高超声速飞行器指定时间时变高增益反馈跟踪控制

研究了高超声速飞行器控制通道存在未知环境干扰时的指定时间跟踪控制问题.基于高超声速飞行器的输入输出线性化模型,借助参量Lyapunov方程的一些性质,设计一种光滑、有界的时变高增益控制律.相比于现有的高超声速飞行器有限/固定时间控制方法,该算法不会出现抖振现象,同时收敛时间不依赖于初始状态且可以事先设定.当高超声速飞行器存在未知的有界环境匹配干扰时,该控制器能使高度和速度在指定时间跟踪上参考信号.仿真结果验证了方法的有效性.

多智能体系统指定时间双向编队控制

多智能体系统协同控制的收敛速率问题是当前系统与控制领域一个热点研究问题。结合指定时间控制思想,以一般线性动力学系统为控制对象,对多智能体系统双向编队问题进行研究。首先,利用庞特里亚金极大值原理,设计了指定时间双向编队控制器,双向编队指的是被分成两组的智能体最终以指定的编队队形、相反的方向进行运动;其次,通过运动规划算法,分析了控制器的指定时间收敛性,即智能体实现期望几何形态所需的时间可由用户任意指定。需要注意的是,控制器仅取决于采样时刻智能体及其邻居的状态,而非实时反馈,这将极大地减少网络通信成本和负担;最后通过仿真实验,实现了多智能体系统在指定时间达成指定的编队构型。所提算法为无人系统的编队飞行提供了潜在的应用。

基于学习观测器的航天器指定时间跟踪控制

针对一类含有外部扰动和执行器故障的刚体航天器姿态控制系统,提出一种基于自适应学习观测器的指定时间容错控制器的设计方案.首先,系统性地给出一种改进型自适应学习观测器设计方案,基于自适应学习观测器框架,设计航天器姿态系统的学习观测器实现对系统的综合扰动值估计;然后,利用综合扰动的估计信息和滑模控制理论设计指定时间容错跟踪控制器,使得系统的姿态角能够在指定时间跟踪指令信号,系统的收敛时间可通过容错控制器的参数预先设置,且与系统的初始状态值无关;接着,基于Lyapunov稳定性理论验证含有故障的姿态控制系统能够在指定时间内稳定;最后,通过数值仿真,与已有的观测器和有限时间控制方案进行对比,表明所提出方案的有效性和可行性.