基于增量非线性动态逆的导弹解耦控制设计

针对导弹大迎角机动存在强耦合动力学特点,提出了一种基于增量非线性动态逆的解耦控制方法,将自动驾驶仪分为高带宽的快变角速率内回路和低带宽的慢变角回路控制,用部分逆近似求解的方法分别设计了增量形式的动态逆控制律对消不同的耦合项,实现控制解耦的目的。典型工况数字仿真结果表明,所设计的导弹增量非线性动态逆控制解耦律大大改善了强耦合动力学下的稳定控制性能。相比传统PID控制,它能够完全消除过载响应的低频振荡和超调量,同时还使得滚转角响应能够准确跟踪指令。

具有随机逆动态的马尔可夫切换随机低阶非线性系统的有限时间镇定

本文研究了一类具有马尔可夫切换和随机逆动态的随机低阶非线性系统的有限时间镇定问题。我们首先在弱解的框架下给出了有限时间稳定性理论,然后结合李雅普诺夫函数和加幂积分器技术构造了状态反馈控制器。证明了具有马尔可夫开关的随机低阶非线性系统的平凡弱解是全局有限时间稳定的。最后,通过仿真实例验证了所提设计方法的有效性。

超机动飞机的非线性动态逆控制

讨论了应用非线性动态逆进行超机动飞机飞行控制系统的设计。对快变量角速率进行非线性逆控制器的设计，由此来稳定纵向短周期运动，并通过气动舵面与推力矢量的融合，来改善大迎角范围的侧向响应，对慢变量姿态角进行非线性逆控制器的设计可使飞行员控制飞机慢运动。

基于非线性动态逆滑模的纵向着舰系统设计

通常发生的舰载机进舰着舰事故中,大多数是由于舰载机纵向航迹控制不好导致的。因此,针对着舰过程中的舰载机非线性运动模型,考虑舰尾流扰动的影响,提出了一种基于非线性动态逆的滑模控制方法,应用在纵向着舰系统的3个控制回路的设计中,来解决精确控制飞行轨迹的问题,并进行了航迹纠偏测试。最后,仿真结果表明,所设计的纵向着舰系统具有较强的鲁棒性和快速跟踪性,提高了舰载机着舰航迹精度,减少了下滑轨迹误差,满足了美国海军安全着舰指标要求。

基于CMAC的非线性逆滤波改善传感器的动态特性

在测量系统中许多传感器存在着严重的非线性静态特性和响应滞后的动态特性,当被测量对象的变化率高于传感器的响应速度时,测量结果与真值之间存在较大的误差.为了补偿这个测量误差,采用了一个由无限响应的IIR滤波器和静态非线性环节构成的非线性滤波器去改善传感器的特性.IIR滤波器的系数通过实验数据得到,非线性静态环节采用单输入单输出小脑神经网络(SISO CMAC)实现.SISO CMAC具有学习简单、收敛速度快、函数逼近精度高等特点.最后,通过对热敏电阻动态测量误差的补偿,验证了该方法的有效性.

基于ESO的高超声速飞行器非线性动态逆控制

以高超声速飞行器(HFV)纵向运动模型为研究对象,针对其巡航飞行中存在的参数不确定性和外界干扰问题,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的非线性动态逆(NDI)控制方法。采用精确反馈线性化方法实现了HFV速度与高度通道的解耦,并设计了动态逆控制器;在此基础上为系统的速度和高度通道设计了二阶ESO,实现对等效扰动的精确估计,并在控制器中进行补偿,从而实现HFV对高度和速度指令的精确跟踪,保证控制精度的同时大幅提升了系统的扰动抑制能力。仿真结果表明,相比于滑模控制,文中所设计方法具有更快的响应速度和更好的跟踪精度,体现出该方法的良好控制性能和较强的鲁棒性。

非线性动态逆系统在飞行控制系统应用中的几个问题研究

对非线性动态逆方法在飞行控制系统应用中的理论问题进行了研究，采用Ｓｉｎｇｈ算法证明了当前两种主要设计算法的等价性；并用逆系统的方法重新给出了非线性动态逆的解耦结构，这种结构的优点有利于工程上的应用和理解；在Ｓｉｎｇｈ算法意义下，得到了飞行控制系统设计中常用的一阶形式逆系统的定义和有关性质。

基于反步法和非线性动态逆的无人机三维航路跟踪制导控制

为实现无人机在大范围内稳定、精确地跟踪三维参考航路,基于制导与控制回路独立设计的思路,提出了一种无人机三维航路跟踪制导控制方法。在制导外环,引入沿参考航路飞行的虚拟无人机作为向导并利用反步法设计三维航路跟踪的非线性制导律;在控制内环,以非线性动态逆理论和奇异摄动理论为基础,设计由机动指令生成器、角度转换器、慢回路姿态控制器和快回路角速度控制器所组成的飞行控制模块,对制导外环给出的制导指令进行快速精确地跟踪。基于Lyapunov稳定性理论证明了无人机航路跟踪制导控制方法的稳定性。通过对比分析无人机6自由度模型下的三维航路跟踪仿真,说明所提出的制导控制方法能够使得无人机精确地跟踪参考航路,从而验证了该方法的有效性、合理性。

飞机穿越风切变的非线性动态逆控制

介绍了非线性动态逆的基本原理及其在低空风切变改出飞行中的应用。利用较真实的风切变工程化模型和非线性动态逆方法,对飞机改出低空风切变的控制进行了设计。文中获得了动态逆方法控制下的改出飞行参数曲线,并与其他的改出引导策略的结果进行了对比。结果表明,动态逆方法在飞机穿越风切变的轨迹控制过程中实用有效。

基于一种新型动态神经网络的非线性自适应逆控制

根据生物神经元的机能,提出了一种具有动态激励函数的新型神经元模型,由此构成的神经网络(DAFNN)应用在非线性自适应逆控制中时只需要确定隐层神经元个数,从而克服了用NARX回归神经网络时需确定输入和输出延时阶数及隐层神经元个数等多个参数的不足。通过对单输入单输出(SISO)及多输入多输出(MIMO)非线性系统的自适应逆控制仿真研究,证实了DAFNN是一种很好的非线性系统建模和控制工具。

无人机非线性动态逆控制器的设计研究

针对现代无人机上采用非线性飞行控制的趋势,概述了动态逆方法的发展、特点及应用。结合无人机飞行控制特点,基于奇异摄动原理,将无人机非线性运动方程分解为快慢不同的3个模态,采用动态逆方法设计了无人机非线性状态逆控制器,仿真结果表明,动态逆控制器能够较好地实现对无人机的跟踪控制。

基于非线性动态逆的飞机控制规律仿真

介绍了采用非线性动态逆方法对常规飞机的各回路进行的控制规律解算,并以某型飞机为模型进行仿真,结果表明,该控制规律解算能提供精确的纵向和横向控制,具有良好的指令跟踪性能.

非线性动态逆控制在高超飞控系统中的应用

与传统飞机不同,高超音速飞机的推进系统与机体相互整合,导致高超音速飞机模型是严重非线性的,并且输入输出之间存有耦合.该文应用非线性动态逆控制来设计高超音速飞行控制系统,以求为其提供满意的非线性解耦控制能力,维持良好的纵向稳定性能.仿真研究表明该方法满足其控制系统的要求.

基于PI型非线性动态逆的再入飞行控制技术研究

再入飞行器飞行环境复杂,具有大空域、强非线性、强耦合的再入飞行特性,基于小扰动原理的经典线性控制理论难以适应再入控制系统的要求,提出了采用动态逆的非线性再入控制器设计方法,同时在非线性动态逆控制器设计中引入积分环节,以消除由动态逆建模和系统干扰带来的跟踪误差,从而使得系统对姿态进行高精度跟踪。最后,在Matlab/Simulink中进行了仿真验证。仿真结果表明,此控制系统对姿态指令输入有很好的跟踪效果,且具有较强的鲁棒性。

增量非线性动态逆小型无人机速度控制

针对小型无人机速度控制精度差的问题,提出一种基于增量非线性动态逆的速度控制方法。首先,根据无人机运动方程和推力模型建立速度控制模型;其次,应用非线性动态逆方法获得油门控制指令与速度的直接关系式;最后,再重写无人机运动方程为增量形式,得到油门控制指令增量与加速度的控制关系式,并依此设计了速度控制律。为某飞机构建推力模型和增量动态逆速度控制器,飞行试验验证了所提方法的有效性。

非线性动态逆在大攻角导弹控制系统设计中的应用

导弹在大攻角飞行时,非线性及耦合严重,本文对推力矢量控制的空空导弹的控制系统进行了研究。根据导弹状态变化快慢不同,在奇异摄动理论的基础上,采用非线性动态逆设计了导弹的控制系统,并对导弹大攻角有侧滑飞行进行了仿真,结果表明文中设计的控制系统可以很好地控制导弹作机动飞行。

基于非线性动态逆的水下运载器控制方法研究

针对水下运载器具有强非线性、强耦合、多输入多输出、水动力作用复杂以及姿态变化剧烈等特点,设计了一种非线性动态逆控制系统,解决了传统控制器设计方法在线性化过程中因忽略非线性因素带来局限性的问题。通过慢回路姿态控制器和快回路姿态控制器的设计解决了水下运载器非线性、强耦合以及多输入多输出的问题,并且运用Lyapunov稳定性分析证明了控制器的稳定性。控制方法跟踪单位阶跃信号时稳态时间为1 s,超调量为4%,较PID控制的动态特性有较大提升。非线性控制系统仿真结果表明该控制器对于±30%水动力参数不确定性具有一定的鲁棒性。

基于LS-SVM逆系统方法的非线性动态矩阵控制

针对神经网络逆系统建模存在的诸多问题,提出了基于最小二乘法支持向量机的α阶逆系统方法的非线性动态矩阵控制新方法.将最小二乘支持向量机辨识非线性对象的α阶逆模型与原系统串联组成伪线性系统,根据线性动态矩阵预测控制方法对伪线性系统进行控制.仿真结果表明,系统存在扰动和模型参数发生变化时,依然具有很好的动、静态性能,且表现出很强的鲁棒性,证明了方法的有效性.该方法不依赖于系统的数学模型,简化了非线性对象动态矩阵控制器的设计,为非线性预测控制的研究提供了一种新途径.

静止无功发生器动态模型和非线性逆系统-PI控制策略研究

应用状态空间平均建模法推导出静止无功发生器(SVG)的动态数学模型。基于此模型,采用双变量传统PI控制策略控制SVG系统,发现该控制策略在两个控制目标变量(无功功率和直流侧电压)的动态性能方面存在不足。依据所建立的动态数学模型推导出SVG系统的逆函数,由此进一步得出非线性逆系统-PI控制策略以提高SVG系统无功功率和直流侧电压的动态响应速度。应用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建SVG的控制系统模型,仿真结果表明了SVG动态数学模型的正确性和非线性逆系统-PI控制策略的有效性。

基于最小二乘支持向量机动态逆的非线性系统自适应控制

提出基于最小二乘支持向量机动态逆的一种非线性系统自适应控制方法.该方法采用最小二乘支持向量机辨识非线性系统的动态逆模型,并将其串联在原系统之前得到复合的伪线性系统.对于建模误差、不确定因素等引起的非线性系统逆误差,采用在线最小二乘支持向量机进行自适应补偿.最小二乘支持向量机的在线参数调整规律由Lyapunov稳定性理论导出,并证明了非线性闭环系统的稳定性.仿真结果证明了该方法的有效性.