仿鸟扑翼飞行器的时变反馈镇定

针对仿鸟扑翼飞行器的欠驱动特性,提出了一种简化其飞行控制问题并实现其局部渐进稳定的控制方法。首先分析仿鸟扑翼飞行器的动力学和运动学模型,证明其控制问题等价于升力、推力、俯仰力矩和横滚力矩独立可控情况下的姿态控制问题;进一步分析的结果表明,仿鸟扑翼飞行器的升力、推力、横滚力矩和俯仰力矩都是独立可控的,因此可将其控制问题等价为两控制器刚体的姿态控制问题。通过设计光滑时变反馈控制律实现对姿态控制的局部渐进稳定,从而解决扑翼飞行器的飞行控制问题。

一种高超声速飞行器的再入鲁棒输出反馈控制

高超声速飞行器X-38在再入过程中存在快时变、强非线性耦合、不确定性、多干扰等特性。针对此问题,提出了一种鲁棒反馈线性化技术,对不确定再入动力学系统进行非线性解耦,建立了范数有界的不确定线性系统。对解耦后的不确定系统模型设计动态高增益观测器重构系统的不可观测状态,有效处理系统中的非线性项和不确定性;设计非光滑反馈控制器,实现系统输出的设定精度跟踪,避免通过复杂的计算估计不确定边界来设计鲁棒控制器。仿真结果表明,鲁棒反馈线性化和非光滑控制有效保证了闭环系统的稳定性,抑制了再入不确定性对控制精度的影响。

非完整向量幂式系统的光滑时变指数镇定(英文)

研究非完整向量幂式系统的镇定问题 .通过引入一个辅助状态变量 ,此类系统可被转换成一个线性时变系统 ,由此可得到具有指数收敛率的光滑反馈控制律 .该方法优点是控制律光滑并且设计过程简单 ,系统每个状态的收敛率可被事先确定 .仿真结果表明了该方法的有效性 .

减执行器水面舰船系统的光滑时变指数全局镇定

已知减执行器水面舰船系统不能由连续时不变反馈控制律镇定 .本文对减执行器水面舰船系统提出一种具有指数收敛率的光滑时变反馈控制律 ,使得闭环系统被全局镇定 .该方法反馈控制律设计简单 ,并且所有状态的收敛率可以事先确定 .

欠驱动船舶的光滑时变全局渐近镇定

研究了欠驱动船舶的镇定问题。首先,通过恰当的坐标变换将整个动态系统转换成级联结构的非线性系统;其次,利用backstepping使得最后要镇定的问题变成一个3阶链式无漂移系统的镇定;再次,设计了光滑时变的反馈控制律,使系统全局渐近稳定到期望的平衡点。文章的设计方法是系统的,采用的技术都是现有的一些方法,主要是Lyapunov分析、级联方法、backstepping和坐标变换。仿真结果表明了该方法的有效性。

珠三角地区多机场系统航班时刻的仿真优化

珠三角地区机场分布稠密、空域紧张、航班延误率高。为降低该地区的航班延误,提出以延误分层模型为优化目标,采用空域机场仿真模型SIMMOD对珠三角地区多机场系统仿真建模和有约束限制的并行扰动随机近似(Simultane-ous Perturbation Stochastic Approximation,SPSA)优化算法相结合的方法,对珠三角地区多机场系统的航班时刻进行仿真优化研究。采用非光滑反馈对SPSA算法进行了改进。仿真结果表明采用这种仿真优化方法生成的新航班时刻,可有效降低总延误时间。研究对从整体上减少珠三角地区多机场系统的延误成本具有重要价值。

仿鸟扑翼飞行器姿态镇定研究

针对仿鸟扑翼飞行器的欠驱动特性,提出了一种简化其飞行控制问题并实现其局部渐近稳定的控制方法.建立并分析了仿鸟扑翼飞行器的动力学和运动学模型,证明其控制问题等价于升力、推力独立可控情况下的姿态控制问题.进一步分析的结果表明,仿鸟扑翼飞行器的升力、推力都是独立可控的,其姿态控制为耦合输入下刚体的姿态控制问题.通过设计光滑时变反馈控制律实现姿态控制的局部渐近稳定,从而解决扑翼飞行器的飞行控制问题.

一类非线性系统的鲁棒有限时间控制问题

讨论了一类带有动态不确定项的非线性系统的鲁棒有限时间控制问题。通过利用"加幂积分器"的方法构造出了一个部分状态反馈控制律,解决了这类不确定非线性系统的有限时间镇定问题。

一类非线性系统的有限时间控制问题

讨论了一类带有动态不确定项的非线性系统的鲁棒有限时间控制问题.通过利用"加幂积分器"的方法构造出了一个部分状态反馈控制律,解决了这类不确定非线性系统的有限时间镇定问题.

一类非线性系统的有限时间镇定问题

讨论了一类非线性系统的有限时间镇定问题.通过利用"加幂积分器"的方法构造出了一个部分状态反馈控制律,解决了这类非线性系统的有限时间镇定问题.

以降低航班延误为目标的仿真优化方法研究

由于珠三角地区机场密集、空域紧张,导致该地区交通拥挤、管制员工作负荷大、运行安全隐患多、航班延误率高等。为此,迫切需要研究在不增加空域机场设施投资和保证运行安全的情况下降低该地区航班延误率的方法。考虑到难以对复杂的空中交通系统进行数学建模,采用空域机场仿真模型SIMMOD对珠三角地区空域机场系统进行仿真建模,并与并行扰动随机近似(SPSA,Simultaneous Perturbation Stochastic Approximation)优化算法相结合,以航班总延误成本最小为目标同时将管制员工作负荷限制在安全水平,优化航班时刻的仿真优化方法,降低该地区的航班延误率。采用THEIL不等式系数法对SIMMOD模型进行验证;采用非光滑反馈对SPSA算法进行改进,提高了算法的收敛速度和精度。仿真结果表明,采用优化的新航班时刻,可降低航班总延误成本38%;停机位延误、滑行道延误以及空中延误分别降低延误时间30%、26%和55%。

带两控制器刚体飞行器的姿态镇定(英文)

已知带两控制器的刚体飞行器系统不能被连续的纯状态反馈局部渐近镇定 .有效的解决方法包括时变反馈镇定方法和非连续反馈镇定方法 .现有的时变反馈镇定方法设计均较为复杂 .已有的光滑时变反馈方法是非指数收敛的 .本文通过引入辅助变量以及采用反馈线性化技术设计出光滑时变的控制器 .该方法设计简单且保证闭环系统状态是指数收敛的 .

非线性系统的自适应实用输出跟踪控制(英文)

研究了一类具有不可控不稳定线性化和线性化参数的非线性系统的全局自适应实用输出跟踪控制问题,这类系统既不具有反馈线性化性质,对输入也没有仿射特性.因为这类系统的线性化系统具有不可控模式且该模式在右半平面内有根,所以全局渐近输出跟踪是不可能的(甚至是局部的).应用修正的自适应增加幂积分方法,设计了一种光滑状态反馈控制器,保证闭环系统所有信号全局一致最终有界,且使跟踪误差进入零的小邻域内.仿真结果表明该控制器是可行的并且是有效的.

一类非线性系统的全局自适应输出跟踪控制

研究一类具有不可控不稳定线性化和未知线性化参数的非线性系统的全局自适应控制·控制目标是设计一种鲁棒自适应非线性状态反馈控制器,实现系统的全局实用输出跟踪·应用Lyapunov稳定性理论和修正的自适应增加幂积分方法,给出了一个系统化的设计程序,递推设计了一种非线性自适应光滑状态反馈控制器·该控制器能保证跟踪误差充分小,且闭环系统所有信号全局有界·仿真结果表明该控制器是可行的并且是有效的·

关于串联非线系统的几乎干扰解耦问题(英文)

研究了一类具有零动态的高阶串联系统的几乎干扰解耦问题 ,将加幂积分器的技巧与推广的引理巧妙地结合 ,构造了一个光滑静态反馈控制器 ,从而保证闭环系统在内稳定的基础上 ,使系统达到干扰衰减 .

非线性系统的全局有限时间内稳定

研究了一类不确定非线性系统的输出反馈全局有限时间稳定问题,该系统的线性化是不可测的.通过加幂积分仪技术和特殊的观测器,精确地设计了输出反馈控制器,实现了系统的有限时间内的稳定.

欠驱动自治水面船的全局K-指数镇定控制方法

针对欠驱动自治水面船的镇定控制问题,提出了一种光滑时变反馈镇定控制律.基于全局微分同胚坐标变换将欠驱动自治水面船的数学模型转化为级联形式的非线性系统,并证明了原系统的镇定问题可简化为级联子系统的镇定问题.通过在状态反馈控制律中增加指数收敛控制项,获得了具有指数收敛速率的时变光滑镇定控制律,并证明该控制律能保证原系统的全局K-指数稳定性.该方法克服了当前许多控制律存在非连续、不光滑、受初始条件限制或需切换的缺点.仿真结果验证了所提出控制律的有效性,试验表明控制器的超调小、收敛快,具有良好的动态性能.

一类切换非线性系统的全局有限时间镇定

研究了一类切换非线性系统在任意切换下的全局有限时间镇定问题.通过加幂积分仪技术,精确地设计了连续非光滑的状态反馈控制器和共同的李雅普诺夫函数,实现了系统的有限时间内的镇定;与现有结果相比,具有加快收敛速度的优点;仿真例子表明了所得结果的有效性.

有限时间收敛的非光滑制导律设计

针对机动目标拦截问题,设计基于扩张状态观测器的有限时间收敛制导律。首先利用非光滑反馈控制技术,结合有限时间Lyapunov稳定理论,设计了无抖振的滑模制导律。其次为了削弱目标机动对制导精度的影响,设计了一种非齐次干扰观测器,对系统中目标机动带来的总扰动进行有限时间估计,提高了对机动目标的拦截精度。最后,数字仿真验证了这种非光滑连续制导律的有效性。

具有多不确定性平面非线性系统的全局自适应调节

本文通过光滑输出反馈研究了一类具有不可测状态依赖增长的不确定平面非线性系统的全局自适应调节问题.本文的新颖之处主要在于考虑了未知增长率包含输出的多项式函数和只有下界已知的未知控制系数.受相关工作的启发,笔者利用通用控制思想和反推技术,提出了一种非辨识输出反馈控制方案.为了处理系统不确定性,本文引入了具有两个高增益的观测器,且两个动态高增益以新的形式在线调节.同时,引入了一种合适的估计律,克服了控制系数上界未知的困难.所设计的光滑控制器可以同时实现非线性系统状态的全局调节和闭环系统的全局有界.通过一个实例验证了该方法的有效性.