基于有限时间姿态控制算法的四旋翼飞行器悬停控制

基于反步设计方法和有限时间控制技术,文章设计了四旋翼飞行器的控制系统,以实现定点悬停控制.首先,针对四旋翼飞行器位置控制系统,将姿态当成虚拟控制输入信号,设计了基于PD的位置控制器.然后,针对姿态控制系统,基于有限时间控制技术,设计姿态控制力矩使得飞行器姿态可以在有限时间内达到期望的姿态.最后,仿真结果验证了文章所提出控制器的有效性.     

输入饱和受限的多个四旋翼飞行器分布式编队控制

研究了多个四旋翼飞行器在主从结构下的分布式同步协调编队控制问题.基于反步法的设计思想,文章提出了一种有界的分布式一致性控制算法,以保证满足输入饱和受限条件.首先,对于位置控制子系统,基于比例微分控制和一致性理论,设计了一种多个四旋翼飞行器的协调编队控制律,来使所有的四旋翼飞行器都可以向领导者收敛,并沿着理想的编队轨迹运动.针对位置系统设计的分布式一致控制律将为姿态控制子系统的参考姿态输入信息.其次,针对基于四元数描述的姿态控制子系统,设计了一种饱和的全局姿态跟踪控制律,可以使飞行器跟踪上所期望的姿态.最后,通过数值仿真来验证所提方法的有效性.     

基于观测器的非严格反馈时滞非线性系统的神经网络自适应控制

针对一类非严格反馈的时滞非线性系统,研究了一类基于观测器的自适应神经网络控制问题.针对系统中存在未知状态变量的问题,设计了一个状态观测器.利用反步法和径向基神经网络的逼近特性,提出了一种自适应神经网络输出反馈控制方法.所设计的控制器保证了闭环系统中所有信号的半全局一致有界性.最后,通过仿真验证了所提控制方法的有效性.     

一类带有死区模型的随机系统的自适应跟踪控制

针对一类带有死区模型的随机严格反馈非线性系统,利用神经网络的逼近能力和后推设计方法,提出一种神经网络自适应跟踪控制方案.与已有文献相比,该方案取消了控制律和自适应律设计必须与神经网络节点数相关的条件.通过Lyapunov方法,证明了闭环系统的所有信号依概率有界,且误差信号在二阶或四阶矩意义下半全局一致终结有界.仿真结果验证了所提控制方案的有效性.     

仿生模糊直接自适应控制

针对一类不确定非线性系统,设计了一种具有仿生特性的模糊直接自适应控制方法.方法将反应生物特性的生态位态势理论函数作为模糊规则的后件,将生物个体对外界扰动的适应对策引入控制器设计中,利用超稳定理论设计自适应控制律,保证了闭环系统的稳定性和收敛性.仿真结果表明了方法的有效性,比常规控制方法有更好的控制效果.     

倾转旋翼飞行器飞行控制系统的建模与设计

运用最优控制理论中的极小值原理,对倾转旋翼飞行器的飞行控制系统进行建模设计并进行计算机仿真模拟,得到了对飞行器发动机倾角的最优控制律以及一系列仿真对比分析结果.     

非线性时滞系统自适应模糊动态面控制

针对未知非线性系统控制器设计过程中引入逼近器过多的问题,提出一种简化的自适应模糊动态面控制器设计方案.在控制器设计过程中,仅采用一个模糊逻辑系统作为逼近器,使得所有的未知项得到补偿,同时采用自适应技术在线辨识未知参数和逼近误差上界.文中的控制方案克服了传统backstepping控制器中"复杂性膨胀"的问题.通过构造合适的Lyapunov函数,证明闭环系统的所有信号为半全局最终一致有界.仿真实例验证所提出的控制方案的有效性.     

非最小相位高超声速飞行器自适应动态面控制

研究存在参数不确定和非最小相位特性的吸气式高超声速飞行器的控制律设计问题.通过深入分析被控对象的动力学特点,提出了一种新型设计思想.将系统分为速度子系统和俯仰动力学子系统分别进行设计.针对速度子系统,设计自适应动态逆控制;针对非最小相位俯仰动力学子系统,设计高增益自适应动态面控制.稳定性分析表明,系统的跟踪误差是一致最终有界的,其它状态是有界的.最后的数值仿真验证了该方法的有效性.     

一类非仿射非线性系统的神经网络自适应跟踪控制

考虑了一类具有零动态的非仿射非线性不确定系统的神经网络直接自适应跟踪控制问题.控制信号由神经网络系统直接产生,无需另外设计系统估计器及鲁棒控制项.采用梯度下降方法以最小化神经网络控制器与未知理想控制器的误差代价函数产生神经网络白适应参数更新律.应用Lyapunov方法证明了闭环系统的稳定性及跟踪误差和相应闭环系统的所有状态最终一致有界性.最后针对带有外部扰动的非仿射非线性系统的仿真结果验证了该文方法的有效性.     

具有外部干扰的连续时间线性系统鲁棒最优开环解耦控制

针对具有外部干扰的一类连续时间线性系统,将开环解耦控制和无限时间最优跟踪控制相结合,提出了一种鲁棒最优开环解耦控制方法.首先,通过引入中间虚拟变量,对系统进行开环解耦;其次,将解耦后的系统看做被控对象的广义系统,针对标称广义系统设计了无限时间最优跟踪控制方法;最后分析了该最优跟踪控制器与具有外部干扰的广义系统组成的闭环广义系统的鲁棒性.仿真结果表明所提方法的有效性以及与经典的无限时间最优跟踪控制控制方法相比的优越性.     

多四旋翼无人机分布式固定时间自适应编队控制

针对具有外部扰动和参数不确定性的多四旋翼无人机,提出了基于指令滤波反步方法的分布式固定时间自适应编队控制算法.通过引入固定时间指令滤波及构建非光滑误差补偿机制,有效地避免了“复杂性爆炸”问题并在固定时间内移除了滤波误差的影响.此外,通过设计分段函数,巧妙地解决了分布式控制器中存在的奇异性问题.利用固定时间稳定性理论,严格证明了闭环系统是实际固定时间稳定的,且闭环系统中所有信号有界,同时编队跟踪误差在固定时间内收敛到原点附近充分小的邻域内.最后,仿真算例验证了所提出的分布式固定时间控制策略的有效性.     

基于自抗扰控制的直升机航向控制方法

针对直升机航向动力学包含输入非线性、时变参数和主-尾旋翼之间的强耦合的特性,传统的控制方法很难实现良好的性能.提出了一种自抗扰控制器的设计方法,并设计了扩张状态观测器,对参数不确定性和外部干扰进行估计,并实时补偿.与常规控制相比,在保证闭环稳定性的同时,能够应对模型参数的不确定性以及扰动,能够进一步使跟踪误差满足期望精度.并针对实际模型直升机实验平台航向动力学模型,在参数不确定性和主旋翼有扰动情况下,仿真结果验证了该方法的有效性.     

基于ADRC的小型四旋翼姿态控制实现

设计了一个四旋翼飞行系统,提出了一种自抗扰控制方法,解决了该飞行系统的姿态控制问题.将显性互补滤波器与扩张状态观测器相结合,实现了对系统的状态与内外总扰动的实时估计,并在此基础上利用非线性误差反馈控制律对该扰动进行了补偿,消除了内外扰动对系统的影响.最后,分别采用PID与ADRC算法实现四旋翼的姿态控制,对比结果验证了所采用的自抗扰控制方法的有效性和优越性.     

基于生物态势理论的Backstepping模糊控制

针对一类单输入单输出非线性系统,提出了一种基于生物态势理论的backstepping模糊自适应控制方法.设计中,将系统误差及其导数作为模糊规则的前件,将反应生物特性的生态位态势理论函数作为模糊规则的后件,设计了基于生物态势理论的Backstepping模糊控制器.该控制器将生物个体对外界扰动的适应对策引入设计中,使得控制器的自适应律具有生物自适应特性.并利用Lyapunov方法证明了闭环系统的稳定性.仿真结果进一步验证了方法的有效性.     

多径路由网络化控制系统的路径调度与控制器协同设计

研究了带有多径通信路由的网络化控制系统的通信路径调度和控制器的协同设计问题.通过将不同通信路径切换及带来的时延变化建模为系统模态的切换,得到了所研究系统的切换系统模型.给出了使得闭环系统指数稳定的通信路径调度所需满足的条件,并提出了满足系统稳定和网络负载均衡的闭环通信路径调度方案和控制器设计方法.数值仿真算例验证了算法的优越性和有效性.     

四旋翼飞行器姿态控制方法和实现

研究了小型四旋翼飞行器惯导系统的姿态解算和控制问题.首先,文章采用三阶近似毕卡四元数算法来解决四旋翼飞行器的姿态解算问题,进而将该算法与卡尔曼滤波器相结合,避免了陀螺仪的积分累积误差,有效消除了四旋翼飞行器机体振动引起的传感器测量误差.其次,根据姿态解算得到的姿态角,设计了积分分离PID和串级PID控制器进行姿态控制.最后,将设计的姿态解算算法和姿态控制算法应用到四旋翼飞行器平台上,实现了四旋翼飞行器的姿态控制,验证了文章算法的有效性.     

多径路由网络化控制系统的路径调度与控制器协同设计北大核心CSCD

研究了带有多径通信路由的网络化控制系统的通信路径调度和控制器的协同设计问题.通过将不同通信路径切换及带来的时延变化建模为系统模态的切换,得到了所研究系统的切换系统模型.给出了使得闭环系统指数稳定的通信路径调度所需满足的条件,并提出了满足系统稳定和网络负载均衡的闭环通信路径调度方案和控制器设计方法.数值仿真算例验证了算法的优越性和有效性.     

弹性振动的闭环系统

细长体的飞行器在飞行中考虑了既有刚性运动又有弹性振动的运动,由于刚性运动对弹性振动的影响,通过安装在飞行器上面的仪表所测得的角速度作为反馈信号输入到控制器,由控制器输出端输出信号到执行机构来实现反馈控制,把刚性运动飞行器、弹性振动飞行器同时考虑作受控对象,这里我们研究了由刚性飞行器、弹性飞行器和控制器三者形成的闭环系统的弹性振动问题,得到了求闭环系统的频率和振型的公式,设计控制器使得闭环系统渐近稳定的条件和能控性、能观测性的条件。     

不确定时滞奇异系统的有限时间非脆弱保成本控制

针对一类在有限时间下的时滞奇异系统,考虑参数不确定性和有限外部扰动的影响,研究了其基于非脆弱状态反馈控制器的鲁棒保成本控制问题.分别对控制器增益具有加法式摄动和乘法式摄动研究了控制器的设计问题,并通过对闭环系统有限时间稳定且满足系统的成本函数具有上界的研究得到解决,控制器的设计可通过求解一组线性矩阵不等式得到,最后的数值算例说明了所给方法的有效性.     

一类模糊T-S模型互联系统的自适应容错跟踪控制

针对一类带有执行器故障的T-S模糊互联的容错跟踪控制问题,提出了一种模糊自适应容错控制器。该控制器由一个模糊控制器和一个自适应控制器组成,模糊控制器能够保证系统没有故障时闭环系统渐近稳定,而自适应控制器能够补偿系统的执行器故障。所提出的容错控制方法不但使得闭环系统渐近稳定、系统的输出渐近跟踪给定的参考信号,并获得H∞控制性能。最后应用Lyapunov函数和线性矩阵不等式的方法,给出和证明了带有执行器故障的T-S模糊互联系统的稳定的充分条件。仿真结果进一步验证了所提出方法的有效性。