再入航天器的神经网络自适应控制

对于再入航天器来说 ,可恢复故障通常会导致总体控制权限的降低。本文将伪控制限制方法和神经网络自适应控制运用到再入航天器的制导与控制中。利用两个控制回路来实现控制目标。其中 ,外回路适用于力的扰动 ,而内回路适用于力矩的扰动。限制外回路以阻止对内回路动态特性的调整。在达到控制极限时 ,伪控制限制也可进行自适应调整。另外 。

基于神经网络的飞行器抗饱和自适应控制

针对传统自适应控制在飞行器作动器具有幅值饱和与速率饱和的情况下难以实现良好飞行控制的问题,提出了一种基于神经网络与伪控制隔离的飞行器抗饱和自适应控制方法。首先根据模型参考自适应控制理论,结合动态逆与神经网络自适应方法,分析了系统的模型跟踪误差动力特征,并考虑飞行器具有参数不确定和未建模误差等动态逆误差,设计了在线神经网络对其进行补偿。然后考虑作动器饱和,采用伪控制隔离将自适应单元与作动器饱和隔离,以实现飞行器各通道良好控制。最后以UH-60黑鹰直升机为例,对神经网络补偿动态逆误差和伪控制隔离抗饱和进行了验证,仿真结果表明了该控制方法的有效性。

基于伪控制限制方法的再入航天器自适应控制

文中将基于伪控制限制方法的神经网络自适应控制运用到再入航天器的制导与控制中。利用两个控制回路来实现控制目标。其中,外回路适用于力的扰动,而内回路适用于力矩的扰动。限制外回路以阻止对内回路动态特性的调整,在达到控制极限时,伪控制限制也可进行自适应调整。另外,通过加入加速度计反馈元件来提高系统性能。

基于伪控制隔离器的导弹控制方法研究

针对直接力/气动力复合控制导弹的参数严重不确定和多操纵机构的耦合问题,文中利用动态逆控制器适应系统的非线性要求,并用神经网络补偿动态逆控制系统所需要精确模型的不足,考虑到作动器的位置/速率饱和和延时的情况,增加了伪控制隔离器,以解决神经网络由于作动器的各种异常出现适应性困难的问题。最后通过仿真实验证明该算法满足扰动条件下飞行稳定性要求,提高了系统的鲁棒性。

基于复合抗饱和策略的火星飞机自适应控制

目前,伴随着火星探测的兴起,火星飞机越来越受重视。目前对火星大气研究不充分,火星飞机飞行环境特殊,存在强烈的不确定性和干扰。同时稀薄的火星大气与受限的飞机尺寸限制了操纵的机构控制能力。为了解决这2个关键问题,提出了一种基于复合抗饱和策略的自适应控制器,将模型误差、不确定性和干扰视为系统的"总和扰动",利用扩张状态观测器观测并加以补偿。针对控制能力受限带来的控制饱和,提出伪控制限制与基于误差补偿的扩张状态观测器抗饱和方案相结合的复合抗饱和策略。仿真结果表明,该控制方法能较好地完成指令跟踪,并有效抵制不确定性和干扰影响,效果良好,有效改善了控制饱和带来的响应迟滞等现象,使系统具有较强的抗饱和特性。

基于在线神经网络的自适应鲁棒飞行控制

一般的自适应神经网络,因为没有长期学习性与全局适应性,只能适应当前的瞬时状态,满足不了导弹高精度飞行的要求。基于李亚普诺夫稳定理论和神经网络的非线性函数的拟合特性,设计了具有背景学习功能的在线自适应神经网络鲁棒控制器。首先分析了逆误差产生的原因,然后用神经网络来补偿系统逆模型误差,并利用李亚普诺夫稳定性理论推导了在线网络权值的自适应调整规则,保证了闭环系统的有界性。最后,对直接力/气动力复合控制的导弹进行仿真验证。仿真结果表明,设计的自适应神经网络控制器能够对逆误差进行较好的补偿,且系统具有很好的跟踪性能和鲁棒性。

神经网络自适应控制在飞行控制系统中的应用

针对自适应控制应用中的输入饱和问题采取了一些改进措施,应用于模型参考自适应飞行控制中,解决了输入饱和时自适应机构不能正确起作用的问题。文中给出了动态逆控制器的构造方法以及神经网络自适应律,并对采用该神经网络自适应律的系统稳定性进行了分析。仿真结果表明神经网络自适应控制在飞行控制系统中的应用是有效的。

变旋翼转速飞行控制对涡轴发动机输出响应的影响

为探明变旋翼转速条件下飞行控制对涡轴发动机输出响应的影响,在变旋翼转速直升机/传动机构/发动机综合仿真平台的基础上,考虑系统不确定因素的存在,提出并设计了增量式非线性动态逆飞行控制器,提高对系统的控制效果,控制器主要包括角速率控制器、姿态角控制器和航迹控制器;由于执行机构的物理限制,引入伪控制模块,以提高系统的稳定性。典型飞行任务下的仿真结果表明:相对于增量式非线性动态逆飞行控制器而言,伪控制模块不仅可显著提升飞行控制效果,使爬升速度的超调量减小50%以上,还可有效减小动力涡轮转速的超调量9.0%左右,有助于增强发动机的动态控制品质。

考虑执行机构饱和的迎角跟踪控制

为了进一步改善控制系统的鲁棒性,在非线性动态逆控制器设计的基础上,设计L_(1)自适应控制环节补偿逆误差及外部干扰的影响。为了保证系统稳定性,针对执行机构饱和约束,引入伪控制保护补偿信号,调整参考输入,使得执行机构在任何时刻均不会进入饱和状态。最后,以迎角指令跟踪控制为例进行仿真验证,表明具有伪控制保护的L_(1)自适应补偿策略对迎角跟踪控制保持良好的指令跟踪性能。

基于互补滤波的直升机增量非线性动态逆控制

针对直升机非线性强、控制通道耦合严重、主旋翼与尾旋翼之间气流干扰复杂,造成建模不准确而难以实现高精度姿态控制的问题,采用基于互补滤波的增量非线性动态逆方法设计直升机飞行姿态控制律。首先,针对角加速度估计过程中存在由差分引起的相位滞后和噪声放大问题,采用互补滤波方法避免了微分运算,消除了微分运算的噪声放大效应。然后,在姿态控制回路加入限制结构确保作动器饱和时的跟踪性能。仿真结果表明,所提方法应对模型不确定和惯性不匹配具有较强的鲁棒性和解耦能力,即使作动器出现饱和也能实现姿态跟踪。