基于GA的二级倒立摆LQR最优控制器设计

倒立摆是一个多变量、快速、非线性不稳定的系统.LQR最优控制以其较好的稳定性在倒立摆控制中常被应用.该方法的关键在于如何选取Q、R加权矩阵,通常需要多次的反复试探才能得到较满意的结果,极大地影响了其有效的应用.针对这一问题采用基于遗传算法的权矩阵设计方法设计二级倒立摆的LQR最优控制器,利用其有效的智能式搜索、渐进式优化的特点,获取Q、R阵及状态反馈控制率K.将此控制器用于二级倒立摆实验台,实验结果表明,此方法设计的最优控制器超调小、响应速度快,可以对实际倒立摆系统实现稳定控制.     

拟人智能控制与三级倒立摆

 提出以“广义归约”和“拟人”为核心的“拟人智能控制理论”,并基于此理论成功地解决了三级倒立摆的单电机控制这一控制界的世界性难题。阐述了倒立摆的拟人控制方法 ,给出了基于拟人智能控制理论进行复杂自动控制系统设计的一般结论     

一级倒立摆的三维模糊组合变量控制

倒立摆系统是多变量、非线性、强耦合、自然不稳定系统.推导了单电机控制的一级倒立摆的数学模型,并对倒立摆系统在平衡点附近进行了可控性研究.在此基础上,运用三维模糊组合变量控制一级倒立摆,仿真结果证明该控制方法的有效性.     

基于Homotopy算法发动机固定阶鲁棒控制

针对某型涡扇发动机，分析了H∞，H∞／H2和u控制存在的不足，提出了一种基于Homotopy算法发动机固定阶控制设计方法。采用规范形式控制器结构进行固定阶H∞／H2控制器设计，推导出了固定阶H∞／H2控制器存在的必要条件，使用Homotopy算法获得最优固定阶H∞／H2控制器的解。提出了将固定阶H∞／H2控制器与混合u综合相结合获得固定阶混合u控制器的策略。与全阶混合u控制器不同，固定阶混合u控制器具有结构简单，易于实现，而其鲁棒性能和鲁棒稳定性与全阶u控制器相近。使用该方法对某型涡扇发动机控制系统进行固定阶混合u控制器设计，仿真验证表明，该控制系统其性能鲁棒性满足要求。     

飞机风载减缓控制技术及其发展

按照飞机风载减缓控制技术的发展过程，分别介绍了基于古典控制理论的风载减缓技术，基于LQG和H∞控制理论的风载减缓技术，以及基于先进控制论中神经元网络和模糊控制理论的风载减缓控制技术，并比较了这些方法的优缺点，另外，阐述了计及非定常气动力及考虑系统弹性影响对飞机风载减缓控制问题的影响。     

拟人控制平行单级双倒立摆

提出从物理角度出发,分析被控系统并设计控制器的观点,并在介绍基于物理模型的拟人智能控制框架的基础上,以平行单级双倒立摆的稳定控制为例说明了拟人智能控制的应用过程,最后将实验结果与滑模控制平行单级双倒立摆的实验结果进行了对比。     

基于模糊控制的倒立摆控制系统研究

提出了一种利用模糊控制器进行倒立摆控制的方法,建立了倒立摆的数学模型,并进行了计算机仿真,仿真结果表明,该方案可以得到较为满意的结果.     

基于线性矩阵不等式的舰载机纵向着舰H∞控制

运用线性矩阵不等式（LMI）的H∞控制理论．将舰载机纵向着舰导引系统的SISO性能要求转化为H∞控制广义模型权函数的选择．设计出H∞输出反馈控制器。以某型舰载机着舰过程进行仿真验证。结果表明，采用H∞控制的着舰导引系统具有良好的着舰下滑轨迹跟踪能力。     

基于RBF神经网络补偿的航空发动机H_∞自适应控制研究

航空发动机控制系统是飞行器的重要机构,航空发动机存在的控制增益衰减和未建模动态等不确定性问题影响了其控制性能,为此设计将H∞自适应控制和补偿控制相结合的控制器。首先,基于混合灵敏度理论设计H∞自适应控制器;然后,基于Lyapunov 严格稳定理论设计RBF 神经网络补偿控制器对不确定性进行拟合补偿,并通过与误差相关的线性函数调整拟合速度;最后,以归一化后的航空发动机模型为被控对象进行多变量仿真试验。结果表明：本文设计的自适应控制器能够有效补偿不确定性,相比H∞控制器,超调量和调节时间都有所降低。     

H∞控制理论在飞机阵风着陆控制中的应用

飞机在着陆过程中，极易受到阵风干扰，通过设计H∞状态反馈控制器，来迎制阵风干扰，并解决控制输入过大等问题。仿真结果表明，所设计的飞机H∞状态反馈控制器能满足自动着陆要求，并且能有效地抑制阵风干扰和避免控制输入过大等问题。由于H∞控制理论自身的优点使其在阵风着陆控制中效果良好。     

基于改进NSGAⅡ的航空发动机LQ/H∞控制器设计

对第2代非支配排序遗传算法(NSGAⅡ)进行改进,提出以非支配序为进化方向的微分进化(DE)算法代替传统的遗传操作,提高了算法的收敛速度.针对目前航空发动机多变量控制领域广泛关注的线性二次型调节器(LQR)控制与H2/H∞控制存在的保守性问题,提出了将时域性能指标、二次型性能指标与H∞性能指标相结合,通过改进NSGAⅡ优化权矩阵Q,R,最终获得航空发动机LQ/H∞控制器的设计方法.与其他控制器设计方法相比,基于多目标优化的LQ/H∞控制器目标明确、鲁棒性强且保守性更低.仿真验证结果表明:相比于基于线性矩阵不等式(LMI)的H2/H∞控制器,基于多目标优化的LQ/H∞控制器时域性能提高了4倍,调节时间减少了50%,抗干扰能力提高了15%.     

基于鲁棒H∞控制的多机协同编队

针对环境风干扰情况下无人机编队保持精度差的问题，设计了基于邻居无人机相对状态的编队控制协议。通过定义恰当的被控输出来量化环境风干扰对多机编队的影响，将受扰多机编队控制问题转化为鲁棒H∞控制问题。基于H∞控制方法，得到了满足期望H∞干扰抑制指标的多机编队充分条件，并以线性矩阵不等式的形式给出。此外，对于僚机之间的通信拓扑为无向图的情形，可以通过只求解2个线性矩阵不等式确定控制协议。最后数值仿真结果表明，该控制协议能够有效抑制阵风干扰对多机编队的影响，提高了多机协同编队的鲁棒性。     

电罗经航向的H ∞跟踪估计方法研究

为提高在风、流、摇摆等众多外界干扰下电罗经航向输出的精确度,提出 了基于H∞的航向跟踪估计方法。简要介绍了H∞估计理论,基于H∞估计理论对最速跟踪 微分器进行一步改进设计,构造误差反馈矩阵,实现最速跟踪微分器的在线反馈控制, 获得较为理想的效果,为减小电罗经航向误差及提高航行安全提供一种行之有效的方法。     

时变广义系统的H∞控制

研究系统矩阵中含有范数有界不确定性广义系统的H∞控制问题，通过广义系统的有界实引理分析不确定广义系统容许性以及H∞干扰衰减问题，利用线性矩阵不等式方法和Schur补定理将时变广义系统H∞控制问题转化为对定常广义系统H∞控制问题进行研究，得出了具有时变不确定性广义系统在范数有界的约束下等价于定常广义系统的结论。     

非线性三维H∞鲁棒制导律设计

应用飞行力学和理论力学原理，基于导弹目标三维相对运动方程，提出了一种适用于大机动目标的非线性H∞三维制导律，通过求解哈密尔顿－雅可比偏微分不等式，给出了解析形式的H∞制导律，对最坏情况下目标加速度的分析结果表明，H∞制导律具有很好的跟踪性能和鲁棒性。     

先进飞机非线性H∞控制系统设计研究

应用无DGKF简化条件的非线性H∞控制器设计方法，为某型飞机设计了非线性H∞飞行控制系统。为验证设计的有效性，在大迎角和两种飞行条件下，将非线性H∞飞行控制系统与线性H∞飞行控制系统的性能进行了对比闭环仿真研究，结果表明，非线性H∞控制可使飞机的性能得到极大提高，且可保证飞控系统具有很强的鲁棒性。     

抑制舰尾流扰动的飞机着舰导引控制策略

紧密关注自动着舰导引术,基于线性矩阵不等式(LMI)的H∞优化设计理论,分别构建了独特的H∞飞行/推力系统及H∞导引系统增广模型.不同于传统单输入单输出的设计,赋予飞行/推力系统内回路本身就具有抑风扰动的性能,而且所构建的H∞导引系统外回路满足轨迹动态跟踪精度,并进行了抑风扰动的处理,从而明显地强化了抑风效果.文中的设计机理及所提出的H∞控制律实现途径均得到有效的实时仿真验证.     

基于混合PID/H∞的无人机协调转弯控制律设计

以某型无人机的数学模型为基础,提出j了基于混合PID/H∞的无人机协调转弯控制律设计方法,分为纵向和横侧向分别进行控制律设计.纵向通道中,把高度保持控制律的设计转化为跟踪问题,再把跟踪问题转化为标准H∞控制处理,控制高度输出稳定不变;横侧向通道中,以H∞控制滚转角,实现内回路的设计,以PID控制偏航角速率和侧滑角,实现...     

飞机着陆系统的一种鲁棒H∞控制器设计

利用鲁棒H∞控制理论设计了某型飞机的自动着陆系统，讨论了飞机自动着陆过程的要求，分析了系统中可能受到的干扰，之后建立了H∞控制问题的系统模型，针对飞机着陆时的要求设计了一种鲁棒H∞控制器以抑制阵风的影响，仿真结果表明，所设计的控制器对自动着陆时的干扰具有较好的抑制能力，能使飞机很好地跟踪希望轨迹并满足着陆指标的要求。     

一类非线性系统的自适应控制及其在发动机中的应用

讨论了一类不确定性严格反馈非线性系统的鲁棒控制问题。结合H∞控制和自适应控制,提出基于一种反演(Backstepping)技术的鲁棒控制器。将广义不确定项参数化,提出了状态反馈控制器的算法,反演迭代设计不仅避免了求解HJI不等式设计控制器的困难,而且保证了闭环系统取得H∞的性能指标。基于航空发动机模型的仿真结果证明了理论推导的有效性。