基于VTOL飞行器的滑模控制器设计

垂直起降（Vertical takeoff and landing,VTOL）飞行器是具有3个自由度、2个控制输入的非线性欠驱动控制系统,为了解决严重耦合的VTOL欠驱动系统的输出跟踪问题,首先将VTOL动力学模型解耦成一个最小相位系统和一个非最小相位系统,然后分别针对这两个解耦子系统设计滑模控制器,并通过Lyapunov理论证明系统的稳定性,最后仿真结果表明所设计的滑模控制器实现了对轨迹的无稳态误差跟踪,具有较好的鲁棒性,能够为此类欠驱动系统的输出跟踪问题提供设计参考。     

二维鲁棒H∞滤波器

针对含有不确定性的二维(2-D)离散系统模型,抑制其输入噪声,恢复有用信息,并且降低系统对模型中存在的各种不确定因素的敏感度,成为了2-D鲁棒滤波器需要解决的至关重要的问题.本文在1-D鲁棒H∞滤波器的基础上,在2-D系统模型中引入H∞范数作为性能指标的约束条件,并且针对传统的Riccati方法计算量大的缺点,利用线性矩阵不等式(LMI)方法设计了2-D鲁棒H∞滤波器.Matlab仿真结果表明,此2-D滤波器对于有色噪声具有良好的滤波效果,而且对系统的不确定性也具有良好的鲁棒性.     

基于自适应奇异观测器的连续系统故障诊断

针对连续系统的传感器与执行器故障诊断问题,提出一种自适应奇异观测器来进行故障估计,能同时估计系统中的传感器故障与执行器故障,并克服了以往研究中对故障、故障导数与系统干扰作上界已知假设的不足。利用H∞性能指标抑制了干扰对故障估计的影响;通过线性矩阵不等式来获得自适应奇异观测器的增益阵,从而很方便地完成故障诊断观测器的设计;采用Lyapunov泛函证明了观测误差动态系统是鲁棒渐近稳定的;最后通过仿真实例验证了所提方法的有效性。     

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。     

Chua混沌系统的一种模糊控制器设计——LMI法

研究了Chua混沌系统的稳定控制问题.采用模糊动态模型逼近非线性混沌系统,将非线性混沌系统模糊化为局部线性模型.用Lyapunov稳定性理论设计出,确保模糊动态模型全局渐近稳定的控制器.再用线性矩阵不等式的凸优化方法求出模糊控制器的参数.仿真验证了方案的有效性.模糊控制器简单,规则少. 关键词： Chua混沌系统 模糊动态模型 线性矩阵不等式     

存在时延的分布式无人机编队控制方法

多无人机协同是未来无人机应用的重要方式,多无人机编队作为多无人机协同的重要技术和研究热点也已引起越来越多关注,分布式无人机相较于集中式具有灵活性好、鲁棒性强,对通信及计算机性能要求低等优点;针对无人机的非线性动力学模型,在有向固定拓扑的条件下,运用高阶一致性理论解决无人机系统的分布式编队问题;基于Lyapunov稳定性原理,利用线性矩阵不等式(LMI),分别得出在具有时变时延导数信息及无导数信息情况下的稳定性充分条件;最后,仿真验证了这种编队控制方法的有效性;研究结果表明,利用文章所提出的方法控制无人机编队飞行,在满足稳定性的前提下,无人机系统能够形成稳定的编队,并达到预期速度。     

飞行器供配电系统通用测试方案设计

供配电测试设备中专用设备比例仍较高,导致研制费用高,使用维护不便,操作人员需熟悉各种设备,人员培训也形成了困难;通过飞行器通用测试需求分析,结合某项目供配电测试系统方案,提出设备通用、软件可二次编程的设计方案;通用性测试方案减少了专用设备数量,降低研制费用,提高使用效率,有利于提高设备继承性和互换性,实现供配电测试系统高可靠设计;经过通用化设计,设备功能满足设计要求,指标显著提高,且满足后续项目需求;最后展望了飞行器测试系统的技术发展和应用前景。     

无人机鲁棒伺服LQR飞行控制律设计

为抑制无人机飞行模态切换时舵面跳变使机体产生的大过载,降低无人机对舵系统及结构可用过载的要求,将鲁棒伺服LQR方法与经典控制方法相结合设计了飞行控制律;以俯仰角控制模态为例,对鲁棒伺服LQR控制方法的特性进行了分析,俯仰角速率回路采用鲁棒伺服LQR最优控制方法设计了控制律,俯仰角回路采用经典控制方法设计了控制律,并通过非线性数字仿真对控制律的控制效果进行了验证;仿真结果表明:鲁棒伺服LQR控制比常规PID控制超调量减小50%,且大大减小了响应初期的升降舵偏角突变,降低了对机体可用过载的要求;该控制律形式简单,易于工程实现。     

基于改进单神经元的四旋翼PID控制器设计

针对传统PID控制算法对四旋翼飞行器的姿态角进行控制时,其控制参数很难随着环境的变化进行自整定,进而影响四旋翼飞行器的稳定性的问题,提出了一种改进的PID控制算法;该算法通过改进单神经元中的K值公式提高了K_p、K_i、K_d的学习速率,从而提高了系统的响应速度;通过增加超调惩罚措施,通过适当的放大或缩小超调,可以使系统超调达到最小;通过与增量型PID、标准二次型单神经元PID算法进行比较,并且进行仿真实验;结果表明:所提方法具有参数自整定能力强且快速响应、鲁棒性强及稳定性好。     

Robust fuzzy control for chaotic dynamics in Lorenz systems with uncertainties

This paper deals with the robust fuzzy control for chaotic systems in the presence of parametric uncertainties. An uncertain Takagi--Sugeno fuzzy model for a Lorenz chaotic system is first constructed. Then a robust fuzzy state feedback control scheme ensures the control for stable operations under bounded parametric uncertainties. For a chaotic system with known uncertainty bounds, a robust fuzzy regulator is designed by choosing the control parameters satisfying the linear matrix inequality. To verify the validity and effectiveness of the proposed controller design method, an analysis technique is suggested and applied to the control of an uncertain Lorenz chaotic system.     

基于SOPC的微小型无人机容错飞行控制平台设计

针对微小型无人机的高可靠性和微型化要求,将可编程片上系统(SOPC)技术和容错技术相结合,设计出一套双余度容错飞行控制平台。从容错方案的选取到硬件和软件的实现给出了具体实施方案,并对同步技术、故障诊断与定位、动态重构与隔离等关键技术进行了研究。经过仿真验证和试验表明,该方案设计合理,系统平台不仅可以实现无人机飞行控制的基本功能,而且具有很高的集成度和灵活性,并且满足一次故障安全。     

Robust Controller Design for Multi-Input Multi-Output Systems Using Coefficient Diagram Method

The coupling between variables in the multi-input multi-output (MIMO) systems brings difficulties to the design of the controller. Aiming at this problem, this paper combines the particle swarm optimization (PSO) with the coefficient diagram method (CDM) and proposes a robust controller design strategy for the MIMO systems. The decoupling problem is transformed into a compensator parameter optimization problem, and PSO optimizes the compensator parameters to reduce the coupling effect in the MIMO systems. For the MIMO system with measurement noise, the effectiveness of CDM in processing measurement noise is analyzed. This paper gives the control design steps of the MIMO systems. Finally, simulation experiments of four typical MIMO systems demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

民机驾驶舱布局流程设计及应用

为减少民机驾驶舱设计迭代次数,提高设计质量和效率,提出了一种民机驾驶舱布局的设计流程。结合适航要求和人机工效分析方法,对飞行员眼位、人体尺寸、内部视界和外部视界、飞行员坐姿、座椅和脚蹬调节行程、中控台尺寸及其它关键部件位置进行了分析和研究。最后,应用提出的民机驾驶舱布局流程进行了公务机驾驶舱布局设计。结果表明,设计的民机驾驶舱布局流程能够快速实现预期设计目标,提高了设计效率,对民机驾驶舱设计具有指导意义。     

Robust H_∞ control for uncertain systems with heterogeneous time-varying delays via static output feedback

This paper is concerned with the problem of robust H∞ control for a novel class of uncertain linear continuous-time systems with heterogeneous time-varying state/input delays and norm-bounded parameter uncertainties.The objective is to design a static output feedback controller such that the closed-loop system is asymptotically stable while satisfying a prescribed H∞ performance level for all admissible uncertainties.By constructing an appropriate Lyapunov-Krasvskii functional,a delay-dependent stability criterion of the closed-loop system is presented with the help of the Jensen integral inequality.From the derived criterion,the solutions to the problem are formulated in terms of linear matrix inequalities and hence are tractable numerically.A simulation example is given to illustrate the effectiveness of the proposed design method.     

基于粒子群的高超声速飞行器闭环制导研究

对于高超声速飞行器的研究来说,凭借其超高的飞行速度和飞行高度,能够在短时间内飞行更远的距离。为了达到作战要求,需要规划整个飞行轨迹,而最为重要的便是上升段的制导问题。本文以X-33高超声速飞行器模型为研究对象,提出基于粒子群算法的闭环制导策略,实时修正飞行轨迹,使飞行器最终准确到达目标位置;并对该方法的可靠性进行了仿真验证。仿真结果表明,基于粒子群算法的闭环制导策略优化精度高,物理概念明确,能满足高超声速飞行器上升段的闭环制导需求。     

Robust H_∞ control for uncertain Markovian jump systems with mixed delays

We scrutinize the problem of robust H∞control for a class of Markovian jump uncertain systems with interval timevarying and distributed delays. The Markovian jumping parameters are modeled as a continuous-time finite-state Markov chain. The main aim is to design a delay-dependent robust H∞control synthesis which ensures the mean-square asymptotic stability of the equilibrium point. By constructing a suitable Lyapunov–Krasovskii functional(LKF), sufficient conditions for delay-dependent robust H∞control criteria are obtained in terms of linear matrix inequalities(LMIs). The advantage of the proposed method is illustrated by numerical examples. The results are also compared with the existing results to show the less conservativeness.     

基于积分观测器实现一类受扰混沌系统的同步

在系统参数和系统输出同时受扰的情形下,基于积分观测器的方法,实现了一类不确定混沌系统的同步.首先利用Lyapunov 稳定性理论,给出了混沌系统同步所需的充分条件,此条件可以快速地实现驱动系统与响应系统的同步,然后结合Schur补定理,将此条件转化为求解线性矩阵不等式组.最后,借助Matlab软件包中的LMI工具箱,通过对受扰MLC电路系统的同步数值仿真,证实了该方法的有效性.     

一种航天器推进剂补加飞控模拟器设计

推进剂补加飞控模拟器是飞控中心用来验证推进补加程序和地面测控方案、训练操作人员的模拟仿真系统,为系统演练构造一个尽量逼真的任务环境;提出了一种用于推进剂在轨补加任务准备的飞控模拟器设计,详细介绍了系统结构和原理, 给出了系统信息流向、软件设计,最后对主要技术难点及解决措施进行了说明,该模拟器具有真实性高、通用性高及灵活性高的特点,可以实现对推进剂在轨补加过程的动态模拟,在我国首次推进剂补加任务准备中得到了充分的应用和验证,取得了较好的效果。     

软体微手鲁棒非线性控制设计

软体驱动器是构建智能软体机器人的基石。然而,由于软体驱动器具有非线性、耦合和不确定性等复杂的特性,如何对其进行有效建模与控制是目前极需解决的难题。以一种由三支单腔双向弯曲软驱动器构成的软体微手为研究对象,对其进行了鲁棒非线性控制设计研究。首先,进行了鲁棒非线性控制系统的总体结构设计分析。其次,对如何设计算子控制器、跟踪控制器、算子观测器实现其对软体微手的弯曲角度和力进行控制进行了分析和讨论。接着,分析和研究了鲁棒稳定和跟踪条件。最后,通过基于实验数据的仿真验证了所提方案的可行性和有效性。