线性调节器鲁棒设计法

本文将文献最优控制系统设计加权阵的选择方法推广到鲁棒控制系统设计,进而得到鲁棒控制系统设计的一种新方法。本方法适用于输出反馈系统的最优和鲁棒设计,从而使文献最优全状态反馈系统设计方法成为其一个特例。一个具体实例显示出本方法设计结果具有较文献设计结果较优的性能。     

一种鲁棒输出反馈线性化方法在导弹自动驾驶仪设计中的应用研究

针对具有多模型的HAVE DASHⅡ导弹对象，利用一种结构简单的鲁棒输出反馈线性化方法，为其设计了全弹道自动驾驶仪控制系统。设计中仅需要少量的模型集信息，并不依赖于某一具体子系统，对整个模型集具有通用性。由于不再需要设计多个控制器，因此避免了常规多模型切换摔制中抖动的产生。该方法利用模型估计器实时估计系统动态特性，只要参数选得合适，能无偏差地估计出模型集中每个系统动态特性，有很强的鲁棒性。此外。还利用了高增益观测器来获取控制律中所需的导数信息，使得整个闭环系统仪需要输出量反馈，降低该方法的工程实现难度。仿真结果表明，所设计的自动驾驶仪系统能够控制模型集中所有飞行条件下的状态准确快速地到达期望值上。     

反作用飞轮力矩模式控制系统设计

反作用飞轮是卫星姿态控制系统的重要执行元件，提高飞轮系统的性能对卫星姿态控制系统具有重要意义。介绍了反作用飞轮力矩模式反馈补偿控制系统的设计。首先建立了反作用飞轮数学模型，并分析了摩擦力矩干扰和速率测量噪声的特性，在此基础上进行了反馈补偿控制的设计。理论分析证明，应用反馈补偿控制的飞轮系统能够精确复现力矩输出指令。运行结果表明，在复现力矩输出指令精度方面，应用反馈补偿控制的飞轮系统优于电磁力矩控制的飞轮系统。特别在克服过零力矩干扰上，应用反馈补偿控制的飞轮系统具有较高的性能。     

推力矢量控制系统的参考模型鲁棒控制研究

本文针对典型的推力矢量电波位置伺服系统中存在的参数摄动和加性扰动，采用模型参考鲁棒控制方法（ＭＲＲＣ），使系统对扰动不敏感。ＭＲＲＣ方法仅需要已知系统的输入输出信息，而不必采用全状态反馈，同时比模型参考自适应控制（ＭＲＡＣ）算法简单。文中通过理论分析和必要的公式推导，证明了系统是渐进稳定的，并且仿真结果也验证了ＭＲＲＣ的有效理论分析和必要的公式推导，证明了系统是渐进稳定的，并且仿真结果也验证了ＭＲ     

考虑特征模型的高超声速飞行器全通道自适应控制

针对高超声速飞行器具有强非线性、高不确定性及强耦合等特点,提出一种基于反馈线性化控制与特征模型自适应控制相结合的姿态控制律设计方法,解决姿态控制系统的非线性耦合与不确定性,保证飞行器控制系统稳定。首先,建立高超声速飞行器全通道非线性耦合的动力学模型。其次,利用反馈线性化控制方法将全通道非线性耦合系统解耦成近似线性系统,并对线性解耦系统设计输出反馈控制律;而对于反馈线性化控制依赖于系统的精确数学模型,并对建模误差和外部干扰敏感的问题,设计基于误差特征模型的自适应控制律,提高系统的适应性;针对原动力学模型,证明闭环控制系统是有界稳定的。最后,通过数学仿真校验了控制律设计的正确性与有效性,仿真结果表明设计的姿态控制系统可以很好地跟踪指令,具有较强的鲁棒稳定性。     

挠性航天器混合H2/H∞输出反馈姿态控制（英文）

研究一类带有挠性附件的航天器的H2/H∞输出反馈姿态控制问题,所涉及的挠性航天器由刚性本体和挠性附件构成。由于挠性附件的振动和航天器本体姿态运动的耦合,再加之振动模态难以测量,对挠性航天器的姿态控制带来困难。针对该问题提出了基于H2/H∞理论的动态输出反馈控制器设计方法。动态输出反馈在模态变量不能测量的前提下也能有效控制航天器本体姿态,而H∞控制器具有很好的抗干扰能力,能有效抑制空间环境干扰力矩和模型不确定性对控制系统稳定性的影响。和纯H∞输出反馈控制算法相比,基于H2/H∞的设计同时提高系统的动态性能。数值仿真验证了所设计的控制方法对挠性航天器具有很好的姿态控制效果。     

带有输入非线性的挠性航天器姿态机动变结构控制

针对挠性航天器反作用飞轮输入力矩受限情况下的姿态机动问题，提出了一种仅利用输出信息的变结构输出反馈控制方法。在基于非线性和低阶模态的动力学模型基础上，给出了滑模存在条件以及变结构输出反馈控制器设计的方法，并保证闭环系统渐近稳定；另外，为了避免确定不确定性和外干扰界函数上限的困难，又给出了一种自适应变结构输出反馈控制器的设计方法，并基于Lyapunov方法分析了滑动模态的存在性及稳定性。最后，将本文提出的两种控制方法应用于三轴稳定挠性航天器的姿态机动控制，并进行数值仿真研究。仿真结果表明：在反作用飞轮的控制受限条件下，完成姿态机动的同时，使得挠性附件的振动幅值远远小于0．001，有效地抑制挠性附件的振动。     

通信卫星系统潜在故障识别与应对方法

针对新一代高集成度、高复杂度通信卫星系统应用背景，以通信卫星平台长寿命、高可靠设计需求为牵引，提出一种基于系统理论事故模型与过程（STAMP）的系统级潜在故障识别与分析方法，在总体设计早期即提出对卫星平台各分系统的可靠性设计需求。以某地球同步轨道（GEO）通信卫星为例介绍该方法，通过构建系统控制逻辑架构自上至下地分析潜在的不安全控制过程，通过检查控制与反馈回路的各环节确定故障发生场景，提出对控制过程的约束条件以消除或降低故障发生的可能，最终形成有针对性的分系统可靠性设计需求。     

基于反馈线性化的高速无人机自适应控制系统设计

高速无人机是典型的复杂非线性、参数不确定性系统,且各控制通道之间存在强耦合作用,这对飞行控制系统设计提出了严峻挑战。针对其非线性特性和耦合特性,采用精确反馈线性化理论将无人机动力学模型解耦为3个独立的子系统,即滚转、俯仰和偏航通道;应用模型参考自适应控制方法分别设计每个通道的姿态控制器。研究表明,上述线性化方法能够实现三通道解耦,所设计控制系统满足飞行控制性能要求,且对气动参数摄动和外部干扰具有较强的鲁棒性。     

多航天器编队在轨自主协同控制研究

提出一种基于信息一致性的分布式协同控制策略,该策略可自主实现多航天器编队 的 构型建立、保持与整体机动。在该策略中,编队内各航天器均具有局部的分层控制结构：参 考点一致性估计层根据各航天器初始状态与编队内信息拓扑,协商估计出多航天器编队整体 系统基准参考点;协同制导层根据编队整体系统模型预测控制方程,采用并行计算方式,规 划各航天器从初始状态到期望构型的期望重构机动路径;协同控制层采用基于二阶一致性算 法的协同反馈控制律,使各航天器彼此协同地跟踪期望路径和整体机动参考信息。仿真结果 表明:当信息拓扑中存在最大生成树时,该策略能够实现多航天器编队构型建立、保持与整 体机动的协同控制,并具有较好鲁棒性。〖JP〗