基于自适应滑模的重复使用运载器容错控制

针对重复使用运载器(RLV)等类飞行器存在外界干扰和执行机构故障等情况,提出一种基于姿态跟踪容错控制方法。在正常的运行模式下,姿态跟踪控制采用连续四元数反馈控制器。当系统中出现故障时,飞行器姿态将偏离参考轨迹,此时触发控制系统中滑动模态反应,使系统具有鲁棒性。通过选取适当李雅普诺夫函数,证明了所提出的控制律在存在故障的情况下是渐近稳定的。针对由于传感器干扰滑模面非零而导致的增益渐增,以及控制器性能下降问题,设计了一种具有自适应参数的自适应滑模控制律,使增益能够收敛到合理上界。最后,选取重复使用运载器再入段为对象进行仿真验证。仿真结果表明,采用有自适应滑模参数的控制系统,四元数跟踪误差能够达到10~(-4)量级。     

大型柔性结构振动主动控制的实验研究

本文采用压电陶瓷作为传感器和执行器,对二维柔性板的振动抑制进行了实验研究。指出了在实际系统中采用同位控制存在的问题,并提出了改进的方法,对二维柔性板的振动抑制实验。证实了同位控制的问题,验证了改进方法的有效性。     

超磁致伸缩材料执行器非线性动力学行为分析

考虑了超磁致伸缩棒的对称有间隙滞回特性,建立了相应的超磁致伸缩材料执行器的动力学模型。通过渐进法分析,得到超磁致伸缩材料执行器运动相应的近似解析式。通过数值模拟,发现对称有间隙滞回非线性振动系统具有复杂的分叉和混沌行为。     

基于TEDS技术的智能执行器设计

IEEE 1451.2 标准定义的TEDS技术使智能变送器具有自我描述和自识别能力,是智能变送器实现即插即用的关键;对IEEE 1451.2标准下的智能变送器模型进行了研究,以XC2S50为主控单元设计了智能执行器接口模块,并从硬件和软件两个方面阐述了具体的实现方法; 该模块采用TEDS技术,具备TII接口通信能力;用测试系统对智能执行器接口模块进行测试,测试结果表明:该模块能与测试系统实现无缝连接,能被系统智能识别和控制。      

一类基于模糊T-S模型的有执行器故障的自适应容错跟踪控制

研究了一类带有执行器故障的T-S模糊系统的容错跟踪控制问题。设计中,把模糊控制与自适应控制相结合,提出了一种新的容错控制方法。该控制器由正常控制器和一个自适应控制器组成,能够使得闭环系统稳定,故障状态模型渐近跟踪正常模型,并获得优化的控制性能。应用Lyapunov函数和线性矩阵不等式方法,给出和证明了带有执行器故障的T-S模糊系统的稳定的充分条件。仿真结果进一步验证了所提出的方法的有效性。     

光响应形变液晶聚合物的结构与应用

液晶聚合物能够在外界刺激下发生形状变化,是一类重要的柔性智能材料。其中液晶有序排列的改变诱导材料的宏观形变。光响应聚合物具有可远程操作、易于控制等特点,在刺激响应性聚合物的设计中受到了广泛关注。将具有光响应性的基团引入到液晶聚合物体系中,可以得到一系列具有重要应用前景的光致形变材料。本文综述了近年来光响应形变液晶聚合物的研究进展,总结了光响应液晶聚合物的分子设计与响应原理,包括光致异构化响应型、光致生热响应型和多重刺激响应型;介绍了光响应液晶聚合物柔性执行器在仿生功能、能量转换和柔性机器人等领域的应用;展望了未来的研究方向与应用前景。     

有生命的“活”结构

 有生命的“活”结构,即智能结构系统,以生物界的方式感知结构系统内部的状态和外部的环境,并及时作出判断和响应。它们应具有神经系统,能感知结构整体形变与动态响应,局部的应力应变和受损伤的情况:它们应具有肌肉,能自动改变或调节结构的形状、位置、强度、刚度、阻尼或振动频率;它们应具有大脑,能实时地监测结构健康状态,迅速地处理突发事故,并自动调节和控制,以使整个结构系统始终处于最佳工作状态还应具有生存和康复能力,在危险发生时能自己保护自己,并继续存在下来。     

微反射镜阵列器件技术及其应用

概述了微反射镜阵列器件的分类、其主要驱动方式，以及现有商用阵列器件的情况。就4种驱动方式，介绍了其机电特性和工艺特点，并进行比较分析，指出选择驱动方式应依据应用的性质、工艺集成难度和成本效益原则。总结了微反射镜阵列器件在5个方向的应用。最后，阐述了微反射镜阵列器件技术展望。     

基于WSAN的道路积水监控系统的设计与实现

强降雨及城市排水系统的老化,使得城市道路低洼处积水严重,对市民人身安全、财产、路基、城市交通产生不容忽视的影响。针对该问题,采用无线传感器/执行器网络（WSAN）技术,设计了道路积水监控系统。该系统分为传感/执行层、网络层和应用层三层。传感/执行层的传感器节点使用超声波传感器采集积水信息,执行器节点使用执行器水泵进行排水;网络层网关及汇聚节点使用ZigBee网络和GPRS网络相结合来实现传感/执行层与应用层之间的数据双向传输;应用层服务器储存采集的道路积水信息,调用百度地图API将实时信息显示在web端,并通过网络层发送指令控制积水区域内的执行器水泵动作,实现闭环控制。该系统能够简洁有效地实现道路积水信息的实时共享,可以实现及时排水,具有实际的应用价值。     

航天器有限时间自适应容错姿态控制

针对存在执行器故障、转动惯量偏差以及外部扰动等系统不确定性的航天器姿态跟踪问题,提出一种有限时间自适应容错姿态控制方法。建立基于四元数的航天器姿态动力学模型、执行器故障模型和系统不确定性模型,并将执行器故障分为乘性故障和加性故障两大类;利用滑模控制和有限时间控制理论设计有限时间姿态控制器,并通过设计自适应变量及更新方法对执行器故障以及系统不确定性引起的控制偏差上界进行估计和补偿,使姿态控制器对故障和扰动具有良好的适应性和鲁棒性。得到的新型有限时间自适应容错姿态控制器能够保证航天器在执行器故障以及系统不确定性条件下在有限时间内精确收敛到期望值。利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的渐进稳定性和有限时间稳定性,数值仿真验证了所提出方法的可行性和有效性。