基于改进再分配伪逆法的高速飞行器RCS控制分配设计

高超声速飞行器再入段需要反作用控制系统(RCS)维持姿态稳定。设计一种固定推力器开启数的再分配伪逆控制分配方法,并应用在了高超声速飞行器再入段姿态控制中。首先,建立高超声速飞行器再入段RCS姿态模型,采用有限时间终端滑模算法设计姿态跟踪控制器。针对给定8推力器配置的RCS,设计固定3推力器开启的再分配伪逆法对RCS进行控制分配,能提高系统实时性并且降低燃料消耗。最后将设计的控制分配系统应用于高超声速飞行器再入姿态仿真,仿真结果表明设计的方法具有很好的控制效果,在保证控制性能和实时性的同时能够降低燃料消耗。

基于再分配伪逆的复合翼无人机飞行控制

复合翼无人机具有固定翼和旋翼无人机的气动构型,兼有两种无人机的飞行模态.在由旋翼模式向固定翼模式的过渡过程中,气动特性复杂,操控方式变化大,操控机构耦合性强,对飞行控制的鲁棒性提出了更高的要求.本文基于再分配伪逆控制算法和增量反演控制理论,研究了一种复合翼无人机全包线飞行姿态控制方法.针对飞行过程中气动特性变化大的问题,提出了一种基于增益调度理论的增量反演姿态控制方法,能够根据飞行过程的模态特性对增量反演控制器的控制器参数进行自适应调整,并从理论上分析了所研究方法的稳定性.为解决由旋翼机模式向固定翼模式过渡中操控机构转换的问题,提出了一种缩放再分配伪逆法的操控结构最优分配方法,提高了飞行过程对于控制指令的跟踪能力.仿真结果表明,本文所提出的基于再分配伪逆的增量反演控制方法相较于直接分配的反演法能以更高飞行品质实现飞行控制,过渡飞行过程姿态跟踪误差减少39%,高度跟踪误差减少87%.

轮毂电机驱动电动汽车各轮毂电机扭矩分配算法的仿真和评价

为精确控制轮毂电机驱动电动汽车各轮毂电机的扭矩,获得更好的车辆动力学控制性能,利用Matlab/Simulink对再分配伪逆算法(Redistributed Pseudo-Inverse algorithm,RPI)、层叠广义逆法(Cascading Generalized Inverse algorithm,CGI)和加权最小二乘法(Weighted Least-Squares algorithm,WLS)进行数值仿真,对这3种算法从计算速度、迭代次数和计算精度等方面进行对比分析与评价,结果表明WLS综合性能最优.

多螺旋桨太阳能无人机航向控制分配方法

针对太阳能无人机飞行过程能源优化问题,通过研究类‘太阳神’大尺度太阳能无人机的特点,提出能源模块化管理方法,并讨论无人机高度势能储能方法,同时建立太阳能辐射强度模型;考虑到无人机配置有多个螺旋桨,引进控制分配算法,在能源模块化的基础上,针对一天中不同时段,可利用能源存在差异的情况,分别采用变权伪逆法和变约束再分配伪逆法以对无人机航向进行控制。仿真结果表明,这2种分配方法均能使太阳能无人机在100 s内,达到控制目标,取得良好的控制效果。

再分配伪逆算法分配效率研究

多操纵面先进战斗机在进行舵面分配设计时,分配效率是衡量分配算法优劣的一个重要指标.再分配伪逆算法(RPI)的分配效率取决于伪逆阵的选择,其可达转矩集是一个复杂的非凸多面体.本文利用"微元"的求解思路,对二维及三维RPI算法的分配效率进行了研究,给出一种近似求解RPI可达转矩集的方法.将RPI分配效率作为适应度函数,通过遗传算法来选择具有最优分配效率的广义逆阵,从而提高RPI算法的分配效率.以某飞机的数据进行基于RPI的分配器设计,结果显示此方法显著提高了算法的分配效率.

多轮分布式驱动车辆可重构集成协调控制方法

多轮分布式独立驱动平台运动控制技术的演进对提升特种无人车辆的快速机动性及操纵稳定性具有重要的战略意义,然而其底盘主动执行系统的故障率或相互干涉的可能性也大大增加。提出一种面向该平台的可重构集成协调控制方法,以实现车辆动力学性能的进一步提升。基于自顶向下的分层控制结构,在运动控制层引入考虑参数不确定性的自适应滑模控制器,以保证对车辆运动目标状态的准确跟踪,并生成所需的广义控制力;在控制分配层提出一种加权伪逆控制分配器,基于控制效率矩阵的零空间特性,在主动执行器饱和约束可行域内进行再分配修正,以完成从广义控制力到各车轮处轮胎力的优化分配,其中引入的配置矩阵与优化权重系数则分别实现对控制模型的重新配置以及分配目标的调节;通过设置主动执行器实现分配目标的执行。基于6×6分布式电驱动车辆原理样机,进行两种工况下的仿真和试验验证。研究结果表明,该控制器提升了多轮车辆在转向过程中的操纵稳定性,并获得了更高效更精准的多轮车辆驱动力分配控制效果。

分布式驱动电动汽车底盘综合控制系统的设计

本文中为四轮线控转向、液压制动的分布式驱动电动汽车,设计了基于CAN总线的底盘综合控制系统。该系统包括整车控制器、4个车轮的驱动控制器、转向系统控制器和制动系统控制器。电动汽车的各控制器之间通过CAN总线进行通信,基于CAN2.0B协议制订了CAN网络的应用层协议。考虑电动汽车电磁干扰、温度变化和振动等因素的影响,设计了各控制器的硬件。建立了用于该电动汽车的伪逆控制分配算法。该算法除实现常规的控制量分配外,还可在控制系统出现故障或控制量饱和时实现控制再分配,提高了车辆的操纵稳定性。对所设计的控制系统进行仿真和实车验证,结果表明,该系统可有效地对执行机构的控制量进行常规分配和再分配,使电动汽车能很好地实现驾驶员的驾驶意图并维持车辆稳定。

一种分布式驱动电动汽车操纵稳定性控制算法

针对四轮轮毂电机独立驱动、四轮线控转向电动汽车的过驱动系统,以提高汽车的操纵稳定性为目标,提出了一种基于伪逆控制分配的控制算法。该算法以驾驶员对转向盘和加速踏板的操纵量为输入,通过伪逆控制分配,对汽车的前、后轮转角,4个车轮的驱动力进行控制。在Matlab/Simulink仿真环境下采用8自由度非线性车辆模型对所提出的算法,进行了正弦输入工况和双移线工况的仿真,并与采用常规控制方法时进行对比。结果表明,伪逆控制分配算法提高了汽车对驾驶员驾驶意图的跟随性能,并改善了汽车的稳定性。

一种六旋翼无人机的多模型容错控制方法

针对经典伪逆算法在处理无人机电机完全失效故障时容易出现电机转速分配超出硬件约束的问题,提出了一种迭代修正方案。在发生故障时利用伪逆算法对正常电机转速进行初步分配;对超出电机硬件约束的转速进行修正,通过多次迭代修正保证转速分配的合理性。仿真结果表明,该方法能对正常电机转速进行合理分配,有效保证六旋翼无人机在发生完全失效故障时的稳定飞行和安全着陆。