拦截弹自适应最优滑模制导和控制一体化设计

针对传统制导和控制分开设计在拦截高速机动目标时的缺陷,设计了一种自适应最优滑模制导和控制一体化算法。首先基于零化视线角速率的思想,建立了制导和控制一体化模型;然后选取视线角速率为滑模面,结合HOSM鲁棒精确微分器参数,提出了一种最优滑模一体化制导和控制算法;最后设计了一种不确定性上界的自适应估计算法。仿真结果表明,与传统的制导和控制分开设计相比,所设计的一体化方法使得拦截弹具有更小的脱靶量,且姿态变化更加平稳。

光电跟踪系统快速捕获时间最优滑模控制技术

针对光电跟踪系统目标的快速捕获过程,本文提出了时间最优滑模控制方法。该控制的滑模面函数为时间最优控制系统状态最优运动轨迹,保证系统状态变量沿着最优轨迹滑动;设计相应的指数趋紧率,使状态变量快速平稳趋近滑模面。以180°、90°、60°阶跃信号为捕获目标进行仿真与实验研究,实验结果为时间最优滑模控制调节时间比时间最优控制和滑模控制分别减小了约43.66%、59.67%,超调量为0,稳态波动量为0,稳态误差减小了约为44.94%和62.34%,与仿真结果相吻合。结果表明该方法调节时间短,超调小,稳态值平稳,稳态误差小,鲁棒性强等优点适合应用于光电跟踪系统目标快速捕获,具有重要的研究与应用价值。

同时含状态和输入时滞系统的最优滑模控制

研究了一类线性时滞系统的变结构控制器的设计问题。为了简化变结构控制器的设计,首先通过非奇异线性变换将含状态时滞和输入时滞的线性系统化为无时滞系统。其次,在新坐标下,设计变结构控制器。结合二次型性能指标最优控制方法,给出了线性无时滞系统最优滑模的综合设计方法。引入趋近律方法设计控制律,有效的削弱了抖振并能保证系统在有限的时间内到达滑模面。最后,提出并证明了原系统渐近稳定的充分条件。仿真例证了该方法的有效性。

基于时滞补偿器的航空发动机最优滑模预测控制

针对航空发动机控制系统中存在的时滞(即延迟)问题,提出了基于时滞补偿器的滑模最优预测控制。定义特殊线性变换,将原发动机中含状态量和控制量时滞环节的控制系统化为无时滞系统;在新的坐标系下采用时滞补偿器以最小修正误差建立最优二次型指标,求出最优的滑模预测控制量并进行亍系统仿真。结果表明:该方法能够很好地补偿航空发动机控制系统中时滞环节带来的影响,对系统进行提前控制,系统响应速度较快,整体效果达到预想目标。

某型导弹俯仰运动非线性最优滑模控制器设计

针对俯仰运动模型,提出利用非线性最优滑模控制来设计某型导弹的俯仰运动控制系统.该方法利用一个二次型函数为性能指标,通过θ-D方法求解HJB偏微分方程,获取了非线性最优滑模面,根据所得的滑模面设计了滑模控制,采用边界层法来减小抖振.对控制系统性能进行了数值仿真.结果表明,该控制方法具有较好的控制能力和较强的鲁棒性.

舵机加载系统的最优滑模变结构控制

研究了舵机加载系统的变结构控制问题。针对系统中存在的未建模部分、参数时变等不确定因素,在前馈控制补偿舵机运动扰动的基础上,引入伺服系统中广泛应用的积分策略增广系统,利用带期望衰减度的二次最优化方法产生滑模面,采用具有良好动态品质的趋近律,构造系统的最优滑模变结构控制。仿真表明,复合控制下系统具有良好的动态和稳态性能,对干扰具有较强的鲁棒性。

带末端角约束的三维最优滑模制导律设计

某型巡航导弹主要攻击地面固定目标,为获得最佳的攻击角度和打击精度,分别在俯冲和转弯平面内设计了理想状态下导弹的三维最优运动。选取具有干扰的系统状态与理想系统状态之间的误差矢量作为滑模面,在滑模控制作用下,使系统状态趋近理想状态,最终获得具有参数鲁棒性的三维最优滑模制导律。仿真结果表明方法能同时满足打击精度及末端角约束的相关要求,实现对目标的三维立体精确打击,满足实际战场的作战需求。

BTT导弹非线性自动驾驶仪最优滑模设计

针对BTT导弹的飞行控制问题,提出了一种基于θ-D方法的最优滑模非线性自动驾驶仪设计方法。把导弹动态模型转化成一个级联的二回路系统结构,外环控制器的设计是基于θ-D近似方法的最优控制方法,内环控制器设计采用的是滑模控制方法,内环控制器所跟随的滑模面方程由外环最优控制得出。对所设计的非线性控制器进行了仿真分析,结果表明基于θ-D方法的最优滑模自动驾驶仪在非线性导弹飞行控制中具有较高的控制精度和很好的鲁棒性。

智能化最优滑模制导律研究

针对机动目标的空间拦截问题,文中介绍了一种对参数摄动和外干扰具有鲁棒性的最优滑模制导律,并对其智能化实现方法进行了研究。仿真结果表明,这种智能化的最优滑模制导律对于机动目标具有较好的拦截效果。

基于自适应趋近律的三维最优滑模制导律设计

一般的最优滑模制导律控制只在滑模面上具有鲁棒性,忽略了趋近过程中的鲁棒性问题。借鉴三维最优变结构制导规律的研究方法,首先建立最优导引律下的理想运动模型和受干扰及参数摄动情况下的实际运动模型,而后定义状态误差矢量,并在此基础上设计滑模面和改进趋近律,控制误差矢量趋于稳定,从而减弱了抖振,减小了能量消耗,实现对目标的三维立体精确打击,满足实际战场的作战需求。

两轮自平衡车的最优滑模输出跟踪控制

在两轮自平衡车平面轨迹的鲁棒最优跟踪问题的研究中,由于在存在外界干扰等不确定性时,为保证平衡车保持车体平衡的同时最优跟踪参考轨迹,引入滑模控制对最优跟踪控制器进行鲁棒化设计。将平衡车不确定系统的最优跟踪问题转化为一类增广系统的最优调节问题,采用一种带有状态变量积分项的新型切换函数对增广系统设计最优滑模输出跟踪控制器,证明系统的理想滑动模态与标称系统的最优动态方程相一致。仿真结果表明,所设计的控制器对于由外系统给出的参考信号能够实现精确跟踪,对于外界干扰等不确定性具有完全鲁棒性,动态性能优于传统的最优跟踪控制。

基于NDOB的PMSM调速系统最优滑模控制

针对永磁同步电机调速系统存在的不确定性干扰,传统的线性滑模存在控制增益较大,容易引起抖振现象的问题,提出了一种新颖的基于非线性扰动观测器(NDOB)最优滑模控制方法。利用控制Lyapunov函数(CLF)方法寻求标称系统的最优控制,优化调速系统的性能指标。由于其对系统中不确定性干扰比较敏感,设计了基于NDOB的滑模控制器,有效的抑制了不确定性干扰,提高了调速系统的鲁棒性,利用李雅普诺夫理论证明了系统的渐进稳定性。将基于NDOB滑模控制与最优控制结合,得到综合控制u,从而在减小系统抖振的同时,提高调速系统的动态性能和鲁棒性。仿真结果验证了该方法的有效性。

反馈线性化最优滑模变结构励磁控制

将滑模变结构控制具有对摄动的完全自适应性与反馈线性化理论和最优控制理论结合起来,针对励磁系统,提出了一种基于反馈线性化最优的滑模变结构控制方法,给出了控制器的设计过程,避免了通常设计滑模变结构控制器时参数选取的盲目性,保证系统运行在较佳状态,且按指数趋近律设计的滑模变结构控制器不易产生抖动.仿真结果表明,这种方法能够充分发挥滑模变结构控制的鲁棒性优点,对电力系统具有较好的稳定作用.

多机电力系统最优滑模鲁棒励磁控制

针对多机电力系统非线性以及存在不确定扰动的特点,结合线性二次最优控制与积分滑模控制,设计了一种最优滑模鲁棒控制器。用扩张状态观测器对系统的非线性动态实时估计,通过反馈实现线性化;针对传统最优控制存在的问题,采用积分滑模控制进行处理。所构造的积分滑模面使系统在滑动模态的整个过程中对不确定性具有完全鲁棒性。仿真结果表明,该控制律不但能有效地改善系统在大干扰下的暂态稳定性,而且对不确定扰动有较强的鲁棒性。

一类串级非线性系统的最优滑模控制器设计(英文)

对一类串级不确定非线性系统提出了一种基于SDRE控制的最优滑模控制方法.该方法采用2环控制结构,外环控制器的设计采用基于依赖状态的Riccati方程最优控制器,用以产生最优滑模面;内环控制器的设计采用滑动模控制以减小控制系统对参数变化、模型误差、外部干扰的敏感.设计的最优滑模控制器能使一类串级不确定系统具有鲁棒稳定性.同时,提出了2种求解依赖于状态的Riccati方程的方法.最后,通过仿真实例验证了该控制方法的有效性.

基于线性二次型最优滑模控制的永磁同步电机矢量控制系统

针对永磁同步电机(PMSM)矢量调速系统易受内部参数变化及外界干扰等问题,将线性二次型最优控制(LQ)理论与积分滑模控制(SMC)相结合,提出一种PMSM矢量控制系统的线性二次型最优滑模控制器(LQSMC)的设计方法。首先建立永磁同步电机在矢量控制下的数学模型以求得标称系统的最优控制律,然后构造最优滑模面和最优滑模控制律,使得理想滑动运动满足二次型性能指标的最优值,并且对于满足一定条件的外界扰动具有完全的鲁棒性。通过仿真,将最优滑模控制与最优控制进行对比,结果表明,当扰动加入时,最优滑模控制具有更好的抗干扰能力。

不确定离散非线性系统的最优滑模控制

研究无限时域的不确定离散非线性系统的最优滑模控制问题.利用非线性系统的逐次逼近算法,通过求非线性两点边值的迭代解的方法构造最优滑模面.通过构造伴随向量的非线性补偿项,得到了由状态反馈项、输入前馈项和伴随向量形式的非线性补偿项组成的系统最优滑模控制律.讨论了控制器的物理实现.仿真结果表明所提出的控制方法是有效的.

反舰导弹最优滑模制导律仿真研究

针对传统比例导引法攻击机动目标的不足,建立了三维空间中反舰导弹和目标的相对运动模型,在研究反舰导弹攻击非机动目标的最优制导律基础上,利用俯仰和偏航两个平面相叠加的方法,结合滑模控制理论设计了工程上易于实现的三维模型下的反舰导弹最优滑模制导律。仿真结果表明,给出的导引律在攻击机动目标时制导精度高、脱靶量小,导引控制过程具有良好的动态性,性能明显优于传统的比例导引律。

Buck变换器的全局最优滑模控制器设计

普通滑模变结构控制系统具有系统到达滑模面之前鲁棒性差的特点,若采用全局滑模控制则能克服这一缺点。针对Buck变换器输入电压纹波干扰问题设计了一种全局最优滑模面,消除了滑模控制的趋近阶段,能够保证系统从初始时刻到终止时刻对参数摄动和干扰具有鲁棒不变性,仿真结果验证了所用方法的有效性。

大落角机动目标逆轨拦截最优滑模制导律设计

针对阵地防空中大落角机动目标较难拦截的问题,首先采用最优控制理论设计了具有攻击角约束的最优制导律,为提高最优制导律的鲁棒性,结合变结构控制理论设计了带攻击角约束的最优滑模制导律。考虑到目标弹道倾角通常难以测量的问题,采用扩张状态观测器对目标弹道倾角进行估计。基于李雅普诺夫稳定性理论对最优滑模制导律进行稳定性分析,设计了能保证系统稳定的参数变化函数。仿真结果表明,最优滑模制导律能以期望的攻击角和较小的脱靶量命中目标,制导过程中指令变化较为平稳,对目标的加速度机动具有较强的鲁棒性。