非最小相位系统输出跟踪的最优预测控制方法

讨论了一类非最小相位系统的输出跟踪问题。非最小相位系统广泛存在于机器人柔性结构控制、飞机的飞机控制和航天器发射等实际问题中。由于非最小相位系统内部动态的不稳定性，传统的一些输出跟踪方法将导致系统的某些变量发散。文中通过讨论系统的有界理想状态轨迹，将期望跟踪的输出进行了扩充，利用预测控制方法研究了一类非最小相位系统的输出跟踪问题，从理论上证明了利用预测控制可以使非最小相位系统稳定地渐近跟踪期望输出。     

MIMO非线性非最小相位系统的鲁棒跟踪控制

针对仿射多输入多输出非线性非最小相位系统,提出了一种新的鲁棒跟踪控制方案.用反馈线性化解耦系统输入输出关系,通过高增益状态反馈镇定系统外部动态,通过模型预测控制镇定系统内部动态,所设计的控制器能保证跟踪控制闭环系统的指数稳定性,且对系统参数扰动具有鲁棒性.仿真结果表明了所提出方法的有效性和优越性.     

温度快速跟踪控制算法的研究与实现

生物芯片制作过程对温度有着很高的要求 ,与常见的温度控制系统相比升降温速度相差至少一个数量级 ,稳态精度高 ,要求系统具有良好的跟踪性能。因此常规的温度控制方案难以胜任。本文以预测控制为基础 ,在详细分析系统特性的基础上 ,通过试验对比 ,提出了一种系统控制方案 ,成功地解决了温度快速跟踪问题 ,实际控制结果超调量最大为 2℃ ,稳态精度为± 0 .3℃ ,升温速度可达 8℃ /s,降温速度可达 1 2℃ /s。     

基于约束卡尔曼滤波器预测的视觉跟踪研究

视觉伺服主要是对物体图像的某个特征区域进行处理，而不是对整个特体的图像进行处理，这样可以减少图像处理的区域，提高伺服系统实时性，为了达到这一目标，文中利用推导出的方程作为约束条件，建立约束卡尔曼滤波器，该滤波器在系统中作为预测器使用，利用它跟踪的特征点下一位置进行预测，与普通卡尔曼滤波器相比，这一预测精度有了很大的提高，这样就可以缩小图像处理的窗口，文中还利用视觉雅可比映射矩阵，求出了视觉空间到任务空间的伺服控制方程，利用这一方程可以控制机器人的运动，完成特征点的跟踪，从仿真结果来看，使用这些方法减小了图像处理的区域，提高了图像处理的速度和系统的实时性。     

用最优化方法求解磁头浮动块稳态特性

用稳态分析方法确定硬盘磁头的稳态飞行参数，以满足性能和可靠性要求是磁头设计的重要方面。本文将磁头浮动块的稳态分析问题转化为非线性最小平方和问题，然后通过组合运用Ｇａｕｓｓ－Ｎｅｗｔｏｎ方法和Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ－Ｍａｒｑｕａｒｄｔ策略求解。计算结果表明，文中运用的最优化方法在求解磁头浮动块稳态问题时是非常有效和可靠的     

基于模糊逻辑的飞行/推力综合控制系统研究

对保持飞行恒定及保持飞行迎角恒定两种自动动力补偿系统所构成的飞行／推力综合控制进行了评估。在此基础上，提出了ＡＰＣＳ采用控制规则在线自调整及非线性参数优化的模糊控制。其设计思想是，从工程实现考虑，在油门控制律中省去法向加速度△ａｃ及舵偏△δｅ两种反馈信息，仅根据迎角误差叉△α及其变化率△α的大小，在线调整加权因子，以提高稳态控制精度，消除由于量化误差而引起的稳态振荡。利用非经一性优化控制算法，对Ａ     

用改进的多普勒中心跟踪法进行ISAR运动补偿

研究逆合成孔径雷达（ＩＳＡＲ）的相位补偿，运用Ｗａｈｅ［１］提出的相位梯度自聚焦（ＰＧＡ）算法改进文［２］的多普勒中心跟踪法（ＤＣＴ），形成了改进的多普勒中心跟踪法（ＭＤＣＴ）。该方法通过循环移位、加窗和迭代等步聚，巧妙地消除了相位补偿中转动相位分量（ＲＰＣ）对估计平动相位分量（ＴＰＣ）的影响。经过几次迭代，可以有效地实现目标ＴＰＣ的最大似然估计和补偿。外场数据处理结果表明这种方法明显改善了成象质量。     

不确定非线性系统的鲁棒输出跟踪

研究了一类具有参数不确定性和外界干扰的仿射非线性系统鲁棒输出跟踪控制问题。首先利用微分几何理论中的输入输出反馈线性化技术钭不确定线性系统通过一非线性状态变换化为线性化规范形，然后利用变结构控制的思想提出了一种基于标称系统和不确定性范数界的鲁棒输出跟踪控制器设计方案，并用李雅普诺夫稳定性理论证明了利用本文设计的跟踪控制器可保证闭环系统是有界稳定的，且稳态输出跟踪误差为零。由于所设计的跟踪控制律连续，克服了常规变结构控制方案可能引起的高频抖振现象。将本文结论应用于一空间飞行器的姿态跟踪控制问题，仿结果表明了该设计方法的有效性。     

直升机最优航迹规划与地形跟踪

研究了直升机贴地飞行地形跟踪/地形回避的最优航迹规划方法。该方法综合考虑地形、威胁和障碍,将直升机的机动约束转化为经平滑处理的地形模型,通过结合地形模型与直升机运动方程,使有约束最优控制问题转化为无约束最优控制问题。另外,本文利用广义预测控制（Generalized predictive control,GPC）方法建立直升机贴地飞行最优航迹跟踪控制模型,通过仿真计算表明,广义预测控制可在纵向平面内精确跟踪最优航迹。     

数字双闭环瞬时值控制逆变器外特性研究

数字双闭环控制通过电流环的无差拍控制实现对负载扰动的抑制,从而提高系统的动态响应速度,但由于没有实现电压的无差拍控制,稳态精度不够理想。本文在介绍电容电流瞬时值反馈控制逆变器数字双闭环控制模型的基础上,建立了系统的闭环传递函数,并从理论上分析了影响数字双环控制逆变器外特性的因素。滤波电感参数的实际偏差和直流电压的波动对逆变器的外特性有较大影响。通过适当的参数设计和在控制器中引入直流电压的解耦控制可以解决在实际参数与控制器参数不一致时输出电压精度不高的问题。仿真和试验结果证明了理论分析的正确性,尤其是加入直流电压解耦控制明显提高了逆变器的输出稳态精度。     

改善测试转台速率平稳性的鲁棒重复控制

提出一种鲁棒重复控制方法用来提高无刷直流电机驱动测试转台的速率平稳性.该方法以互补的方式综合了变结构控制律和重复控制律.变结构控制律可以有效地镇定系统,并抑制非周期性扰动和噪声等不确定性因素,同时保证了重复学习过程的收敛性;而重复控制律可以进一步消除稳态时存在的速率波动.本文讨论了一般的非线性系统模型.该模型可看作是无刷直流电机数学模型的扩展.Lyapunov直接法证明了闭环系统的全局稳定性和跟踪误差的渐近收敛性.仿真结果表明,该鲁棒重复控制方法明显地改善了测试转台速率系统的平稳性.     

Fuzzy Optimal Control Design for Ship Steering

This paper presents a method to design a control scheme for nonlinear systems using fuzzy optimal control.In the design process,the nonlinear system is first converted into local subsystems using sector non-linearity approach of Takagi-Sugeno(T-S) fuzzy modeling. For each local subsystem,an optimal control is designed. Then,the parameters of local controllers are defuzzified to construct a global optimal controller. To prove the effectiveness of this control scheme,simulations are performed using the mathematical model of Esso Osaka tanker ship for set-point regulation with and without disturbance and reference tracking. In addition,the simulation results are compared with that of a PID controller for further verification and validation. It has been shown that the proposed optimal controller can be used for the nonlinear ship steering with good rise time,zero steady state error and fast settling time.     

中性稳定技术在综合火力/飞行控制系统中的应用

火力／飞行综合控制(Integrated fire／flight control，IFFC)系统要求对飞机飞行姿态的控制应具有精确性和快速性，但提高姿态跟踪精度受到自然飞机惯性动力学的限制。本文提出飞机中性稳定技术应用于综合火力／飞行控制系统，给出了中性稳定飞机结构图和动力学模型。利用后缘襟副翼偏转所产生的直接力效果，在一定的控制律制约下，去抵消迎角扰动所产生的气动效果，使飞机不再出现静稳定力矩，达到中性稳定。采用中性稳定技术的综合火力／飞行控制系统有效地加速了飞机在攻击区的姿态跟踪过程，并实现了姿态控制过程中航迹基本不变的机身瞄准模态控制要求，提高了火控精度和命中概率。仿真结果表明，中性稳定综合火力／飞行控制系统具有良好的控制效果和应用前景。     

基于速度和加速度约束的有限控制能力路径跟踪

在考虑实际系统有限控制能力的情况下,对非完整移动机器人提出一种完全满足速度和加速度约束的路径跟踪技术。根据系统状态方程分析了移动机器人维持无偏差跟踪状态的条件,先通过智能预测控制将路径偏差转化为同号状态,再应用滚动时域控制和约束条件设计一种改进型最优预测控制器。当路径跟踪开始时,控制量从零初值调整;当路径偏差同步消除到零时,控制量可在速度和加速度约束下及时调整到零。仿真结果验证了所提技术的有效性,有限控制能力使该技术在工程应用时具有更好的可行性和适应性。     

Robust Adaptive Attitude Maneuvering and Vibration Reducing Control of Flexible Spacecraft with Prescribed Performance

A robust adaptive control scheme with prescribed performance is proposed for attitude maneuver and vibration suppression of flexible spacecraft, in which the parametric uncertainty, external disturbances and unmeasured elastic vibration are taken into account simultaneously. On the basis of the prescribed performance control(PPC)theory,the prescribed steady state and transient performance for the attitude tracking error can be guaranteed through the stabilization of the transformed system. This controller does not need the knowledge of modal variables.The absence of measurements of these variables is compensated by appropriate dynamics of the controller which supplies their estimates. The method of sliding mode differentiator is introduced to overcome the problem of explosion of complexity inherent in traditional backstepping design. In addition,the requirements of knowing the system parameters and the unknown bound of the lumped uncertainty,including external disturbance and the estimate error of sliding mode differentiator,have been eliminated by using adaptive updating technique. Within the framework of Lyapunov theory,the stability of the transformed system is obtained. Finally,numerical simulations are carried out to verify the effectiveness of the proposed control scheme.     

上升段飞行器目标的视频图像跟踪

粒子滤波是一种基于贝叶斯估计理论和蒙特卡罗理论的实时目标跟踪方法，具有较为灵活的并行化跟踪方式，能够较好地维持跟踪目标的假设状态，具有较好的跟踪效果和鲁棒性。上升段飞行器目标飞行视频图像跟踪是火箭等目标飞行监控的重要阶段，但现阶段对飞行器上升段的视频图像跟踪主要依靠人工手动操作云台控制器，实现视频图像中的飞行器跟踪，跟踪图像存在跟踪滞后、画面抖动等现象，跟踪效果受人为因素影响较大。本文提出一种基于粒子滤波方法的上升段飞行器目标视频图像跟踪方法，建立飞行器目标粒子滤波跟踪模型实现对飞行器目标的识别和跟踪，在识别和跟踪的基础上建立云台控制模型，通过对云台的智能控制获得飞行器上升段的高质量图像。采用火箭发射的视频图像作为模型验证的实验数据，检验飞行器目标的跟踪效果。     

新型双凸极发电机数字控制原理与实现

电励磁双凸极电机是一种新型交流无刷电机,它具有结构简单、可靠性高、维修方便等优点,用作发电机具有调压控制简单、可故障灭磁等优点。文中首先介绍了电励磁双凸极发电机系统的控制原理,并分析了发电系统的控制规律。为优化控制P I参数,提高系统的动稳态性能,通过M atlab仿真获得根据输出电压与给定电压的偏差的变P I参数组合,并经试验优化该P I参数组合。然后,通过硬件构成与软件设计两方面介绍了基于DSP控制的电励磁双凸极发电机系统的设计方法。最后,以一台30 kW发电机为例,设计了一套数字调压器,并进行了系统试验。实验结果表明,电励磁双凸极发电系统采用变P I参数的控制方法具有良好的动稳态特性。     

DC-DC变换器电路混沌现象的仿真研究

以工作在电感电流连续模式下的PWM型降压式DC—DC变换器为研究对象，对其在不同电路参数下的工作行为及其输出特性进行了研究。通过分叉图上的一系列倍周期分叉及V—I相空间图上的一系列周期轨道，揭示了DC-DC变换器由稳态到混沌态的变化规律，从而证明了电路元件参数的变化可导致DC-DC变换器出现混沌行为。本在时域和频域上分别对DC-DC变换器从稳态到混沌态的输出电压特性进行了分析，根据变换器的输出谐波电压从周期—1至混沌态在频域上的变化趋势，得出的结论有助于今后CD—CD变换器的优化设计。