不确定非线性光电伺服系统滑模自适应控制

针对同时存在参数不确定性和结构不确定性的非线性光电伺服系统,运用自适应原理对系统的参数进行在线估计,同时提出一种改进的指数趋近律,并结合滑模控制（变结构控制）策略设计系统的滑模自适应位置控制器（APR）。以等效正弦1.2sin(0.93t)作为仿真输入,在0.45s后跟踪误差小于60μrad,表明该控制方法对此类不确定非线性系统的控制效果良好。     

BTT导弹基于扩张状态观测器的滑模控制律设计

针对BTT导弹非线性动力学模型中的参数不确定性及系统存在未知外部干扰的问题,提出了一种基于扩张状态观测器的滑模控制设计方法;将系统参数不确定性和未知外界干扰作为系统的复合干扰,采用扩张状态观测器估计系统的复合干扰,并实时补偿;利用Lyapunov方法证明系统的稳定性;该控制器算法简单、计算量小,更易于实际工程应用;仿真结果表明,设计的控制器对导弹控制系统受到的复合干扰具有较强的鲁棒性和稳定性,满足导弹姿态快速机动和高稳定度的控制要求,性能指标明显优于滑模控制器。     

RCLSJ约瑟夫森结混沌系统的鲁棒自适应滑模控制

讨论了具有不确定参数和外界扰动的非线性电阻-电容-电流分路结模型(RCLSJ)混沌系统的广义控制问题。基于Lyapunov稳定性理论和滑模变结构控制方法,设计了鲁棒自适应滑模控制器,使得RCLSJ混沌系统能以任意比例因子追踪期望的参考信号。该方法不需要预先知道不确定参数和外界扰动的上下界,在控制器中引入一类简单的自适应律,用以在线估计参数和界值。该控制方法对参数不匹配和外界扰动具有较强的鲁棒性。数值仿真表明了该方法的有效性。     

考虑模型不确定性和时延的静止无功补偿器自适应滑膜控制器设计

静止无功补偿器(static var compensator,SVC)不仅可以为电力系统提供无功支撑、稳定电压,其附加控制还可以有效提高系统暂态稳定性,但SVC模型参数的不确定性以及广域测量信号时延等外部干扰给附加控制器的设计带来很大的难度.提出了一种基于自适应滑模变结构理论的SVC鲁棒控制器设计方法,所设计控制器能有效提高系统暂态稳定性,并且其对于模型不确定性以及时延有较好的鲁棒性.首先根据区域惯量中心的运动方程建立了包含SVC的电力系统模型;然后将滑模变结构理论应用于电力系统模型中,求得SVC附加控制律,并通过自适应律优化控制器参数;最后通过四机两区域系统以及IEEE9节点系统对SVC控制器效果进行了仿真验证.结果表明,SVC自适应滑模控制器可以有效提升系统暂态稳定性,并且其性能优于传统的线性控制方法.     

基于不确定性变时滞分数阶超混沌系统的滑模自适应鲁棒的同步控制

针对一类含有不确定参数的时变时滞系统的同步控制问题,提出了一种滑模自适应鲁棒控制方法.基于Lyapunov稳定性理论和滑模自适应控制方法,设计出滑模自适应鲁棒控制器和参数自适应率.所设计的单一控制器适用于一类分数阶超混沌系统的同步性控制问题,它不仅具有较强的抗噪声能力而且对于时变时滞系统也具有良好的控制能力,因此该控制器具有较好的实用价值.此外,通过在系统的输入量中引入一个补偿量,用以消除系统中所存在的不确定性和外界扰动的影响,从而实现不确定性分数阶超混沌系统的同步,并且将系统的同步误差控制在任意小范围内.最后,对带有外界噪声扰动、系统参数不确定的时变时滞Chen分数阶超混沌系统进行了数值仿真,经过短暂的时间,响应系统与驱动系统同步,进而验证了所提出的控制方法的有效性.     

受扰统一混沌系统基于RBF网络的主动滑模控制

针对受外扰影响的统一混沌系统,提出一种基于径向基函数(RBF)神经网络的主动滑模自适应控制方法.将被控系统分解为受控子系统和自由子系统,利用主动控制思想,建立受控子系统在目标点处的状态误差的可控标准型,设计出一个结构简单的基于滑模趋近率在线参数整定的RBF函数神经网络控制器,并且基于Lyapunov稳定性理论分析了系统的稳定性.仿真结果表明该控制器对系统参数突变和外部干扰具有鲁棒性,同时抑制了抖振. 关键词： 统一混沌系统 主动控制 滑模控制 RBF网络     

受扰统一混沌系统的主动自适应模糊积分滑模控制

针对受扰统一混沌系统,提出一种主动白适应模糊积分滑模控制方法．在保持原非线性积分滑模控制暂态性能的同时,设计了一种改进非线性积分滑模控制方法,保证了系统的稳定性．所提出控制方法减小了统一混沌系统的不可控状态和自适应模糊补偿项的逼近精度对系统状态误差的影响．基于Lyapunov稳定性理论分析了系统的稳定性．数值仿真结果表明,在存在参数摄动和外部扰动时,能将统一混沌系统控制到目标点上．数值仿真验证了所提出控制方法的有效性．     

基于AFSMC算法的四旋翼飞行器控制策略研究

针对四旋翼飞行器在飞行过程中,控制系统存在非线性、强耦合、不确定性和鲁棒性差的问题,建立了关于四旋翼飞行器的动力学数学模型,将自适应控制、模糊控制和滑模控制相结合,提出基于自适应模糊滑模控制(AFSMC)的快速平稳控制策略。采用模糊系统推理方法实现理想控制律的逼近。在满足李雅普诺夫稳定性条件的前提下进行控制器的设计和稳定性分析,并结合四旋翼的数学模型和给定参数进行了MATLAB仿真。仿真结果表明,AFSMC控制器相比常规PID控制器具有良好的动态性能和抗干扰能力。     

用滑模控制方法实现具有扇区非线性输入的主从混沌系统同步

分析了一个具有扇区非线性输入且含有参数不确定性以及外部噪声干扰的主从混沌系统的同 步控制问题.设计了一类同步滑模变结构控制器，并从理论上证明了该控制器的有效性.研究 表明该控制器不受受控系统的参数变化和噪声干扰的影响，具有很强的鲁棒性.最后通过对 主从Duffing_Holmes系统的仿真研究，验证了该控制器的有效性. 关键词： 混沌同步 滑模变结构控制 扇区非线性输入 不确定性     

飞行模拟转台非线性干扰观测器反步滑模控制器设计

本文针对考虑不确定性的飞行模拟转台伺服系统,提出了一种基于非线性干扰观测器的反步全局滑模补偿控制方法。该方法采用反步控制方法设计转速期望虚拟控制,然后利用非线性干扰观测器观测系统不确定干扰,进而对引入非线性干扰观测器的系统设计自适应全局滑模控制器,实现了飞行模拟转台伺服系统期望转角信号的鲁棒跟踪控制,仿真结果表明,该方法控制效果良好,具有很好的工程应用价值。     

基于在线误差修正自适应SVR的非线性不确定分数阶混沌系统滑模控制

提出了一种基于在线误差修正自适应SVR的滑模控制方法, 用于解决一类非线性不确定分数阶混沌系统的控制问题. 分别通过对混沌系统非线性函数的离线SVR估计和基于增量学习的状态跟踪误差在线SVR预测, 解决了不确定分数阶混沌系统模型难以预测的问题. 同时根据Lyapunov稳定性理论设计出SVR权值自适应调整律. 本文以分数阶Arneodo 系统为例进行仿真, 仿真结果表明了, 对于带有外界噪声扰动的非线性不确定分数阶混沌系统, 该方法可以在有限时间内将系统稳定至期望状态, 提高对非线性函数的预测精度, 改善控制性能.     

机动平台光电跟踪系统的自抗扰控制研究

针对机动平台光电跟踪系统跟踪目标需具备较强动态抗扰能力的问题,提出了一种将包含了非线性跟踪微分器、扩张状态观测器、非线性状态误差反馈三个环节的结构完整的自抗扰控制器用于光电跟踪伺服系统的速度环的思路。针对某单轴稳定转台设计了二阶自抗扰控制器,并进行了仿真研究。结果表明,该控制器对外扰变化及系统模型不确定性具有良好的鲁棒性和适应性,且能有效抑制系统中存在的非线性因素的影响。     

集成光学建模工具及光机性能仿真分析

针对以往光机系统集成仿真存在的诸多缺陷,从光线扰动理论出发,开发了应用于集成仿真的光学建模工具软件。以某望远镜系统为研究对象,进行了有限元建模和模型转换,将模型数据植入MATLAB/Simulink仿真环境下,借助光学建模工具软件搭建了系统集成仿真模型,分析了在噪声干扰下对系统光学性能的影响。分析结果揭示了干扰信号对系统光束的扰动影响。仿真过程表明了该软件工具的适用性。     

微型飞行器的自抗扰控制器设计

微型飞行器具有高度的非线性特性,且气动参数具有不确定性,难以建立精确的数学模型;为实现其姿态、速度、以及高度的精确鲁棒控制,基于自抗扰控制方法设计了微型飞行器速度回路和高度回路的控制器。首先建立了微型飞行器的非线性模型,然后利用扩张状态观测器对飞行器状态和气动不确定性因素进行了估计,并通过非线性反馈对模型不确定性部分和状态耦合进行补偿,实现了纵向通道的解耦控制。通过仿真对所设计的控制器进行性能验证,结果表明自抗扰控制器能够实现对微型飞行器的快速稳定控制,且不依赖于精确的飞行器数学模型,具有良好的鲁棒性。     

一类不确定离散混沌系统的自抗扰控制器与小脑神经网络并行优化控制

针对一类受扰不确定离散非线性混沌系统,提出了基于免疫动态微粒群优化策略的ADRC与CMAC神经网络并行控制方法(ADRC-CMAC).ADRC控制器抑制系统扰动,保证系统的稳定性;CMAC神经网络控制器实现前馈控制保证系统的控制精度和响应速度.利用动态免疫微粒群算法对ADRC-CMAC并行控制器参数进行全局优化.实验结果表明该控制方法具有较快系统的响应速度,较好的抗干扰能力,控制精度高. 关键词： 自抗扰控制器 小脑神经网络 并行控制 混沌系统     

直驱型永磁同步风力发电机组中混沌运动的反步自适应控制

以直驱型永磁同步风力发电机为研究对象, 推导了发电机在参数不确定以及风速扰动情况下的数学模型,验证了系统在某些参数及工作条件下会呈现出混沌属性. 并提出了直驱型永磁同步风力发电机混沌运动下的基于反步自适应控制算法,并对其进行了仿真, 仿真结果表明,所提出的算法对于具有参数不确定以及风速干扰的直驱型风力发电系统具有较好的鲁棒性. 关键词： 风力发电 直驱型永磁同步风力发电机组 混沌控制 反步自适应控制     

Analysis of telescope array receivers for deep-space inter-planetary optical communication link between Earth and Mars

Optical communication technology shows promising prospects to fulfill the large bandwidth communication requirements of future deep-space exploration missions that are launched by NASA and various other international space agencies. At Earth, a telescope with a large aperture diameter is required to capture very weak optical signals that are transmitted from distant planets and to support large bandwidth communication link. A single large telescope has the limitations of cost, single point failure in case of malfunction, difficulty in manufacturing high quality optics, maintenance, and trouble in providing communication operations when transmitting spacecraft is close to the Sun. An array of relatively smaller-sized telescopes electrically connected to form an aggregate aperture area equivalent to a single large telescope is a viable alternative to a monolithic gigantic aperture. In this paper, we present the design concept and analysis of telescope array receivers for an optical communication link between Earth and Mars. Pulse-position modulation (PPM) is used at the transmitter end and photon-counting detectors along with the direct-detection technique are employed at each telescope element in the array. We also present the optimization of various system parameters, such as detector size (i.e., receiver field of view), PPM slot width, and the PPM order M, to mitigate the atmospheric turbulence and background noise effects, and to maximize the communication system performance. The performance of different array architectures is evaluated through analytical techniques and Monte-Carlo simulations for a broad range of operational scenarios, such as, Earth-Mars conjunction, Earth-Mars opposition, and different background and turbulence conditions. It is shown that the performance of the telescope array-based receiver is equivalent to a single large telescope; and as compared to current RF technology, telescope array-based optical receivers can provide several orders of magnitude greater data rates for deep-space communication with Mars.     

Sky implementation of modal predictive control in adaptive optics

We present what we believe are the first experimental results obtained with modal linear predictive control of an adaptive optics system operating on sky at a visible wavelength on a 1.52-m telescope (Observatoire de Haute-Provence, France). This system yields substantially better results than optimized integral control: a 30% relative gain in Strehl ratio is measured, even in conditions of low wind speed.     

Input shaping and variable structure control for simultaneous precision positioning and vibration reduction of flexible spacecraft with saturation compensation

This paper treats the question of simultaneous robust attitude control and vibration suppression of orbiting spacecraft with flexible appendages. The spacecraft consists of a rigid body and two flexible appendages and the finite dimensional representation of the flexible spacecraft is assumed to be of arbitrary order. Robust nonlinear variable structure control (VSC) strategy integrated with input shaping technique is concerned for the pitch angle control and elastic vibration suppression under actuator saturation limit. More specially, the input shaper is implemented outside of the feedback loop, which is designed for the reference model and achieves the exact elimination of residual vibration; while for the feedback loop, the variable structure controller is designed to make the closed-loop system behave like the reference model with the input shaper in the presence of parametric uncertainty, external disturbances and actuator saturation. To prevent the presence of input saturation from destroying the system performance, a saturation compensator is designed as well for the variable structure attitude control system. For the synthesis of the attitude controller, only the pitch angel and its derivative are used. Simulation results are presented which show that in the closed loop, pitch angel control and elastic mode stabilization are accomplished in spite of uncertainty and external disturbance.     

Model Decoupled Synchronization Control Design with Fractional Order Filter for H-Type Air Floating Motion Platform

H-type motion platform with linear motors is widely used in two-degrees-of-freedom motion systems, and one-direction dual motors need to be precisely controlled with strict synchronization for high precision performance. In this paper, a synchronous control method based on model decoupling is proposed. The dynamic model of an H-type air floating motion platform is established and one direction control using two motors with position dependency coupling is decoupled and converted into independent position and rotation controls, separately. For the low damping second-order oscillation system of the rotation control loop, a new fractional order biquad filtering method is proposed to generate an antiresonance peak to improve the phase and control gain of the open loop system, which can ensure system stability and quick attenuation for external disturbances. In the multiple-degree-of-freedom decoupled control loops, a systematic feedback controller design methodology is proposed to satisfy the given frequency domain design specifications; a feed-forward control strategy is also applied to compensate the disturbance torque caused by the platform motion. The simulation and experimental results demonstrate that the proposed synchronization control method is effective, and achieves better disturbance rejection performance than the existing optimal cancellation filtering method and biquad filtering method.