应对柔性直流电网线路故障的混合型MMC直流电压目标预设控制

随着国内外基于混合型模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的架空线柔性直流输电工程的建设,研究其直流故障穿越控制技术将具备较大的工程应用价值。为减小故障电流峰值,且加快故障清除后直流电网功率恢复速度,提出一种适用于混合型MMC的直流电压目标预设控制策略。其充分利用了混合型MMC的宽范围直流电压输出能力,通过预先设定的直流电压目标控制曲线,优化直流电压站在直流故障发生后的暂态特性。进一步研究直流电压目标预设控制的基本原理与具体实现方式。针对直流电压目标预设控制分别在两端柔性直流输电系统以及直流电网中的应用,讨论故障期间电压站直流电压预设指令值的选取方法,分析比较不同直流电压预设控制曲线对故障后直流母线电压跌落、直流母线电流峰值以及直流功率恢复时间的影响。仿真分析表明,直流电压目标预设控制能够在一定程度上降低直流故障峰值电流,并较为明显的加快直流故障清除后直流电网功率恢复速度,具备一定的工程应用前景。

基于有限时间小超调预设性能控制的三维滑模末制导律设计

为了实现对高速机动目标的特定攻击角拦截,本文结合控制领域的新型控制方法——有限时间小超调预设性能控制设计了新型三维滑模末制导律。为了确保视线角和视线角速率能够在有限时间内收敛至期望值,通过视线角偏差和视线角速率偏差构建了线性滑模面;在趋近律设计上,基于有限时间小超调预设性能控制分别设计了视线偏航平面和视线俯仰平面的制导指令,保证跟踪误差可以按预设的收敛时间收敛,并且超调量约束在较小范围内,同时引入非线性有限时间观测器对制导指令中包含的目标加速度项进行估计,进一步提高了制导精度。通过仿真可知,本文制导律可以实现不同拦截条件下对目标的特定攻击角拦截,与现有的快速终端滑模制导律相比,可以保证滑模变量在有限时间内小超调收敛,同时实现特定角度打击,拦截机动目标时脱靶量可以控制在1 m以下,提升了系统的稳态性能和瞬态性能。

非合作目标接近与跟踪的低复杂度预设性能控制

针对追踪航天器接近和跟踪非合作目标任务中的相对位姿控制问题,基于预设性能控制理论提出一种低复杂度预设性能控制方法(LCPPC)。该控制方法一方面无需对模型的具体参数(如追踪航天器与非合作目标的质量、惯量参数等)进行先验估计或在线辨识,另一方面又能预先设计系统的瞬态和稳态性能,保证相对位姿控制系统在存在外部干扰、不确定性和非合作目标不可测机动的条件下仍能满足预先设计的性能要求。仿真结果表明,该控制方法能够在未知系统参数的条件下,实现非合作目标交会任务的快速实时高精度控制。

具有性能预设的多机编队目标跟踪控制

针对无人机编队目标跟踪中性能不可控的问题,提出了一种具有性能预设的分布式多机编队目标跟踪控制方法。首先提出一种基于运动参数组的编队队形描述与目标跟踪方法,实现了编队的相位预设与队形控制;其次利用误差变换方法将有性能约束的误差问题转换为无约束误差控制问题,并给出了一致性预设性能控制律;然后分别设计了指数型和预设时间型性能函数,实现了同一控制律下对不同性能的控制,保证了编队目标跟踪过程中的收敛时间以及瞬态和稳态性能。最后,仿真证实了无人机编队能够在预期设定的性能范围内实现编队队形控制,并成功跟踪目标。

编队航天器协同绕飞非合作目标的全驱预设性能控制

针对利用多星编队协同绕飞空间非合作目标的控制问题,考虑外部干扰和目标非期望轨道机动影响,提出了一种基于全驱系统理论的分布式约定时间预设性能控制方法。首先,基于视线坐标系建立服务航天器编队绕飞非合作目标的相对运动方程,并将其转化为全驱系统形式以降低控制器设计复杂度;其次,结合拓扑理论设计一种分布式约定时间预设性能控制器,保证多星编队绕飞的瞬态和稳态控制性能;此外,引入扩张状态观测器观测并合理补偿系统中存在的不确定项与干扰,提高多星编队绕飞的控制精度与鲁棒性。最后,通过两组绕飞仿真验证了所设计控制方法的有效性。

基于预设性能神经网络的智能鲁棒交会任务规划

针对航天器空间交会过程中存在不确定性因素影响交会精度的问题,研究了一种基于长短时记忆(Long-Short Term Memory,LSTM)与预设性能控制(Prescribed Performance Control,PPC)理论的交会任务智能规划方法。建立了航天器交会相对运动模型,通过LSTM对非合作目标交会任务中的相对运动模型不确定因素进行辨识;采用PPC理论进行航天器交会任务规划,提高不确定性因素条件下的交会精度,通过仿真验证了方法的有效性。

拦截弹多约束预设性能制导控制一体化设计

为提高制导控制系统的性能,在拦截空中目标的末制导段,基于预设性能控制与动态面控制方法设计了一种一体化导引控制律。建立了具有非匹配不确定性的制导控制一体化模型。分析了拦截过程中拦截弹受到的攻击角约束和输入饱和约束,针对执行器受限,建立了辅助系统将受限系统转化为非受限系统。针对非受限系统,在动态面控制的基础上,利用预设性能趋近律,使跟踪误差按预设性能收敛,确保视线角、视线角速率、攻角跟踪误差在有限时间内收敛至预设范围内,以满足零控拦截条件和攻击角约束。运用Lyapunov函数稳定性理论严谨地证明了终端视线角跟踪误差、视线角速率的有限时间收敛性,以及系统的一致最终有界性。为保证控制律的执行,设计了非线性观测器对攻角进行观测,利用自适应律对模型不确定性进行估计。最后进行仿真实验,结果表明,所提设计方法能够使拦截弹在打击具有不同机动形式的目标时,均具备较好的导引控制性能。

利用课堂生成问题创设教学情境

回到办公室里,想起了刚刚课堂上发生的一个小插曲,觉得我对刚才在课堂上临时生成问题的解决比较满意。尽管在细节的处理上可能有些粗糙,但是我还是决定把它记下来与同行一起分享。在讲到"溶液酸碱性的强弱程度"时,我设计了这样的过渡语,抛给学生一个问题:"利用酸碱指示剂的颜色改变,我们可以判断溶液的酸碱性,那么怎样知道溶液酸碱性的强弱呢?"停顿了片刻,一名学生回答:"可以看酸碱指示剂颜色变化的深浅。变得深的。