基于L_(1)自适应控制律的无人机滚转控制

在飞行器参数变化时,L_(1)自适应控制相对于传统比例积分微分(proportional integral derivative,PID)控制方法具有理想的控制效果。针对某型存在参数不确定性的无人机,建立了无人机横侧向动力学模型,在对L_(1)自适应控制理论进行研究的基础上,分别设计了L_(1)自适应控制律和比例微分(proportional derivative,PD)控制律,通过算例仿真,对比分析了这两种控制律对无人机滚转角的控制效果。结果表明,L_(1)自适应控制律具有良好的抗飞行器参数变化能力,鲁棒性强,对无人机飞行控制系统设计具有重要的参考价值。

起重机悬挂负载系统位置控制实验研究

在起重机工作时,负载围绕吊装线旋转,存在定位困难的问题,为此,以动量轮为执行机构,提出了一种基于角动量守恒定律的悬挂负载系统姿态控制方法。首先,对悬挂负载系统的机理与结构进行了研究,用欧拉角描述法推导出了系统的运动学方程,并基于角动量守恒定律对系统进行了动力学建模;然后,对系统的稳定性进行了研究,采用比例积分与比例微分(PI+PD)混合控制律,实现了对俯仰方向旋转位置的控制目的;并设计了比例微分(PD)控制律,抑制了外部干扰对俯仰方向旋转产生的摇晃;基于MATLAB的Simulink环境对系统进行了风力扰动下的仿真实验;最后,搭建了样机实验平台,进行了实际过程测试,结合测试结果对仿真结果进行了验证。研究结果表明:所设计控制律有效,位置控制角度误差达到10-2量级;解决了负载旋转定位困难的问题,抑制了外部干扰对俯仰方向旋转所产生的摇晃。

基于一类二阶线性变参系统特征结构配置的完全参数化方法

通过设计一个比例微分控制律u=K0(θ)q+K1(θ)q来对二阶线性变参系统q-A(θ)qC(θ)q=B(θ)u进行特征结构配置,其中状态空间矩阵[A(θ)B(θ)]取决于一系列在线可测的时变参数,同时为上述特征结构配置问题的解决提供了一种新的拥有最大设计自由度的参数化方法。该方法主要的计算量在于两组矩阵的初等变换,而且在选择一些合适的闭环特征值的前提下,实际计算仅涉及到一系列奇异值分解。同时,由于该方法直接应用原有二阶变参系统的系数矩阵A(θ)、B(θ)和C(θ),因此大多数的计算主要针对n维矩阵。最后针对航天器在轨加油姿态系统控制的仿真验证了该方法的有效性和实用性。