无人艇非线性航迹鲁棒自适应跟踪控制

针对欠驱动水面无人艇（USV）的非线性航迹跟踪控制问题,提出一种基于单调3次埃尔米特样条插值（CHSI）和神经网络的鲁棒自适应控制方法。采用CHSI方法对航路点进行拟合,得到光滑的非线性期望航迹,解决了传统线性航迹容易使USV出现的摇摆、曲折问题;引入Serret-Frenet坐标系,并构建了自适应视线制导律,提高了收敛速度且减少了振荡;考虑USV模型的不确定性和环境干扰力影响,设计了简捷的鲁棒自适应神经网络控制器。稳定性分析结果证明了控制系统的收敛性;仿真实例验证了所提出的控制方法能够有效地改善USV航迹跟踪控制的精度和品质,并具有学习参数少、运算负载小的特点。     

非线性鲁棒动态逆飞行控制系统设计

动态逆控制方法对于模型精确性要求很高,在系统模型参数摄动较大的情况下,动态逆控制并不能保证系统的鲁棒性,甚至有可能使得控制系统不稳定。采用鲁棒控制理论对动态逆设计方法进行完善。为了改善动态逆控制性能,采取双回路的控制策略。内环为动态逆控制,对复合得到的伪线性系统定量进行分析,得到数学模型并给出其参数不确定性的范围;外环采用包含了混合灵敏度和模型匹配方法的双自由度鲁棒回路整形完成系统的综合,并将其转换为标准的H∞问题进行求解,分别设计了3个通道的鲁棒控制器,从而增强动态逆控制系统的鲁棒性。     

基于动态逆的飞行器非线性鲁棒控制系统设计

将动态逆理论应用于飞行器控制系统设计中,设计非线性鲁棒控制器。首先进行动力学建模,然后基于动态逆理论设计非线性鲁棒控制器并给出仿真结果。仿真结果表明,与传统设计方法比较,该控制器具有较好的动态品质和较强的鲁棒性。     

空空导弹鲁棒动态逆非线性驾驶仪设计

针对具有反作用射流和推力矢量导弹的非线性和参数不确定性严重的特点。提出一种鲁棒变结构动态逆控制方法。首先应用动态逆控制对被控对象近似线性化,再通过变结构原理分析模型不确定和外部干扰情况下系统的鲁棒性,在考虑导弹各个环节非理想因素的情况下,针对某型导弹进行了全耦合状态下三通道联合仿真,证明了方法的有效性。     

鲁棒动态逆控制在无人机姿态控制中的应用研究

针对无人机姿态控制提出了一种新的解决方案,设计了鲁棒动态逆控制器．利用非线性动态逆方法的精确线性化功能,将整个系统等效为一个已经解耦但存在不确定性的线性对象,再采用H∞回路成形方法进行设计．从而保证整个系统的鲁棒性。仿真结果表明,系统具有良好的动态性能、跟踪性能、解耦性能和鲁棒性能。     

自主水下航行器非线性鲁棒动态逆姿态控制系统设计

为了解决消除或减小动态逆控制中逆误差对控制系统性能的影响,针对自主水下航行器(AUV)姿态控制系统,设计一种鲁棒动态逆控制器,利用动态逆控制方法可以直接对非线性系统实现精确线性化的特点,将AUV姿态控制系统等效成一个含有不确定性但已经解耦的线性系统,采用H_∞回路成形方法进行设计。通过数学仿真,考虑模型参数以及水动力参数不确定性的情况下,该方法在一定程度上有效地抑制了逆误差的影响,使控制系统具有较强的鲁棒性。     

基于动态逆与QFT 的鲁棒飞行控制器

针对保证无人战斗机控制器的解耦性能和鲁棒性能问题,设计一个某无人战斗机的姿态控制器。将动态逆(DI)和定量反馈理论(QFT)相结合,用动态逆实现无人战斗机控制的动态解耦,用定量反馈理论保证控制器的鲁棒性能,并以实例进行仿真结果分析。仿真结果表明:在气动数据变化±30%的范围内,DI与QFT控制器可以实现对飞机姿态的精确控制,能很好地解决飞机的姿态控制问题,有较好的工程应用价值。     

基于鲁棒自适应动态规划的临近空间飞行器姿态跟踪控制

针对临近空间飞行器的最优控制问题,提出了一种基于在线数据收集的鲁棒自适应动态规划(RADP)姿态跟踪控制器。将飞行器系统划分为标称跟踪系统和误差跟踪系统。针对误差跟踪系统,在传统的策略迭代的基础上,将李雅普诺夫方程和最优控制律作为先决条件代入求解最优值函数,从而将未知的系统知识转化为需求解关于系统状态的方程。通过在线数据收集系统的状态信息,利用神经网络拟合值函数和控制律,在等式内部进行策略迭代直至满足权值迭代终止条件,最终获得最优控制律与最优值函数。仿真结果表明,RADP在得到误差跟踪控制量后得到的控制律与标称控制率结合,可使飞行器在气动参数摄动的情况下具有良好的鲁棒性,实现近似最优跟踪控制。     

鲁棒逆动态估计技术在飞行器控制中的应用

分析鲁棒逆动态估计(RIDE)方法的基本原理和控制器的设计方法,利用飞行器的线性化模型,求得控制器的各个增益,同时,利用动压对其进行调参.仿真表明,该方法能有效地应用于某飞行器的纵向控制.     

基于非线性动态逆的弹道修正控制设计研究

为了实现强耦合的非线性二维弹道修正方程解耦控制并线性化,基于非线性逆系统原理,采用三时标分离方法,在考察系统状态变量动态特性基础上,分离系统为三子系统,然后分别对各子系统设计逆控制器,对线性化后的系统基于Lyapunov函数法设计线性控制器.最后通过Matlab仿真验证了逆系统方法的有效解耦控制,并通过选择不同的回路带宽比较了系统的动态性能,结果表明了该方法的正确性和有效性.     

基于小波动态神经网络的非线性系统鲁棒故障检测

针对一类满足Lipschitz条件的非线性系统,采用小波动态神经网络设计非线性观测器,以实现系统的实时鲁棒故障检测。通过小波网络逼近非线性项提高状态估计的精度,并在动态网络中加入鲁棒项增强了对不确定干扰的鲁棒性。同时采用RBF神经网络(RBFNN)对残差序列进行实时预测,实现了故障预报功能。文中证明了观测器设计的稳定性和鲁棒性,仿真示例验证了该方法的有效性。     

基于反步法和非线性动态逆的无人机三维航路跟踪制导控制

为实现无人机在大范围内稳定、精确地跟踪三维参考航路,基于制导与控制回路独立设计的思路,提出了一种无人机三维航路跟踪制导控制方法。在制导外环,引入沿参考航路飞行的虚拟无人机作为向导并利用反步法设计三维航路跟踪的非线性制导律;在控制内环,以非线性动态逆理论和奇异摄动理论为基础,设计由机动指令生成器、角度转换器、慢回路姿态控制器和快回路角速度控制器所组成的飞行控制模块,对制导外环给出的制导指令进行快速精确地跟踪。基于Lyapunov稳定性理论证明了无人机航路跟踪制导控制方法的稳定性。通过对比分析无人机6自由度模型下的三维航路跟踪仿真,说明所提出的制导控制方法能够使得无人机精确地跟踪参考航路,从而验证了该方法的有效性、合理性。     

高超声速飞行器H_∞鲁棒跟踪控制研究

针对高超声速飞行器巡航飞行控制问题,提出一种基于H∞的鲁棒控制方法。建立基于平衡点的线性不确定模型,将轨迹跟踪问题转换为一类H∞控制问题。在状态和控制输入不确定项满足匹配条件下,基于鲁棒稳定理论和线性矩阵不等式技术,推导出满足闭环系统内部稳定且满足一定控制性能的反馈增益选取条件。通过对非线性多变量高超声速飞行器纵向模型的轨迹跟踪仿真表明,所研究的控制方法可以确保对速度和高度指令的响应效果,并对模型中存在的参数摄动具有鲁棒性。     

基于非线性动态逆的水下运载器控制方法研究

针对水下运载器具有强非线性、强耦合、多输入多输出、水动力作用复杂以及姿态变化剧烈等特点,设计了一种非线性动态逆控制系统,解决了传统控制器设计方法在线性化过程中因忽略非线性因素带来局限性的问题。通过慢回路姿态控制器和快回路姿态控制器的设计解决了水下运载器非线性、强耦合以及多输入多输出的问题,并且运用Lyapunov 稳定性分析证明了控制器的稳定性。控制方法跟踪单位阶跃信号时稳态时间为1 s,超调量为4%,较PID 控制的动态特性有较大提升。非线性控制系统仿真结果表明该控制器对于依30%水动力参数不确定性具有一定的鲁棒性。摇摇     

非线性时滞系统的鲁棒完整性容错控制

基于观测器方法，研究了一类具有状态滞后和不确定性的非线性系统的鲁棒完整性容错控制问题。非线性函数满足Lipschitz条件。利用Lyapunov稳定性理论，针对传感器发生故障情况，提出了系统渐近稳定的充分条件和相应的鲁棒完整性容错控制器的设计方法。结果以LMI形式给出，易于求解。最后的数值算例和仿真结果证明了该方法的有效性。     

具有直接侧向力的拦截导弹鲁棒跟踪控制

针对大气层内拦截导弹直接侧向力与气动力复合控制系统的设计问题,提出了基于鲁棒跟踪控制的复合控制策略,该策略利用直接侧向力控制快速跟踪指令过载,利用气动控制补偿导弹的气动阻尼力矩和气动静稳定力矩.根据过载指令设计过载回路鲁棒跟踪控制,给出期望的角速度,设计角速度回路,利用气动控制补偿模型已知部分,并设计直接侧向力鲁棒跟踪控制器跟踪期望角速度.仿真结果表明,依靠所给出的复合控制策略,可以有效抑制外部干扰和模型不确定性的影响,显著加快拦截导弹的过载响应速度.     

一种推力矢量飞机鲁棒非线性控制律研究

文中提出一种将神经网络与动态非线性阻尼控制综合的控制方法,能在很大程度上提高以反馈线性化方法为基础的非线性飞控系统鲁棒性,在以某型推力矢量飞机为对象的仿真中,这种方法显示出很强的对气动模型不精确和未建模动态的补偿能力。     

基于动态逆的轮式移动机器人非时间路径跟踪控制

文中以前轮作为转向轮、后两轮驱动的三轮移动机器人为研究对象,对机器人的路径跟踪问题给出了基于动态逆的非时间路径跟踪控制算法.和传统的基于时间的路径跟踪控制相比,该路径跟踪控制效果良好,更符合实际情况,便于应用.仿真验证了该算法的有效性.     

基于动态逆的复合控制导弹H∞最优输出跟踪控制

针对姿控式直接力/气动力复合控制导弹,提出一种基于动态逆的H_∞最优输出跟踪控制方法。该方法考虑了复合控制导弹的非线性因素,将动态逆回路作为控制系统的内环以抵消系统的非线性因素,同时考虑系统实际存在的参数不确定性以及外部干扰,将鲁棒控制器作为外环以提高整个系统的鲁棒性。其中鲁棒控制器将传统的H_∞控制与最优输出跟踪控制相结合,既能有效地抑制干扰,降低系统对参数摄动的敏感程度,又能提高系统的跟踪性能。仿真结果表明,复合控制系统具有较强的抗干扰能力,在保证系统稳定的同时,也达到满意的控制效果。针对姿控式直接力/气动力复合控制导弹,提出一种基于动态逆的H_∞最优输出跟踪控制方法。该方法考虑了复合控制导弹的非线性因素,将动态逆回路作为控制系统的内环以抵消系统的非线性因素,同时考虑系统实际存在的参数不确定性以及外部干扰,将鲁棒控制器作为外环以提高整个系统的鲁棒性。其中鲁棒控制器将传统的H_∞控制与最优输出跟踪控制相结合,既能有效地抑制干扰,降低系统对参数摄动的敏感程度,又能提高系统的跟踪性能。仿真结果表明,复合控制系统具有较强的抗干扰能力,在保证系统稳定的同时,也达到满意的控制效果。     

光电跟踪伺服系统的动态非线性控制方法

为提高伺服系统的跟踪精度和响应速度,提出一种非线性PID控制方法。对比了光电跟踪系统捕获与跟踪响应的特征,给出快速稳定的非线性控制方法,并以某光电跟踪系统为例进行实验与分析。结果表明,该方法能实现从捕获到跟踪过程的平滑、快速过渡,保证稳定跟踪中的精度,已得到成功应用。