滑模控制用于抑制非周期性系统不确定性，并且利用RBF神经网络自适应学习系统不确定性的未知上界，对不确定性系统动态和有界输入拢动具有鲁棒性，通过Lyapunov直接方法，确保了对每次迭代闭环系统是一致有界的，并且沿着迭代次数的增加，跟踪误差渐近收敛于零，仿真结果表明了该方案的有效性。     

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。     

一类非线性系统基于滑模原理的模糊自适应控制

针对一灰非线怀系统，设计出了一各自适应控制方案，用模糊逻辑逼近非线性函数，滑模原理及李雅普诺夫函数设计出自适应控制器。然后，用模糊推理进行修正，以克服一般滑模控制具有的抖动现象，保证闭环系统的稳定性和跟踪误差收敛于零的某邻域内。     

一种基于微粒群算法的自适应滑模控制

提出了一种基于微粒群算法的自适应滑模控制方法,把微粒群算法运用于自适应滑模控制器设计中。首先利用一种自适应算法估计系统中总不确定量的上确界,然后利用微粒群算法对自适应滑模控制器的切换参数和自适应参数进行优化调节,在改善系统控制性能和鲁棒性的同时削弱了抖振。仿真研究结果证明了该方法的有效性。     

Stewart液压平台轨迹跟踪自适应滑模控制

Stewart液压平台是一个多输入多输出（MIMO）非线性系统,其耦合运动过程中存在参数不确定性与干扰影响其轨迹跟踪精度,针对此问题,考虑了系统参数的不确定性,利用Backstepping方法结合滑模控制与自适应控制的优点,推导得到系统的多级自适应滑模控制器,以增强系统运行过程中对运动与力的跟踪性能.利用AMESim与MATLAB的联合仿真方法进行验证,与传统基于各缸位置偏差的比例 积分 微分（PID）控制器相比,结果表明,该方法在系统参数不确定所引起的干扰下,能更有效地降低各缸的位置和力的跟踪误差,从而提高了运动平台末端的动态跟踪精度.     

移动机器人非线性前置追踪算法

针对移动机器人跟踪移动目标过程中速度过大问题而提出的前置追踪方法,将机器人导引到目标运动的前方,并沿着与目标相同的方向运动,从而在目标运动轨迹的前方捕获目标,但要求移动机器人的速度低于目标的速度。在建立了移动机器人和目标的前置追踪运动学模型的基础上,根据滑模变结构控制对系统干扰具有鲁棒性的特点,在目标机动加速度未知的情况下,以移动机器人的两后轮线速度为控制变量,提出了一种全局渐进稳定的非线性自适应变结构前置追踪算法。通过移动机器人对机动目标的追踪仿真验证了跟踪算法的有效性。     

HP nonlinear guidance law design based on smooth sliding mode control

To eliminate the perturbation of interceptor detection induced by aerodynamic heating,the head pursuit (HP) guidance law for three-dimensional interception was presented. The guidance law positioned the interceptor ahead of the target on its flight trajectory,and the speed of interceptor was required to be lower than that of the target. On the basis of a novel head pursuit three-dimensional guidance model,a nonlinear guidance law was developed based on smooth sliding mode control theory. At the same time,a special observer was designed to estimate the target acceleration,and a numerical example on maneuvering ballistic target interception verified the effectiveness of the presented guidance law.     

Adaptive Sliding Mode Control for the Excavator Manipulator

挖掘机滑模自适应轨迹控制研究

徐国胜,吕广明,陆念力

（哈尔滨工业大学 机电学院,哈尔滨 150001）

创新点说明：

1） 挖掘机的动力学模型考虑了各机械臂的重量及形状,并给出了动力学各元素的显示表达,

(1)

式中, 为斜对称矩阵,这也是考虑挖掘机形状与重量的表达式所具有的。

2） 滑模控制算法的符号函数采用sigmoid 函数代替,通过李雅普诺夫理论得到自适应控制率,调节切换项比例因子,使之跟踪参数误差导致的输入误差,且消除抖振。

3） 轨迹规划,考虑以定切削角进行整平作业生成铲斗轨迹。

研究目的：

挖掘机技术文档参数与装配实机存在误差,该误差不能得到合理估计,但显然是有界的。由于滑模变结构对于模型误差,负载扰动等具有鲁棒性,对于控制处于复杂工作环境的挖掘机轨迹而言非常适用,但滑模切换项容易引起抖振现象,而切换项又是滑模变结构鲁棒适应性所必要的,一般切换项的比例因子要大于模型误差,才能使整体控制系统稳定。但较大的比例因子引起的抖振也愈剧烈,导致对挖掘轨迹自动控制的效果不够理想,为此,探究自适应算法补偿有界误差项进行解决。

研究方法：

首先建立更加符合挖掘机实际情况的动力学模型,其次将滑模控制引入对挖掘机的轨迹控制中。为了低乃至消除抖振,采用sigmoid函数替代切换项符号函数,并通过李雅普诺夫理论得到自适应控制率,自适应调节切换项比例因子,使之补偿挖掘机技术文档参数与实机参数误差导致的控制输入误差,最后与传统滑模控制进行仿真对比。

研究结果：

自适应滑模控制效果达到或优于传统滑模控制,且消除抖振,切换项能很好地补偿参数误差导致的输入误差。

结论：

采用本文自适应滑模控制算法对挖掘机轨迹控制效果相比传统滑模控制消除了抖振现象,取得良好控制效果。该方法摒弃了传统滑模控制需要建模误差界大小的先验知识,对于有界建模误差的系统均能适用。不需估计挖掘机建模误差,符合挖掘机控制实际。

关键词：动力学;自适应滑模控制;挖掘机

     

一类非线性系统的神经网络鲁棒自适应控制

针对一类单输入单输出仿射非线性系统，提出了一类神经网络鲁棒自适应控制。设计过程中，采用RBF神经网络实现对系统中的未知非线性函数逼近，并考虑到存在逼近误差和外部干扰，采用滑模控制实现了系统的鲁棒控制。最后通过MATLAB仿真，证明了该方法的有效性。     

Modified attitude pursuit guidance law for low-cost missiles using strap-down seekers

Attitude pursuit guidance law is suitable for low cost missiles. A strap-down seeker is used to achieve this guidance law. The additional angles of attack or sideslip caused by wind and by control system are considered as two disturbing factors which make attitude pursuit law impossible. Therefore, general attitude pursuit guidance law did not account for this two disturbing factors, because with those disturbing factors, it is difficult to apply. To solve the problem, the principle of strap-down seeker detecting target is investigated, the mathematical control model is established, then a modified attitude pursuit guidance law which employs the angular correction for those two disturbing factors is presented. It is proved that the modified attitude pursuit guidance law is appropriated to both in the presence of the additional angle of attack or sideslip via the simulations with the mathematical control model and Monte-Carlo method.     

非线性系统的一种变结构自适应控制设计

本文研究了一种含有未知参数非线性系统的变结构自适应控制设计方法,作者首先通过状态反馈和坐标变换将非线性系统变成线性系统,然后将变结构控制与自适应控制结合起来,给出了具有滑动模态的模型参考自适应控制设计方法,从而解决了一类非线性系统的模型跟踪问题。最后应用简单算例证实了该设计方法的可行性。     

Adaptive Sliding Mode BTT Autopilot for Cruise Missiles with Variable-Swept Wings

In this paper, an adaptive sliding mode method was proposed for BTT autopilot of cruise missiles with variable-swept wings. To realize the whole state feedback, the roll angle, normal overloads and angular rates were considered as state variables of the autopilot, and a parametric sliding mode controller was designed via feedback linearization. A novel parametric adaptation law was put forward to estimate the nonlinear timevarying parameter perturbations in real time based on Lyapunov stability theory. A sliding mode boundary layer theory was adopted to sroooth the discontinuity of control variables and eliminate the control chattering. The simulation was presented for the roll angle and overload commands tracking in different configuration schemes. The results indicated that the controlled system has robust dynamic tracking performance in condition of the large-scale aerodynamic parametric variety resulted from variable-swept wings.     

卫星姿态调节的自适应滑模控制器设计

针对刚体卫星的姿态调节问题,提出了一种自适应滑模控制器设计方法.在卫星转动惯量参数存在不确定性时,设计了基于李亚普诺夫方法的自适应滑模控制律,实现了对惯量参数的实时辨识.同时为克服滑模控制中控制量存在的固有的抖振问题,又提出了采用双曲正切函数代替符号函数的控制方案.最后对卫星姿态控制系统进行了仿真研究.结果表明,所设计的控制方案在实现姿态调节控制的同时,完成了对卫星转动惯量的辨识,并有效地抑制了外部扰动.