水下航行器轴向运动的自适应积分反演跟踪控制

研究水下航行器轴向运动的非线性跟踪控制问题。针对广泛存在的未知海流、动态模型中的未知参数、以及外部常值扰动等不确定性因素,采用先进的自适应积分反演控制方法,用自适应机制克服未知海流和模型参数的不确定性,并在反馈中加入积分项提高系统对未建模动态特性的鲁棒性,使水下航行器能够全局渐近跟踪参考位置指令。通过不同条件下的仿真研究,分析了自适应机制和积分项在运动控制中的作用,并验证了闭环跟踪系统的全局渐近稳定性。

无刷直流电动机积分反演模糊滑模控制

针对普通的无刷直流电动机控制策略受电动机本身因素影响,难以达到理想效果的问题,介绍了一种积分反演自适应滑模变结构控制和模糊控制相结合的控制器。该控制器在滑模面中加入积分项,实现了对速度信号的无静差跟踪,提高了系统的稳态精度;用模糊控制器来解决切换控制增益设定只能靠经验的问题;采用模糊控制算法对不确定性进行估计,有效地减小了滑模控制方法带来的抖振;为了进一步提高控制性能,重新设计了趋近律。仿真结果表明,该控制器能够大幅提升无刷直流电动机控制系统的性能。

四旋翼飞行器时延积分反演容错控制

针对四旋翼飞行器在飞行过程中会出现执行机构故障,提出了一种简单有效的容错控制方法,该方法是将积分反演控制技术与时延控制(time delay control,TDC)技术相结合得到的。采用积分反演控制方法设计基本控制器,在此基础上利用TDC技术的逼近能力来补偿执行机构可能出现的故障,该方法省去了在线的故障检测和估计,仅需要一步状态迭代即可,仿真结果表明该控制器对执行机构故障具有较强的鲁棒性。

采用改进积分反演法的四旋翼无人机容错控制

为了提高四旋翼无人机(UAV)在遇到执行器故障和干扰时的稳定性,通过引入误差积分信号和动态因子,提出一种改进的积分反演容错控制方法。建立四旋翼UAV的动力学方程,并将其分解成高度、滚转、俯仰和偏航四个回路,给出执行器故障模型,将提出的改进控制方法应用在四个回路的控制律设计过程中,大幅提高了系统的容错性能。通过对比仿真实验结果表明:提出的改进积分反演容错控制律实现了对指令信号的快速响应和准确跟踪,有效改善了系统的动态性能和稳态性能,可实现包容执行器故障和干扰的四旋翼UAV稳定安全飞行。

用神经网络法对空间分布进行弦积分反演

用多层前馈神经网络方法对物理量空间分布进行弦积分重建，其速度较传统ABEL反演或Tomography方法要快约1000倍，精度可与传统方法比拟．该算法的实现使实时反馈控制空间分布成为可能．

高空电推进系统的积分滑模反演速度控制

针对高空电推进系统用永磁同步电机的转速跟踪控制问题,提出一种基于反演的积分滑模控制器。对控制器所采用的数学模型、控制算法、稳定性条件等进行研究。在反演法的基础上,将积分因子引入速度环,对转速误差进行补偿;采用指数趋近律构造电流误差的滑模面方程,以减小反演法对系统参数的敏感性;设计全局Lyapunov函数保证控制器的渐进收敛;基于SIMULINK和dSPACE实验平台完成反演和积分滑模反演控制系统的仿真和实验分析。仿真和实验结果表明,相比于反演控制,当参考转速由300 r/min上升到400 r/min时,积分滑模反演控制系统的转速动态响应时间由0.2 s减小到0.1 s;突加1 N.m负载时,转速超调由8 r/min减小到2 r/min,在系统参数摄动条件下,电机稳态运行时无转速静态误差。

微粒粒度光散射空间谱I_(θ,Φ)的精确获取及其Shifrin积分反演法的改进

针对 shifrin积分变换的收敛性和实验上的可行性 ,讨论了 FD图象的采集方法和数值运算模型的误差对反演收敛性的影响。提出了以 PSD和 3C- CCD取代 SSPD,改进了原图象的采集方法 ,从而克服了 SSPD等光电器件性能的缺陷对测量效果的影响。同时提出了 FD图象的 3D数值处理模型 ,有效地解决了峰值饱和。噪声干扰 ,最终有效地获得了微粒光散射空间连续分布谱图 I(θ、Ф) ,为微粒粒度分布 n(D)

Laplace积分变换反演的自适应方法

为了进一步提高Laplace积分变换数值反演结果的准确性和在实际计算中误差的易控性,一种更加准确的自适应数值积分方法被应用于Laplace的积分反演.首先,通过复变函数中的Euler恒等式把复数域中沿虚轴的Laplace复变量反演积分化简为实空间无限域中的广义积分.然后,引入一个合适的截断误差,将得到的广义积分化为一个有限区间的正常实积分.最后,指定一个相应的计算误差,再采用自适应梯形积分公式计算Laplace反演积分.反演实例表明:这种自适应方法除了个别特殊点外,如原函数的无穷大点、跳跃点等,在其他连续点处的计算结果都非常准确.这种方法的计算原理更加简单,且反演结果的总体误差容易控制.

基于反演法的智能车辆弯路换道轨迹跟踪控制

基于车辆的运动学模型,研究了具有非完整约束特性的智能车辆弯路换道的轨迹跟踪控制问题。结合弯曲车道的曲率半径,针对换道过程中车辆横向运动和纵向运动对换道轨迹的耦合作用,提出了一种适用于弯道的换道轨迹规划方法。根据换道轨迹,利用积分反演法,引入中间虚拟控制量,设计了轨迹跟踪控制算法,并用Lyapunov稳定性理论证明了控制系统的稳定性。仿真结果表明:该控制器可以保证车辆在弯路换道的轨迹跟踪误差一致有界收敛,且具有快速、准确跟踪和全局稳定的特性。

电离层GPS掩星反演技术研究

GPS无线电掩星技术是崭新的、高效的地球大气层和电离层探测技术,但仍在发展和完善之中.本文详细推导了 Abel积分和绝对TEC电离层反演方法,研究了如何解决Abel积分产生的上下限异常问题;用COSMIC发布的GPS原始数据进行了反演计算,将结果与地面电离层测高仪数据进行了比较,最后讨论了周跳对反演结果的影响问题.结果表明:(1)在较高轨道高度(约800 km),Abel积分与绝对TEC方法的反演结果基本一致,都与电离层测高仪反演结果符合良好;在较低轨道高度(约500 km),绝对TEC反演精度优于Abel积分反演精度;(2)绝对TEC反演的最大电子密度Nm较Abel积分法获得的结果更接近于电离层测高获得的峰值电子密度N_mF_2,绝对TEC反演法更加严密和有效;(3)周跳对绝对TEC反演结果的影响较Abel积分反演结果的影响更为敏感,但无论哪种方法,周跳对反演精度都造成严重损失.综合而言,绝对TEC反演法是更优的方法.

准等熵压缩流场反演技术研究

与一般流体力学计算中将流体力学方程组进行空间离散、再进行时间推进计算不同,采用Hayes提出的流场反演方法,将流体力学方程组进行时间离散,然后将VISAR测量得到的样品后自由面速度历史作为输入数据,再进行空间的反演计算。与一般流体力学计算进行了比较,并与柏劲松设计的Pillow飞片撞击铜样品实验的计算结果作了比较,该方法反演出的样品加载面处的压力历史与其计算结果基本一致,通过参数优化方法多次进行反积分计算调试出的等熵压缩线具有较高的可信度。

带窗口准等熵压缩实验的流场反演技术

在一维拉格朗日平面准等熵压缩流体力学的基础上,建立了带窗口准等熵压缩实验流场反演方法,给出了界面处压力历史的求法,编制了实现流场反演技术的程序,并与一般流体力学计算进行了比较;对Z575号实验给出的界面速度历史进行了反演计算,给出了的Al 6061-T6等熵压缩线。

带空腔爆轰产物驱动准等熵加载技术与反积分数据处理技术

化爆加载技术常用来研究材料在冲击作用下的动态响应特性。通过在炸药与样品之间留一段空隙的办法,实现爆轰产物驱动的无冲击加载飞片技术用于研究材料在弱冲击或无冲击加载条件下的动态响应特性,利用二维程序模拟了整个实验过程,提出了装药直径对实验结果的影响。并利用反积分数据处理技术对实验数据进行了处理与分析。

引入反演稳态误差补偿的机器人姿态稳定性控制律

机器人在抓取作业中,容易受到活动部件的小扰动影响,导致姿态失稳.为了提高机器人抓取物体姿态的稳定性,提出了一种基于反演稳态误差补偿的机器人抓取姿态稳定性控制律,分析机器人姿态控制的被控对象模型和控制约束参量,构造机器人的纵向运动动力学模型,采用扩展Kalman滤波方法进行机器人运动的姿态角校正和参量融合处理,引入反演积分项进行机器人运动姿态参量的稳态误差补偿和自适应调节,实现了运动姿态参量的无误差跟踪控制.仿真结果表明,采用该方法进行机器人的姿态控制稳定性较好,对机器人运动参量的拟合跟踪能力较强,机器人姿态角输出的误差能快速收敛为0,整个控制律是稳态渐近收敛的.

双闭环结构的智能车辆弯路换道轨迹跟踪控制

为提高智能车辆弯道换道的安全性能,对其换道轨迹跟踪控制进行了研究。考虑到纵向速度、横向速度及横摆角速度对换道过程的影响,建立了非完整约束条件下车辆的运动学和动力学模型。基于积分反演方法设计了外环车辆位姿控制器,将换道轨迹跟踪问题转换为在任意初始误差下跟踪参考位姿问题,基于非线性积分滑模控制方法设计了内环的动力学控制器,实现了对车辆运行速度的跟踪,分析了该控制系统的稳定性和收敛性。仿真结果表明,所建立的控制系统可保证跟踪误差全局一致有界收敛,具有较快的收敛性和对时变参数不确定性的鲁棒性。

基于滑模控制的H型运动平台改进型主从控制

由于H型运动平台两直线电机之间存在机械耦合及负载扰动不同等不确定因素,导致了双直线电机运动不同步的问题。因此,提出了一种基于积分反演自适应滑模(integral backstepping adaptive sliding mode control,IBASMC)与改进型主从控制相结合的控制方案。在单轴上,采用积分反演自适应滑模控制作为位置控制器,有效地减小了位置跟踪误差;在双轴上,采用了改进型主从控制,将其与普通的主从控制进行比较,显著地减小了双轴之间的同步误差。仿真结果证明,所设计的控制方法有效地提高了H型运动平台的跟踪精度、抗干扰能力和同步精度。

基于观测器的四旋翼容错控制及仿真研究

针对四旋翼飞行器执行器故障的问题,提出了一种基于自适应观测器的积分反演滑模容错控制策略,以保证飞行器的安全性和可靠性。建立考虑执行器故障的四旋翼飞行器动力学模型;设计一种自适应故障估计观测器用来观测系统的状态和估计故障信息;采用积分反演和滑模控制相结合的方法分别设计姿态容错控制器和位置控制器,完成姿态和位置的轨迹跟踪。仿真结果表明:该控制策略能够在执行器故障的情况下快速精确跟踪期望信号。

线性积分方程反演软件-CONTIN的求解方法与使用

在利用动态光散射方法测定质点大小与分布的数据处理技术中 ,线性积分方程反演软件 CONTIN是常用的功能较强的一种软件。为了使日益增多的用户能更好地使用CONTIN软件 ,并合理地解释其数据处理的结果 ,本文对CONTIN软件的求解方法进行了详细地分析 ,扼要地介绍了正则解的概念。最后通过实际样品的数据处理来说明在使用CONTIN时 ,如何根据实际情况来选取参数 ,从而得到比较满意的结果。

四旋翼飞行器位姿容错控制

基于四旋翼飞行器工作原理,考虑陀螺效应和空气阻力影响,建立了四旋翼飞行器高度及姿态的动态数学模型。针对执行器加性故障下飞行器高姿态控制,建立了恒值有界故障模型,设计了积分反演控制器,并且利用Lyapunov分析方法证明了控制器的渐近稳定性。

多自由度机器人位姿稳定性控制方法研究

对于多自由度机器人位姿控制方法来说,机器人位姿稳定性受到各种因素的干扰,容易发生位姿失稳现象,为此,提出一种新的方法来解决此问题。采用扩展卡尔曼滤波算法实现多自由度机器人各个传感器数据的有效融合,获取多方位机器人位姿数据;通过传感器信号处理去除机器人位姿测量噪声,使用自适应扩展技术实现机器人参量与姿态角校正信息融合,通过反演积分项自适应调节姿态参量并弥补稳态误差,实现机器人的位姿稳定控制。仿真实验结果表明,该控制方法能够准确实现多自由度机器人位姿稳定性控制,即使引入扰动机制仍然不会出现控制失衡,具有较好的稳态控制效果。