基于固定时间扰动观测器的非奇异终端滑模控制器的研究

针对非奇异终端滑模控制过程中存在的外部扰动影响不可预测以及收敛速度慢等问题,通过对扰动观测器、非奇异终端滑模控制器进行优化,提出了基于固定时间扰动观测器的非奇异终端滑模控制策略。首先,基于Lyapunov稳定性和固定时间理论,通过改进扰动观测器中的非线性切换增益函数设计了固定时间扰动观测器,并引入时变函数使得误差在固定时间内完成收敛。其次,设计了具有递归结构的新型非奇异终端滑模面和控制律,并结合所设计的固定时间扰动观测器提出了非奇异终端滑模控制策略。通过与传统的基于观测器的非奇异终端滑模控制策略进行对比,验证了所提出控制策略的有效性。

一种基于固定时间稳定理论的移动机器人NMPC方法

轮式移动机器人的轨迹跟踪问题一直是机器人和控制领域的研究热点。在实际应用时,其控制器的设计通常还需考虑各种约束的影响,如输入限幅等。针对绝大多数商用移动机器人力矩层不开放的情况,论文采用加速度-伪动力学控制(Acceleration-Level Pseudo-Dynamic Control,ALPDC)框架来实现移动机器人的轨迹跟踪,并提出了一种基于固定时间稳定理论的移动机器人非线性模型预测控制(Nonlinear Model Predictive Control,NMPC)方法。仿真结果验证了所提方法的有效性。

考虑攻击时间及空间角度约束的三维自适应滑模协同制导律设计

面向三维场景下的多导弹协同攻击机动目标问题,基于固定时间稳定理论和自适应滑模控制理论,设计考虑时间及空间约束的分布式协同制导律。在弹目视线方向上,基于固定时间一致性理论提出一种改进型自适应鲁棒协同制导律,驱动弹群以期望的攻击时刻协同拦截机动目标,并避免滑模固有的抖振问题;考虑视线法向的空间约束,基于固定时间非奇异终端滑模控制理论设计一种鲁棒自适应滑模制导律,在实现终端碰撞角约束的同时避免弹群间碰撞。通过Lyapunov稳定性理论证明闭环系统的固定时间稳定性。仿真结果表明:所设计三维协同制导律可以有效控制多发导弹在期望攻击时刻同时打击机动目标,并以期望的终端角度攻击目标。

基于自适应扰动观测器的旋转弹神经网络过载驾驶仪设计

旋转弹在飞行过程中受多种干扰的影响,包括跨域飞行气动参数剧烈变化引起的模型不确定性以及飞行过程中受到的外部扰动。为了解决高动态飞行环境中双通道旋转弹的鲁棒控制问题,基于轨迹线性化控制方法,设计伪逆反馈控制器。采用径向基函数神经网络,设计自适应前馈补偿控制器,有效实现对模型不确定性的精确逼近。将神经网络逼近误差和外部扰动处理为总扰动,并基于固定时间稳定理论设计一种自适应扰动观测器,实现对总扰动的精确估计及补偿。通过Lyapunov理论,严格证明了闭环系统的最终一致有界性。通过数值仿真验证了所设计方法的有效性。