由回差阵奇异值求稳定裕度的退化算法

本文研宄使用回差阵奇异值求多输入多输出(MIMO)线性定常系统稳定裕度的方法.首先对此方法进行退化分析,得到求解单输入单输出(SISO)线性定常系统稳定裕度的算法步骤.在此基础上,讨论退化所得算法与传统稳定裕度的关系;进一步地,详细分析此退化算法相比传统稳定裕度的优势,进而指出当系统的增益和相位同时变化时,系统Nyquist曲线g(jω)到临界点(-1,j0)的最短距离min|1+g(jω)|可作为一种更加合理的稳定裕度指标.最后,通过对实例进行数值仿真,说明本文所提退化算法可以克服传统稳定裕度局限性,同时与传统稳定裕度结合得到比较完整的SISO线性系统稳定裕度衡量体系.

基于天线驱动组件的多体卫星MIMO控制及稳定裕度应用研究

针对两输入两输出的多体卫星控制系统,采用工程中的天线驱动组件为天线转动提供驱动力矩,在天线小角度机动条件下,对此线性模型采用多变量频域设计法中的序列回差设计技术,设计卫星本体俯仰姿态和天线转动的多输入多输出(MIMO)控制器,利用Nyquist稳定判据证明系统的稳定性.在此基础上分别利用回差阵奇异值法和逆回差阵奇异值法计算MIMO控制系统的稳定裕度,将两种方法所得结果相结合以减小稳定裕度计算的保守性,最后通过数值仿真验证了控制算法和控制系统稳定裕度结果的有效性.

多输入多输出线性定常系统稳定裕度的分析与改进

针对多输入多输出(MIMO)控制系统的稳定裕度求解问题,首先分析了现有的回差阵奇异值法这一计算方法,并得到其解决单输入单输出(SISO)系统的稳定裕度结论,在此基础上,提出两种基于系统回差阵的稳定裕度改进方法;一种是在有限条件下利用矩阵的特征值代替奇异值来建立与稳定裕度关系的策略,另一种是利用系统逆回差阵的行列式,通过求其奇异值来计算系统稳定裕度;最后结合工程实例,通过数值仿真验证两种稳定裕度计算方法相比原方法都有不同程度的改进,而且三种方法可以结合起来进行分析,最大化的减小系统稳定裕度结果的保守性.

多体卫星MIMO控制及稳定裕度研究

针对两输入两输出的多体卫星系统模型,采用并矢展开设计法这一多变量频域设计技术,实现卫星本体俯仰姿态和附件指向的多输入多输出(MIMO)控制,利用Nyquist稳定判据证明系统的稳定性;在此基础上讨论卫星本体姿态控制与附件指向控制带宽的关系,然后利用回差阵奇异值法计算MIMO控制系统的稳定裕度,并分析稳定裕度计算结果的保守性,数值仿真验证了算法的有效性以及稳定裕度分析结果的正确性。

高超声速飞行器横航向MIMO系统控制及稳定裕度评估

以超燃冲压发动机为动力的飞行器存在严重的横航向耦合特性,同时具有多维非线性约束,如动压、空气流量、侧滑角范围等限制。飞行控制系统一方面需对横航向机动需求与发动机稳定工作需求进行平衡,一方面需控制飞行器滚转和偏航通道的协调变化。针对两输入两输出的高超声速飞行器横航向系统模型,设计基于极点配置的姿态渐进跟踪耦合控制器实现对滚转机动指令的跟踪,采用副翼方向舵交联控制策略抑制滚转机动过程中的侧滑角,并通过仿真验证了控制算法的有效性;在此基础上,采用闭环系统回差阵奇异值分析方法评估了MIMO控制系统的稳定裕度,仿真验证了稳定裕度评估的合理性并分析了稳定裕度计算结果的保守性。