空间飞行器大角度姿态机动控制能量优化

空间飞行器姿态控制系统以开关式小推力器为执行机构, 为实现该飞行器在执行Rest-to-Rest大角度姿态机动任务的过程中消耗燃料最小化,从姿态控制律设计和姿态机动指令设计两方面出发进行能量优化.首先, 给出了空间飞行器6个脉冲式姿控发动机布局, 建立了用四元数描述的空间飞行器大角度姿态机动非线性控制系统的数学模型.在此数学模型的基础上,设计了一种空间飞行器三轴大角度姿态机动非线性PD控制律,并用Lyapunov方法证明了非线性姿态控制系统的稳定性.设计了三轴姿态控制中6个脉冲式姿控发动机的分配逻辑.为了配合开关式小推力器以脉冲宽度调制方式近似输出连续型控制量并减少燃料消耗,在非线性PD控制律中引入了3个开关门限,并应用粒子群与遗传算法优化选取这些开关门限.在Rest-To-Rest的大角度姿态机动指令设计中,提出了一种令欧拉角匀速变化的角速度和四元数指令规划方法,提高了姿态控制系统的瞬态响应品质,并相对于阶跃型指令明显减少燃料消耗.结果表明,数值仿真验证了非线性控制律的开关门限设计,以及Rest-To-Rest的大角度姿态机动指令设计在减少燃料消耗方面的有效性.     

串联式混合动力汽车起-停巡航控制

以串联式混合动力汽车BJUT-SHEV为研究对象,针对起停工况下模型参数摄动和外部干扰等不确定性因素对控制效果的影响,提出一种基于非线性干扰观测器理论的自适应滑模控制方法.通过引入非线性干扰观测器对系统中存在的不确定进行估计,利用估计结果补偿滑模控制器输出,以提高滑模控制器的控制性能及鲁棒性;设计自适应律对切换增益自适应调节,以削弱滑模控制器的输出抖振.基于Lyapunov理论证明了该方法的稳定性,最后通过仿真实验进一步验证了该方法的可行性及有效性.     

一类非线性系统的自适应模糊滑模控制设计

针对一类含非匹配不确定项的非线性系统提出一种稳定的自适应模糊滑模控制方法。构造线性切换面确保滑动运动稳定，利用趋近率构造理想控制，用监督控制确保系统状态有界，用模糊逻辑系统逼近其连续项，用补偿切换来消除逼近误差，该方法有效地结合了自适应模糊控制和滑板控制的优点，控制器构造简单，稳定条件弱，控制性能好，仿真结果也证明了此方法的有效性。     

一种非最小相位系统控制方法

针对非最小相位系统提出了一种非线性控制方法。利用一种非线性函数对常规PID控制的三个控制项分别进行非线性修正,形成一种非线性PID控制器,并结合这一控制器的直观物理意义,在状态平面上通过旋转该控制器来改变闭环系统的负零点个数,以适应非最小相位系统的控制需求。仿真结果表明,与线性PID控制器相比,本文方法在减小负调幅值的同时缩短了系统调节时间,较好地解决了非最小相位的控制问题。     

复合材料成形液压机自适应鲁棒运动控制

针对复合材料液压机电液系统中广泛存在的参数不确定性、不确定非线性和外干扰,设计基于非连续映射的非线性自适应鲁棒运动控制器. 自适应控制器对系统参数进行在线估计,所估计的参数虽不能完全收敛到真实值,但可以限定在上确界和下确界范围内,满足鲁棒控制不确定量上、下界的要求;参数自适应律渐进消除了参数不确定性引起的模型补偿误差,保证输出跟踪可以拥有规定的瞬态和稳态响应性能. 鲁棒控制律可以抑制未建模动态、参数估计误差和外干扰的影响. 利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性. 仿真和实验结果表明,设计的控制器对所规划的运动轨迹具有精确的跟踪控制和强鲁棒的控制性能.     

基于云模型趋近律的智能滑模控制器设计

为了解决传统滑模控制中采用指数趋近律产生的抖振问题,提出一种采用云模型趋近律的智能滑模控制方法.提出将云模型和趋近律相结合,利用云模型推理方法,动态调整趋近速度,保证系统状态快速、稳定地到达滑模面.将所设计的滑模控制器用于平行单级双倒立摆的稳定控制,仿真结果验证了设计方法的有效性,对系统摄动和外部干扰都有很强的鲁棒性.     

一类含有非线性项的不确定系统的有限时间输出跟踪控制

讨论了一类含有非线性项的不确定系统的有限时间输出跟踪控制问题．首先,采用变结构控制理论,给含有非线性项的不确定系统设计了滑模控制率,使辅助系统状态在有限时间到达切换面并维持在切换面上运动;其次,给出了辅助系统有限时间稳定的充分条件,使系统输出有限时间跟踪参考模型输出信号．最后,通过数值算例演示了该方法的可行性及有效性．     

基于聚类变异PSO优化的VSCMGs模糊平滑切换算法

针对变速控制力矩陀螺（variable speed control moment gyro,VSCMG）作为执行机构应用在敏捷遥感卫星上进行姿态机动时末端模式切换的平稳性和快速性冲突问题,在考虑框架转速误差的基础上,设计姿态误差参数作为切换指标,制定误差参数切换区域内的过渡规则,将指令力矩实时分配给控制力矩陀螺（control moment gyro,CMG）和飞轮并分别求解,提出了一种控制力矩陀螺/反作用飞轮工作模式模糊平滑切换操纵律。为了使得姿态机动末端卫星姿态达到姿态稳定度和指向精度要求的时间更短,以该时间为优化指标提出聚类变异改进粒子群算法对该操纵律参数寻优,确定最佳的切换区域和切换参数,并进行了仿真验证。结果表明:改进后粒子群算法在相同的迭代次数中总是表现出比传统粒子群算法更优的适应度,具有更快的收敛速度和更高的收敛精度,参数优化后的模糊平滑切换操纵律相比于现有操纵律能够在较短时间内完成双模式的平滑切换,并在姿态机动末端更迅速地达到姿态稳定度和指向精度要求,提高了遥感卫星敏捷机动与高稳指向的控制性能,有利于高质量完成成像任务。     

基于T—S模型的不确定切换系统的鲁棒H∞可靠控制

提出一种基于局部T-S模型不确定切换系统的可靠控制方法,将输入空间划分为若干个区域,在每一区域内构建局部T-S模型并设计相应的控制器;这样由于模糊论域的变小而提高了逼近精度,然后再通过多模型切换控制,实现对整体非线性系统的逼近与控制．在此,利用并行分布补偿技术（PDC）,借助于LMI和凸优化方法,得出系统鲁棒凡可靠控制器的解析式．     

A Variable Structure Model Reference Adaptive Control

A variable structure model reference adaptive control problem for the nonlinear system is studied in this paper. First, according to the relative degree concept of th nonlinear control system an error equation between the outputs of the reference model and the controlled plant is derived. Then, by using the variable structrue control method, an algorithm of variable structure model reference adaptive control is deduced on the basis of a new concept of reaching law. The definition of the SISO system is introduced into the MIMO nonlinear system. Finally, as an example, a pendulum nonlinear control system is simulated to demonstrated the effectiveness of the method. The results show that the method has some advantages: the design is simple, intuitive and easy to be realized in engineering. Besides, it is of practical significance for the synthesis of nonlinear control systems.     

基于事件触发的大规模互联非线性系统的自适应分散漏斗控制

研究了一类不确定大规模非线性系统的分散自适应事件触发漏斗控制问题。首先,利用一个新的带有障碍李雅普诺夫函数的漏斗控制方法,构造了一种自适应分散漏斗控制器,以实现给定瞬态行为的输出跟踪。其次,为了解决控制器设计中的互联项问题,引入了一个辅助非线性函数。同时,将命令滤波技术应用到反步设计中,避免了反步过程中的“复杂性爆炸”问题。此外,还设计了一种事件触发机制,以减少控制器和执行器之间不必要的传输,从而提高资源效率。结果表明,所提出的控制方案能保证闭环系统的所有信号都是有界的,并且跟踪误差总是在漏斗中演化。最后,通过一个数值系统验证了该控制方法的有效性。     

非线性参数系统的鲁棒自适应输出反馈控制

采用自适应非线性阻尼和变能量函数的方法来抑制参数和非线性不确定性、未知有界扰动和未建模动态的影响,并用高增益观测器来估计系统的状态。 针对用输入输出模型描述的非线性参数系统提出的一种鲁棒自适应输出反馈控制法,不必对系统的未知参数进行估计,也不必通过产生附加动态信号来抑制未建模动态。 理论证明,所提方法保证闭环系统的所有信号一致有界,且通过选择适当的设计参数,可使跟踪误差任意的小。仿真结果例证了控制法的有效性。     

一种自适应海杂波滤波器的实时控制

论文介绍了新近研制的一种由高速DSP实现实时控制的自适应海杂波滤波器。重点围绕滤波器多种工作模式下的时间同步与实时控制。作为控制中心主要完成各距离段上杂波谱的自动搜索与捕获,实时将杂波谱锁定在滤波器凹口处,以实现多种工作模式的转换等。系统设计较好地利用了DSP芯片TMS32020的内部资源。滤波器性能达到设计要求并与理论分析相吻合。该系统已用于某地面雷达的技术改造。     

Study on Adaptive Control with Neural Network Compensation

A scheme of adaptive control based on a recurrent neural network with a neural network compensation is presented for a class of nonlinear systems with a nonlinear prefix. The recurrent neural network is used to identify the unknown nonlinear part and compensate the difference between the real output and the identified model output. The identified model of the controlled object consists of a linear model and the neural network. The generalized minimum variance control method is used to identify parameters, which can deal with the problem of adaptive control of systems with unknown nonlinear part, which can not be controlled by traditional methods.Simulation results show that this algorithm has higher precision, faster convergent speed.     

L_1 adaptive controller of nonlinear reference system in presence of unmatched uncertainties

An extension of L_1 adaptive control is proposed for the unmatched uncertain nonlinear system with the nonlinear reference system that defines the performance specifications. The control law adapts fast and tracks the reference system with the guaranteed robustness and transient performance in the presence of unmatched uncertainties. The interval analysis is used to build the quasi-linear parameter-varying model of unmatched nonlinear system, and the robust stability of the proposed controller is addressed by sum of squares programming. The transient performance analysis shows that within the limit of hardware a large adaption gain can improve the asymptotic tracking performance. Simulation results are provided to demonstrate the theoretical findings of the proposed controller.     

一种直流脉宽调速系统的建模方法

分析了直流脉宽调速系统的特点,针对这个非线性的开关网络系统,利用状态平均方法建立了数学模型。依据数学模型,应用反馈控制规律设计出相应的调节器,组建了PWM调速闭环自动控制系统,实验结果验证了模型的合理性。     

一类二阶时变非线性系统的混合自适应重复学习控制

针对含有时变和时不变未知参数的二阶非线性系统，结合Backstepping方法．提出了一种新的自适应重复学习控制方法，可处理参数在一个未知紧集内周期性快时变的非线性系统．通过引入参数周期自适应律．设计出的自适应控制策略．使跟踪误差平方在一个周期上的积分范敷渐近收敛于零．通过构造Lyapunov函数．给出了闭环系统收敛的一个充分条件．     

基于分数阶的模型参考自适应算法

在自适应中引入分数阶运算,可以较好的改善被控对象的响应时间和干扰。本研究将分数阶积分引入模型参考自适应,通过构造分数阶的自适应律,设计了新的模型参考自适应控制系统,并进行了仿真。结果表明,该系统具有较快的响应时间,较小的超调量以及很好的鲁棒性。对分数阶系统的研究具有一定的意义。     

基于动态神经模糊算法的船舶航向自适应控制

针对船舶航向控制中模型参数变化引起的不确定性问题,提出一种基于动态神经模糊模型(DNFM)的自适应控制算法.DNFM在学习中同时调整结构和参数,充分逼近Norrbin非线性船舶NARX模型的逆动力学.训练好的DNFM与PD控制器并联构造自适应控制器用于航向控制,且以PD控制器的输出作为自适应律的自变量,进一步在线调整DNFM的权值.以5446 TEU集装箱船的航向控制仿真结果验证了算法的有效性.     

一类非线性系统的全局镇定

研究一类非线性系统的全局镇定问题，对一类四阶非线性系统，利用系统的静态稳定性导出了系统的动态稳定性，提出了镇定这类系统的反馈控制律的设计方法，并获得了这类系统全局镇定的充分条件．将所得的方法推广到具有一般性的一类非线性系统中．设计出镇定这类非线性系统的反馈控制律，并证明了在适当条件下闭环系统是全局渐近稳定的。