基于LPV的超空泡航行体H_∞抗饱和控制

针对超空泡航行体在运动过程中面临的执行器饱和问题,提出一种基于线性变参数(linear parameter varing,LPV)的抗饱和控制方法。首先在航行体动力学模型基础上考虑执行器饱和非线性因素,将滑行力和执行器分别建模为时变参数的仿射函数,最终得到系统矩阵仿射依赖于时变参数的LPV模型,同时,该模型也考虑了噪声干扰条件下控制器的鲁棒性。基于该LPV模型,运用多面体理论和Lyapunov方法设计了不依赖于时变参数的静态状态反馈控制器。仿真结果表明,所设计的控制器可以保证航行体在执行器发生饱和时仍能渐近跟踪给定深度指令,且在零初始条件下具有对噪声的H_∞抑制性能。

超空泡航行体鲁棒H_∞绝对稳定控制

针对超空泡航行体(HSSV)在巡航阶段会受到强非线性滑行力,且伴随噪声干扰等问题,提出一种基于时域绝对稳定性的鲁棒H∞绝对稳定控制器的综合方法。利用backstepping方法,将原系统转化成子系统级联形式的跟踪模型,并在其基础上分析了滑行力的扇形区域条件。考虑系统中存在噪声干扰的情况,利用Lyapunov理论结合滑行力的扇形区域条件,给出了线性矩阵不等式(LMI)约束形式的鲁棒H∞绝对稳定控制器综合方法。仿真结果表明,所设计的鲁棒H∞绝对稳定控制器可以实现闭环系统的绝对稳定,同时在零初始条件下具有给定的H∞性能。

基于圆判据的超空泡航行体非线性控制研究

超空泡航行体在高速航行过程中大部分表面被空泡包裹,航行体尾部与空泡间相互作用产生剧烈变化的滑行力,该滑行力是导致航行体失稳的主要因素。由于航行体与空泡相互作用机理的复杂性,使得滑行力表达式存在很大的建模差异和参数不确定性,针对这一问题,该文首先通过一系列变换将系统模型表示为线性环节和非线性环节反馈连接的形式,然后基于圆判据定理给出了航行体绝对稳定的充分条件,并依据该条件采用状态反馈极点配置方法设计控制器。仿真结果表明,该控制器针对滑行力建模不确定性和参数不确定性的情况,可以通过合理配置闭环极点实现系统对不同非线性条件的绝对稳定。