考虑落角约束和气动不确定性的固定时间制导控制一体化设计方法

文中研究落角约束和气动不确定性条件下的机动目标制导控制一体化设计问题。首先,将目标的加速度和气动不确定性考虑为有界的外部扰动。其次,将典型的反步法与动态曲面控制技术相结合,提出了一种固定时间滑模控制方法来解决制导控制一体化设计问题,并通过引入固定时间微分器有效避免反步法中存在的“微分膨胀”问题。然后,借助于固定时间稳定性理论对闭环系统进行了稳定性分析,表明所提方法能够使所有误差信号在任意初始条件下实现半全局固定时间一致最终有界稳定。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。

基于自适应滑模的侧窗制导控制一体化设计研究

针对侧窗导弹末制导问题,提出了一种侧窗探测视场约束条件下的制导控制一体化设计方法。基于弹目相对运动模型分析了侧窗导弹运动规律,建立侧窗导引头探测视场角范围与导弹姿态角的约束关系,采用基于滑模控制理论的反步法设计导弹的制导控制一体化模型,给出了自适应滑模制导律:根据姿态角与侧窗视线角的约束关系,切换选择含约束和不含约束的自适应滑模控制。控制策略为:当弹目视线不满足侧窗探测范围约束时,在控制量中加入自适应俯仰角补偿项,使目标始终处于导弹侧窗视线范围内,解决了侧窗末制导过程中存在的目标跟踪视场角不对称约束问题;当弹目视线满足侧窗探测范围约束时,控制无需引入姿态角约束项,可直接应用自适应滑模控制律。仿真结果表明:在末制导过程中目标始终处在侧窗范围内,且对不同的初始条件有较好的鲁棒性。

高超声速飞行器控制一体化优化设计

乘波体高超声速飞行器各个子系统之间具有强烈的耦合效应,飞行包线大,因此,需要在飞行器设计早期就将控制相关分析和设计引入,将控制系统参数与气动、推进、结构系统参数一起作为设计参数,并开发能辅助这个设计过程的软件工具。首先将几何外形用参数集表示,建立乘波体高超飞行器的参数化模型。再根据任务需求,确定优化目标函数,然后寻求在约束条件允许的设计空间内的最优参数集。再将系统可控性、闭环稳定性、鲁棒性和时域性能等与控制相关性能指标作为优化指标,将控制对飞行器设计参数调整意见反馈到优化回路,最终得到综和性能最优的飞行器构型。辅助飞行器设计的软件工具能够根据输入的参数集,自动完成飞行器建模和模型动、静态特性分析,并提供多种控制器设计模板。

基于自抗扰控制的制导与运动控制一体化设计

针对机动目标的拦截问题,将自抗扰控制的思想用于制导与运动控制一体化设计.其中,基于自抗扰控制的制导律产生在目标机动的情况下使视线角速度快速趋于零所需的制导律;而基于自抗扰控制的运动控制律可以在非线性不确定动态情况下实现所需加速度,从而保证快速有效地完成拦截任务.进一步分析所设计方案对制导与运动控制一体化设计的适用性,并通过计算机仿真验证该方案的有效性.

基于有限时间滤波控制的电机驱动系统结构/控制一体化设计

针对电机驱动系统进行了基于有限时间控制器的结构/控制一体化设计.针对电机驱动系统跟踪控制问题,采用有限时间收敛方法设计了跟踪控制器.考虑系统状态信息不可测的情况,设计了有限时间滤波控制器,在估计系统速度信息的同时实现了有限时间跟踪控制.为进一步提升系统控制性能,考虑结构与控制之间存在的耦合问题,对电机驱动系统进行结构/控制一体化设计.首先针对电机驱动系统设计了同时考虑结构优化和控制器优化的一体化性能指标.所设计一体化性能指标能够在满足控制性能要求的同时,得到所能驱动的最大负载.同时优化系统的结构参数与控制器参数能够使控制系统达到全局最优,从而取得良好的控制效果.随后,采用嵌套优化策略对电机驱动系统的一体化设计问题进行简化,采用自适应步长的布谷鸟搜索算法对控制器参数优化问题进行求解,得到了一体化最优解.通过数值仿真验证了所提方法的有效性.

高超声速飞行器俯冲段制导控制一体化设计方法

针对高超声速飞行器高速俯冲飞行段制导控制系统设计问题,建立了俯冲飞行段制导控制一体化低阶设计模型,提出了一种新颖的六自由度(6DoF)制导控制系统设计方法。基于目标-飞行器三维空间相对运动模型和坐标系转移关系建立了三维全耦合俯冲相对运动模型,推导得到了飞行器加速度在弹道坐标系三轴的分量与飞行器三通道角速率间的解析模型,进而结合飞行器绕质心动力学模型建立了以气动舵偏角为控制输入的俯冲飞行段制导控制一体化低阶设计模型。该制导控制一体化低阶设计模型降低了俯冲飞行段制导控制系统的模型阶数,减少了六自由度制导控制系统的设计参数,省略了传统设计方法中根据期望过载反求气动欧拉角的过程;同时利用解析模型替代了传统方法中姿态控制环路的跟踪控制过程,简化了制导控制系统的设计流程,为制导控制一体化设计提供了一种新的分析思路。数值仿真结果验证了本文提出的制导控制一体化设计方法的有效性和鲁棒性。

换热网络控制与工艺一体化设计研究

研究换热网络的控制与工艺一体化设计,全面考虑换热网络的弹性设计和控制问题,提出用两步法设计换热网络:第一步,使用给定工艺条件设计法的夹点设计法进行初始设计;第二步,在换热网络的操作夹点附近设置旁路,通过对旁路流量的优化控制,使换热网络在不同的工况条件下公用工程消耗都能接近最小。

基于微遗传算法的压电智能板结构/控制一体化拓扑优化设计及拓扑图提取

研究同时考虑结构拓扑构型、作动器位置与数目和控制器加权参数的压电智能板结构的结构/控制一体化拓扑优化设计问题。提出采用基于耦合模态空间的二次型最优控制系统设计,与基于微遗传算法和小波分析降噪相结合的策略进行一体化拓扑优化设计的实现和拓扑图提取。数值算例的结果表明,所提新方法计算量小,效率高,能够得到清晰的结构拓扑和良好的可控性。

末制导弹药捷联制导控制一体化技术研究

建立了制导控制一体化系统的数学模型,设计非线性扩张状态观测器对系统不确定性进行了在线估计;基于动态面滑模理论,对制导控制系统进行了一体化设计,使弹体以特定角度命中目标,同时满足捷联导引头的视场角约束;为提高系统的抗干扰能力,在控制律中对观测器估计的系统不确定性进行了动态反馈补偿;利用李雅普诺夫理论证明了算法的稳定性;最后,通过六自由度弹道仿真验证了所提算法的正确性与有效性。

轻型锂电车电机电池控制器设计

通过分析轻型锂电车电机控制器和电池管理系统功能模块,设计了一款电机电池一体化控制器。采用STM32作为中央控制模块,实现电机驱动,控制器电流、电压、温度等参数实时感知与处理,过流保护,稳压调压等功能。实验结果表明,稳压调压模块能够为各模块提供稳定供电,驱动并控制三相电机实现高效速度响应,准确地测量温度、电压、电流、速度等参数。控制器工作性能稳定,减少了电子元器件数量,降低了轻型锂电车控制器的物料清单成本。

机电一体化控制系统设计案例教学设计与实践

新工科建设对机电专业人才培养提出更高的目标和要求。机电一体化控制系统设计对培养机电专业复合型人才具有重要意义,但也存在教学难度大、教学效果欠佳等问题。课题组通过研究案例教学的设计策略,选取矢量控制器作为教学案例,采用TI公司的开发套件作为教具,实现理论教学和实践教学一体化,达到较好的教学效果。

建筑结构设备一体化的“屋中屋” 常州“棉仓城市客厅”改造

文章介绍了新零售商业空间常州"棉仓城市客厅"项目的"屋中屋"设计概念,设计中的建筑、结构、设备一体化方法,整体功能布局与空间设计的关系,以及改造的构筑物实施细节。

智能工厂的感知、通信与控制

认为信息化和工业化的深度融合是未来工业化的必然趋势,基于感知、通信、控制相融合的工业网络系统有利于推动全局统筹调度、过程运行优化和系统反馈控制等的实现,为建立高品质、低能耗、个性化、小批量生产的智能工厂奠定基础。同时,还提出了一种基于工业网络系统的智能工厂架构,指出了传统工厂面临的挑战,以及实现智能工厂亟需解决的关键问题。

换热网络设计方法的研究进展

回顾了近年来换热网络设计研究的内容和方法。分析了当前求解换热网络最小公用工程设计的3种方法:传统的给定工艺条件的设计法、最近几年得到很大发展的弹性设计法和控制与工艺一体化设计法。阐述了这些方法各自的优势和尚待改进的问题,并指出换热网络的设计同时应考虑先进控制和动态优化,先进控制与工艺一体化换热网络设计是今后的发展方向。

国外飞行器气动伺服弹性研究概况

简述了下列问题 :结构固有振动和非定常气动力计算方法 ;气动伺服弹性建模及模型简化 ;气动伺服弹性分析方法和计算机程序 ;结构 /控制一体化设计 ;气动加热对气动伺服弹性不利影响 ;

火电厂辅控网工程案例分析

火电厂辅助车间包含子系统多、工艺差别大、地理分布广,要实现辅助车间的统一监控,需要进行一体化设计,实现网络、软件、硬件以及监控画面的统一规划。本文以华能海南东方电厂的辅控系统为例,介绍了一体化设计理念在火电厂辅控网建设中的应用,分析了一体化设计理念在火电厂辅控网设计中的重要性,以及一体化设计在经济上和管理上的优势。