用极点配置法确定双输入、多输出系统的控制律及其在颤振主动抑制研究中的应用

本文用极点配置法确定双输入、多输出系统的控制律。导出了双输入、多输出系统的极点配置方程。这些方程是非线性的。本文研究了这些方程的性质,利用这些性质可以较好地控制各个特征值的配置精度。算例表明,在同样的不完全输出反馈情况下,用这种方法配置的极点的精度比用“秩一控制器”方法有较大改善。还讨论了颤振主动抑制研究中不同极点配置方案对颤振速度、设计状态的增益和相位裕量及舵偏度要求的影响。     

基于LMI优化的H∞/广义H2输出反馈主动悬架控制

在多目标控制框架下,基于线性矩阵不等式(LMI)优化技术,提出了一种H_∞/广义H_2输出反馈控制策略;利用广义H_2范数描述系统的时域硬约束,同时选择H_∞范数最小化系统的性能输出,最终将系统的控制律归结为求解具有LMI约束的(半)正定规划问题．对四自由度(4DOF)二分之一车主动悬架系统的仿真表明:H_∞/广义H_2输出反馈主动悬架系统能用有限的主动力保证操纵稳定性,并明显改善乘坐舒适性。     

电磁轴承-转子系统多变量模糊解耦控制算法的推导

在建立了转子高速旋转时电磁轴承系统的模型基础上 ,针对此系统的多变量模型 ,采用了多变量模糊解耦方法进行控制研究。文中推导了有效的降维模糊关系矩阵 ,得出了四输入四输出的多变量模糊系统的输出算法 ,并进一步考虑了加上输入变量导数的情况下算法的推导。     

非线性飞行控制律设计中的分支裁剪技术

研究了非线性飞行控制律的全局连续设计方法--分支裁剪技术.该方法以分叉分析和连续算法计算得到的飞行动力学系统平衡图为基础,采用特征结构配置方法设计全局调参的纵、横航向解耦反馈控制律,满足飞行品质要求,从而裁剪偏离运动对应的平衡分支;应用前馈控制修改平衡图的主分支形状,使系统输出根据设计要求跟踪操纵输入指令.控制律设计和仿真计算结果表明,采用分支裁剪技术可以系统把握飞行动力学系统的全局特性,在整个包线范围内便捷地设计初步的飞行控制律,为现代飞行器设计阶段的气动布局评估、控制效能确定、设计参数选择等研究工作提供基础.     

八旋翼动力学建模及RBF神经网络PID控制研究

针对八旋翼飞行器非线性、强耦合、欠驱动、多输入多输出的系统特点,综合八旋翼动力学特性进行数学公式推导,建立数学模型。利用模型解耦八旋翼各通道输入量与输出量之间的关系。提出RBF神经网络自适应PID控制策略,该策略能够根据控制效果在线自适应整定PID参数,具有自主学习和自适应能力。通过matlab搭建八旋翼仿真模型并对其仿真,对比分析RBF神经网络自适应PID和传统PID控制效果。结果表明:前者控制效果明显优于后者,系统快速性、鲁棒性和稳定性得到了很大改善。     

完全非线性近似逆及其在轨迹跟踪中的应用

非线性系统输出跟踪问题在理论和实际中都具有十分重要的意义。人们对此问题进行了大量地研究和广泛地应用。但是所有的研究对象一般都要求仿射型非线性系统，以便容易解出相应的控制输入。对于一般的完全非线性系统，由于没有控制输入的显性表达式，很难得到相应的结果。本文讨论了完全非线性系统的输出跟踪问题，在理论上研究了完全非线性系统逆的存在性。利用神经网络可逼近任意 Ｌ２ 函数的特性，提出了求解完全非线性系统逆近似控制律的方法，并由此研究了完全非线性飞机模型的轨迹跟踪问题。通过对飞机轨迹跟踪问题的仿真，表明该方法是切实可行的。     

超机动飞机的非线性多速率控制系统

用非线性动态逆方法设计超机动飞机的控制律是一种简便可行的方法，但实际使用时需要解决控制律的离散化问题。多变量非线性系统的离散化是一个复杂的问题。本文根据逆方法和歼击机运动的特点，提出了一种简单直接的实现方法，该方法基本保留了连续域系统控制律的形式。用通常歼击机的最高采样频率来实现该方法，可以得到与连续域非常接近的控制结果。本文还提出了该形式的多速率实现方式，可以降低对机载计算机吞吐力的要求，其控制结果与连续域的差别仍很小。最后讨论了如计算时延等实际问题     

多时滞区间矩阵系统的H∞鲁棒控制

研究了系统矩阵、时滞矩阵和输入矩阵均含有不确定性的多时滞区间矩阵系统的 Ｈ∞鲁棒控制问题。文中首先针对时滞系统ｘ（ｔ）＝ Ａｘ（ｔ）＋ Δ Ａｘ （ｔ－ τ）在 Ａ 稳定条件下，运用根轨迹法，导出时滞系统稳定的条件；接着运用该条件及 Ｈ∞控制方法和实对称矩阵集合最小上界定理，设计了多时滞区间矩阵系统的 Ｈ∞鲁棒控制器。该设计方法把确定多个矩阵不等式共同解的复杂问题简化为求解单子代数 Ｒｉｃｃａｔｉ矩阵方程，所得多时滞区间矩阵系统的 Ｈ∞控制律，对于所有允许的不确定性，可使闭环系统稳定，且使系统从扰动输入到控制输出的传递函数具有 Ｈ∞范数界。文中算例表明了该方法的有效性。     

基于改进QFT方法的直升机飞行控制与仿真

针对直升机飞行包线上由对象数学模型的大范围变化带来的系统不确定问题,采用一种改进的定量反馈理论(QFT)方法进行直升机飞行控制器设计。首先利用H∞回路成形方法实现系统不同控制通道的解耦,将多输入多输出问题转化为单输入单输出问题,然后针对每个单输入单输出系统采用QFT方法进行控制器设计,从而简化QFT的设计过程提高控制效果。将该方法应用于UH-60A直升机的飞行控制,设计了该型直升机在五种飞行状态下的全包线飞行控制器。仿真结果表明:所采用方法具有良好的控制效果,验证了该方法的有效性。     

倾转旋翼机模型缝合鲁棒控制律设计研究

从研究倾转旋翼机的飞行动力学模型入手,通过引入模型缝合的思想,利用非线性的方法实现由有限固定线性模型拟合任意工作点处的模型响应,提高了倾转旋翼机飞行动力学计算的实时性,并得到多模型控制的模型集;其次基于规范互质分解理论、H∞回路成形设计技术对多输入多输出系统进行通道解耦控制研究,针对不同飞行工况的工作点分别设计H∞回路成形控制器.最后,采用加权求和的控制策略实现控制律的平滑切换,通过仿真验证了设计的多模型控制系统具有良好的控制能力.     

近空间飞行器泛函连接网络自适应预测控制

针对存在强烈不确定和干扰的近空间高超声速飞行器（NHV）,提出了一种新的非线性自适应控制方法。控制律由最优广义预测控制（OGPC）算法和泛函连接网络（FLN）直接自适应律组成。OGPC是一种连续时间的非线性预测控制算法。FLN则通过在线学习来抵消飞行中的未知不确定和干扰的影响。学习过程不需要任何离线训练过程。文中提供了NHV的闭环系统稳定性分析,经过证明系统误差和权值学习误差一致最终有界。对于姿态跟踪系统,仿真结果显示了控制器的良好性能。     

应用次最优输出反馈控制理论确定颤振主动抑制控制律

本文根据气动弹性系统的特点和对颤振主动抑制控制系统性能的要求,提出了利用可测信号直接综合颤振主动抑制控制律的次最优输出反馈控制律的逐步变参设计方法,不仅克服了应用最优输出反馈控制理论设计控制律时所遇到的困难,而且控制系统在整个飞行包线内都具有较好的闭环特性。     

特征结构配置法在输出反馈控制器设计中的应用

现代控制理论中的特征结构配置法(Eigenstructure Assignment),揭示了线性定常系统状态反馈控制规律的设计能力,并向设计者提供了充分的设计自由度。本文介绍了一种利用特征结构配置法进行输出反馈控制器设计的算法。当n阶r个输入m个输出的线性定常系统满足关系r+m>n时,运用该算法可以获得配置任意希望闭环特征值集合的线性输出反馈控制规律,并具有一定的特征结构配置自由度;对于不满足r+m>n的系统,利用积分器增广可以获得比Luenbetger状态估计器阶数低的动态输出反馈控制器,以实现闭环特征值任意配置。该算法容易用数字计算机编程实现。     

多输入多输出随机振动试验交叉比例控制算法

针对多输入多输出随机振动控制试验中少量控制谱线始终超标的现象进行了深入研究.推导得到了参考谱的Cholesky分解矩阵和控制谱矩阵之间的关系表达式.指出控制点之间的耦合因素是影响控制效果的一个重要原因.据此提出了一种交叉比例修正算法,该算法能有效改善自谱的控制效果,使自谱的所有谱线都能保持在允许误差范围内,消除了超标谱线.最后通过与比例均方根修正算法的对比试验,验证了该算法的有效性.     

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.     

输入输出反馈的应用──倒摆系统控制器的设计

输入输出反馈是一种常用的控制器设计方法。文中着重讨论了单输入多输出系统的输入输出反使问题，根据输入输出反馈系统的结构，利用丢番方程和矩阵简约方法，讨论了极点配置方法．该方法充分利用了单输入多输出系统的特点，简化了一般的多变量系统的极点配置方法，使其应用更加简单方便。在此基础上，文中针对倒立摆系统，给出了一个应用例子，并且进行了数字仿真。结果表明，根据该方法设计出来的控制器，控制效果良好。     

一种基于白噪声的多点激励随机信号生成方法

为提高多输入多输出(Multiple input multiple output,MIMO)线性随机振动试验系统中具有相关特性的多路驱动信号生成精度,基于驱动谱非负定Hermite特性及矩阵分解理论提出了一种CD(Cholesky decomposition)白噪声滤波信号生成方法。构造具有特定"频响特性"的传递系统,将一系列独立白噪声通过该系统得到具有预期相干特性、相位差以及自谱的平稳随机信号。建立悬臂梁两输入两输出线性振动系统仿真模型,将传统傅里叶逆变换时频转换方法与CD滤波法生成的驱动信号进行对比分析。结果表明新方法精度与参考值误差不足1dB。两轴振动试验验证结果表明,应用CD法既满足工程实际标准需求,又为振动环境试验提供理论依据。     

基于迭代学习观测器的容错控制

提出了一种基于迭代学习观测器(ILO)将故障检测和容错控制进行统一设计的方法。迭代学习观测器不仅可以用于进行状态估计和故障检测,而且可以用于获得控制输入调节项并进行故障估计。设计重构控制律的基本思想是利用估计状态和控制输入调节项来补偿故障引起的影响。文中还给出了特定假设条件下闭环重构控制系统稳定性的严格证明。理论分析和仿真研究表明,所提的方法是有效的并可保证闭环系统具有良好的重构性能．     

姿态确定组合系统中多天线GPS的工程实现

设计了一种具有高精度姿态确定性能,高输出率、低耗、快速初始化、通过数据合成而具备坚固性和冗余性的多天线GPS和微机械惯导组合的姿态确定系统。给出了实现该系统的数学方法。该系统在一段时间内没有GPS测量信息也能提供姿态以及其他的导航信息。试验结果表明在200Hz状态下姿态、位置、速度、加速度以及角速率可以达到0.08°/s、1.5m、0.1m/s、0.12m/s2和0.1°/s。     

基于径向基函数神经网络的模型跟随自修复控制

提出一种基于径向基函数神经网络的模型跟随非线性自修复控制方法。该方法可不必精确已知故障的位置及程度,即可重构控制律使系统在故障情况下的输出精确跟踪期望参考模型的输出,并采用神经网络控制器以补偿邦联引起的非线性因素的影响。