现代主要控制方法的研究现状及展望

系统描述了控制问题的一般数学形式,针对现代控制理论各个研究领域,如最优控制、鲁棒控制、滑模控制、(人工)智能控制(包含容错控制,自适应控制,模糊控制,神经网络控制)和大系统控制等,分别系统总结了它们的构建思路、概念机理与发展现状,分析了它们的特性及不足,并对其发展趋势进行了论述。最后针对目前控制理论的研究状况,对未来控制理论及其特性进行了概括与展望。     

空中交通管制的控制机制

控制系统一般包含三个基本要素,即施控者、受控者和传递者。在控制过程中,施控者是控制的主体,受控者是控制的客体。施控者和受控者是相互作用的,前者产生控制作用,后者具有反馈作用。控制过程是一个连续的、往复的发展变化过程,并且与环境之间存在着相互作用。现代航空器并不是一个完全智能化的“自动机器”,其本身通常不能直接响应管制人员的控制,从航空器工程系统的既定性能来看,航空器只能响应驾驶人员的控制。因此,管制人员只有通过驾驶人员对航空器的控制,才能使航空器建立对管制指令的响应。与一般工业控制过程不同,空中交通管制的控…     

三容实验系统的变结构PID控制

基于非线性系统的反馈线性化,介绍了一种变结构PID控制方法．该方法能够有效地改善有控制量约束系统的控制性能．以某试验系统为被控对象,在对其进行反馈线性化同时实现静态解耦的基础上,给出了变结构PID控制的实验结果,并与常规PID控制进行了比较．结果表明了变结构PID控制的优越性．     

综合非线性鲁棒飞行控制系统设计

提出一种综合非线性鲁棒飞行控制系统设计方法,用于解决现代复杂战场环境下的飞行控制问题。为了克服系统的不确定性、时延性以及未建模动态给飞行控制系统带来的不利影响,在动态逆控制法的基础上,进一步设计了基于多层感知器神经网络和动态非线性阻尼控制的综合非线性鲁棒飞行控制器。利用神经网络参数的在线调整和动态非线性阻尼控制的抑制作用,使飞行控制系统能够跟踪给定信号,且满足一定的性能指标。最后将所设计的飞行控制系统用于某型歼击机的飞行仿真,结果证实当存在时延和平尾损伤时,设计的飞行控制系统具有很强的补偿能力。     

微型飞行器自主飞行专家模糊控制技术

微型飞行器(Micro air vehicles, MAV)的自主飞行控制是目前国内外微型飞行器研究领域正在积极开展的一项研究.由于MAV自身尺寸微小,飞行环境复杂多变,其飞行力学具有明显的非线性、非定常特性,传统的飞行控制技术已非常不适用.本文将模糊控制技术引入到MAV飞行控制之中,实现了各个方向的姿态控制、高度控制,在此基础上,根据MAV飞行力学特性与实际飞行经验,建立了一个完整的专家控制体系,实现了MAV自主飞行控制.最后,运用Lyapunov理论,验证了系统的全局稳定性.     

前体涡诱导机翼摇滚扰动控制高速风洞试验研究

通过在临界雷诺数范围内的翼身组合体自由摇滚试验,开展了前体涡扰动对机翼摇滚的流动控制研究。实验结果表明,通过对前体涡的控制可以有效消除翼身组合体摇滚的发生,添加头尖扰动的位置对控制效果具有明显影响,扰动在正侧向控制效果最佳,这种摇滚控制方式在较宽的迎角范围及马赫数范围内均有效。对前体涡诱导机翼摇滚的扰动控制机理做了简要分析。     

控制面临的任务和问题——美国控制界“高峰会议”观点摘编

美国国家科学基金会与 IEEE 控制系统学会联合召开了一次控制界“高峰会议”。由全美控制界最著名的约50位专家学者参加,对于控制学科当前的发展趋势和面临的问题以及对于控制的每一挑战和其中重要的研究课题都进行了认真讨论,最后形成了《控制面临的任务和问题》这份报告。对于我国控制界的同仁,这无疑是一份可惜鉴的重要材料。     

柔性关节机械臂振动抑制/柔顺统一控制（英文）

提出了一种可同时实现柔性关节机器人振动抑制控制和柔顺控制的自适应控制策略。所提出的控制策略为柔性关节机器人提供了振动抑制控制模式和柔顺控制模式的统一方案,将两种控制模式整合到一个控制器中,避免了设计两种控制器并在两种控制器之间切换,实现了两种控制模式的平稳过渡。本文还考虑了机器人连杆端和电机端动力学模型的不确定性,并通过李雅普诺夫定理证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明:所提出的控制策略具有良好的控制性能。     

输入受限乘波体飞行器的最优跟踪控制方法

针对存在输入受限的乘波体飞行器最优跟踪问题,基于反演控制设计了最优跟踪控制器。将控制分为稳态跟踪控制和瞬态最优控制两部分。首先基于反演控制框架,引入有限时间收敛跟踪器对虚拟控制律进行估计,避免了普遍存在的“微分项膨胀”问题。其次,考虑系统中存在不确定项,设计了非线性干扰观测器对不确定项进行估计,确保控制器的鲁棒性。同时,充分考虑输入受限情况,基于辅助误差补偿策略对控制输入进行修正。然后,为了实现最优控制,基于自适应动态规划设计瞬态最优控制器。最终通过数字仿真,验证所设计控制方法的有效性。     

阻尼控制技术及其在飞机起落架上的应用基理分析

首先介绍了飞机起落架阻尼控制技术的进展及分类,对被动控制阻尼器和半主动控制阻尼器的性能进行了对比分析。然后介绍了基于磁流变阻尼原理的半主动控制方法,并对磁流变阻尼器在飞机起落架的应用基理进行了分析。     

无人机简化配置控制技术研究

提出了一种仅采用垂直陀螺和GPS的简化配置控制方案，形成了无人机飞行控制系统常用的俯仰／滚转控制回路、高度控制回路和航迹控制回路。由于GPS信号更新率(1Hz)较低，利用无人机运动学之间的内在关系,给出了高度、航向、位置反馈信号的融合算法。这些反馈回路的控制增益均采用改进的输出反馈LQR设计技术,该技术简化了权矩阵的选择。对比研究表明，对于自身稳定性较好的无人机，该简化配置方案能够实现姿态控制、高度控制和航迹控制。     

某型导弹控制转换组合修理研究

控制转换组合是某型进口导弹上的重要分组件,担负整个导弹电力供应及信号转换功能.控制转换组合的修理存在开壳困难、无相关参考方法、内部电路不明确的问题.通过设计控制转换组合壳体分解工装,对控制转换组合进行分解,获得了完整的内部电路,通过对电路典型故障进行分析、修理,解决了控制转换组合的修理难题.     

交流伺服系统最优内模滑模控制器设计与应用

为了实现某火箭炮交流伺服系统的高速、高精度位置控制,针对实际系统中存在的转动惯量和负载力矩变化大、冲击力矩强等特性,提出了一种最优内模滑模控制方法。由基于线性二次型最优控制设计的内模系统来满足交流永磁伺服系统位置环对工作性能的要求,由滑模控制来抑制模型参数摄动和外界干扰的影响,实现高性能位置控制。实验结果表明,该控制方法设计简单,与PID控制相比,具有更好的性能。该方法被证明满足火箭炮交流伺服系统的要求。     

外部中断在步进电机驱动实验中的应用

用单片机来控制步进电机,用软件的方法控制步进电机的方向及速度,通过对步进电机的驱动控制实验,了解外部中断中电平触发和边沿触发的区别。     

旅客音频控制组件测试台的研制

提出了一种旅客音频控制组件测试台的研制方案。该方案以AVR系列单片机ATxmega64为核心,测量测试电路板的当前温度和旅客音频控制组件的电阻及电压值,控制旅客音频控制组件、液晶显示屏及音频播放器之间的通信。经试验证明该测试台能完成对旅客音频控制组件的测试功能,且具有实时性好、准确率高、操作方便等特点。     

小波神经网络在板形板厚控制系统中的应用

带材轧制是一个复杂的非线性过程,针对板形和板厚控制相互耦合等特点,本文提出了一种基于小波神经网络的自适应控制新算法。文中系统由两个小波神经网络组成,分别实现综合系统的模型辨识和控制。由于小波变换的紧支性及神经网络的非线性映射能力,模型辨识能准确地辨识板形板厚系统的动态特性,控制器能产生较为复杂的控制规律。仿真结果证明,该板形和板厚控制系统具有良好的自适应跟随和抗扰性能,其控制效果优于传统的解耦PID控制。     

高超声速飞机纵向通道的多级模糊逻辑控制

针对飞行过程中高超声速飞机的纵向模型具有不稳定的动态特性,多变量之间的强耦合以及易变的模型参数,采用多级模糊逻辑控制为其纵向通道设计飞行控制系统。该系统由控制内环和控制外环组成,控制内环用于稳定纵向的飞行姿态,控制外环可以确保高超声速飞机对指令信号的准确响应,将两者结合起来设计的飞控系统具有高度非线性解耦控制能力。因其控制过程不依赖于高超声速飞机的精确模型,故保证了系统的强鲁棒性能。仿真研究表明,该控制系统可以维持高超声速飞机的纵向稳定性能。     

2.4m风洞M数和稳定段总压控制策略研究

我国自行研制成功的 2 .4m风洞现已投入使用。该风洞控制系统与国内现有风洞相比 ,控制执行系统多而复杂。该风洞成功地采用了所有试验工况M数与稳定段总压同时控制的运行方式。针对被控对象的复杂性 ,分别对神经网络控制、模型跟随自适应控制、自校正控制、智能控制及智能学习控制在该风洞上应用的可行性进行了分析。最后给出了一种智能控制策略 ,调试结果说明该风洞采用的这种控制策略是成功的     

燃烧加热器气动阀门阀后压力的模糊控制

燃烧加热器是超燃冲压发动机研究的主要试验设备.试验气体包括氢气、氧气、空气和氮气等,需要调节控制的参数为试验气体的压力、流量.根据燃烧加热器的控制需求,设计了一套以工业控制计算机为核心的实用并且兼顾可靠性要求的控制系统.采用自适应Fuzzy-PI的控制方法对试验气体压力进行压力控制,在常规PI控制器的基础上,对控制器的比例系数K_p和积分系数K_l进行在线调整,使控制器既满足响应快、超凋小、稳定时间短的要求,又提高稳态控制精度.取得了较好的控制效果.     

等离子体对翼型流动分离控制历程的PIV试验研究

采用粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术,研究了介质阻挡放电等离子体激励对NACA0015翼型表面流动分离的控制特性及控制效果随时间历程的变化规律.结果表明,激励电压存在一个阈值,当电压小于阈值时,控制无效或效果不明显;当电压接近阈值时,控制表现出不稳定性并最终趋于稳定;当电压大于阈值时,控制效果稳定且显著,气流能够很好地重附在翼型表面.