非合作目标交会的双层MPC全局轨迹规划控制

针对空间非合作目标近距离视线交会中的全局最优鲁棒轨迹规划与控制问题，提出了基于高斯伪谱方法（GPM）和线性时变模型预测控制（LTVMPC）的双层模型预测控制（MPC）算法。在轨迹规划方面，以视线坐标系下的相对轨道动力学为模型、能量最少和控制精度最优为性能指标构建最优控制问题，利用GPM精度高、收敛速度快的特点将最优控制问题转化为易于求解的全局非线性规划问题，在MPC框架下求解得到全局最优的标称轨迹，克服了传统的MPC不适用于全局大范围非线性规划的缺点；在轨迹跟踪控制方面，考虑预测时域内状态转移矩阵的时变特性，设计了LTVMPC算法对标称轨迹进行追踪，避免了存在不确定性时轨迹的重规划，从而降低在线计算量，保证算法在线自主实施，并且采用滚动优化的策略使算法对不确定性具有鲁棒性。由于规划层和控制层考虑的约束相同，因此规划的轨迹是可控、可达的。数字仿真表明，在燃料消耗和交会时间等方面，提出的方法均显著优于传统的MPC方法，相较于传统的MPC方法，新算法的交会时间减少50%左右，燃料消耗降低30%以上。     

非线性模型预测控制的研究进展

近年来,模型预测控制（Model predictive control,MPC）的理论和技术得到了长足发展,随着线性系统模型预测控制的大量成功应用,基于非线性模型的预测控制简称非线性预测控制（NMPC）引起了广泛关注,并取得了丰富的研究成果。文章基于非线性模型预测控制的基本原理,对目前该领域的热点问题和取得的成果进行了综述,指出了研究不确定系统和时滞系统的非线性模型预测控制对进一步发展预测控制理论和拓宽其应用范围的意义。     

模型预测控制在永磁同步电机系统中的应用发展综述

随着数字技术的发展,模型预测控制(MPC)已经广泛应用于交流传动系统。首先介绍了经典MPC策略——有限控制集MPC和连续控制集MPC的原理。其次综述了多步预测控制、多矢量预测控制、具有参数鲁棒性的预测控制、广义模型预测、显式模型预测这些常见的改进MPC的研究现状,并提出相关研究思路。最后,根据MPC的应用需求和研究现状,展望了未来需要进一步深入和拓展的研究方向。     

电机系统模型预测控制研究综述

近年来,模型预测控制(MPC)的理论和技术得到了长足发展,应用前景广阔。介绍了MPC的基本原理；简要对比分析了国内外电机系统MPC技术的研究概况。研究了有限控制集模型预测控制(FCSMPC)应用于电机驱动系统的控制方案。总结了FCSMPC关于价值函数设计、计算量降低、矢量作用个数以及鲁棒性提高等方面的研究思路。展望了未来FCSMPC技术需要进一步深入和拓展的研究方向。     

基于LPV系统的折叠翼仿生变形无人机模型预测控制方法研究

为了改善折叠翼仿生变形无人机变形暂态过程纵向控制性能,利用线性变参数(Linear Parameter Varying, LPV)系统的模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)方法,在线性时不变(LTI)系统MPC控制方法的基础上,运用线性变参数(LPV)系统的MPC控制,使MPC在线优化问题转化成二次规划(QP)问题,可将成熟的数值算法在线求解。将该方法运用于折叠翼仿生变形无人机,仿真结果表明,相对于非支配排序的遗传算法NSGA-II-PID,该方法具有更好的控制性能和输入约束能力。研究结果为变形无人机的暂态控制提供了一种更优的选择,可以促进变形无人机暂态控制技术的进一步发展。     

弹道跟踪数据融合处理的快速算法

针对弹道跟踪数据融合处理中的大计算量环节研究了快速算法。用样条函数表示弹道参数,建立了多测元的联合观测模型和弹道参数的非线性融合计算模型,给出了弹道参数的求解算法,分析了弹道参数融合计算中的大型矩阵运算问题,利用基础线性代数函数库提高了大型矩阵的运算速度。建立了样条模型计算的非线性约束优化模型,给出了确定样条节点位置的优化算法,通过分析样条模型的计算原理设计了并行算法,实现了样条模型的并行化计算。仿真结果表明,弹道参数融合计算和样条模型计算的效率都得到了显著提高,计算时间减少了65.47%,对缩短数据处理周期有重要意义。     

航空发动机的一种Volterra级数非线性动态模型

研究航空发动机的非线性动态模型的建立问题。利用Volterra级数对航空发动机的动态过程进行描述,建立非线性模型,提出了模型的辨识算法。利用某型涡扇发动机的动态仿真,进行了发动机Volterra模型辨识及验证。结果表明,Volterra模型可以描述发动机从慢车与最大间的动态过程。     

具有不等式约束的非线性离散动态系统DISOPE算法

提出了具有状态和控制不等式约束的非线性离散动态系统DISOPE算法 ,该算法能在存在模型 -实际差异的情况下 ,从模型出发 ,通过迭代运算获得实际系统的真实最优解。仿真表明了算法的有效性和可行性。     

飞行数据处理的非线性鲁棒滤波技术

研究了飞机飞行试验数据处理中的非线性鲁棒滤波技术,分析给出了实际飞行条件了一种飞机运动的新模型,它是含不确定参数项的非线性模型,同时给出了该不确定参数项的解析的表达形式,然后研究了对应于此类非线不确定系统的鲁棒滤波算法,得到了该滤波问题的充分解,并对该解进行扩展线性化处理,得么了一个较易实现的扩展鲁棒滤波算法,最后利用该算法对实际的数据进行了处理,结果表明,所提出的算法是切实可行的。     

一种非线性滤波器的误差分析及应用

针对一类具有未建模误差和扰动的非线性系统的状态估计问题,提出一种在线估计并补偿模型误差的非线性滤波算法,该算法利用非线性预测滤波(NPF)基于预测输出残差的方差最小的基本原则估计模型误差,冉利用扩展卡尔曼滤波(EKF)的思想对补偿后的模型进行状态估计;详细推导了状态估计误差及其方差阵的传播模型.以卫星姿态确定系统为例,...     

金属橡胶-钢丝绳索型减摆阻尼器动力学建模与参数识别

 研制了一种直升机旋翼系统金属橡胶—钢丝绳索减摆阻尼器,对其建立了非对称弹性黏性阻尼双折线迟滞恢复力模型,利用Fourier级数展开法对模型作线性化处理,基于力—位移迟滞回线中恢复力各个成分关于位移的对称关系,设计了一种参数分离的物理参数识别算法,数值仿真显示算法精度和抗噪性高,采用振幅3.2mm,频率3Hz的正弦位移载荷激励减摆器时,实测结果的计算表明模型及算法可用于实际研究。     

基于算法组件动态组合的固体火箭发动机计算机辅助设计/计算机仿真(SRMCAD/CS)

提出了一种新的软件模型:根据发动机设计人员的设计/仿真任务动态地组合算法组件得到所需的设计/仿真算法,模型可以灵活地胜任发动机设计领域变化多样的设计/仿真计算任务,并且可以使整个软件系统具有很好的扩展性.该研究意图在于创建一个规范、开放的算法组件接口体系,在此基础上建立一个可重用、可扩展的算法组件库和一个算法组件动态组合机制,从而将设计人员编制设计/仿真算法的任务转变成利用已有算法组件动态地组合出所需的设计/仿真算法.该模型让设计人员在设计/仿真工作中重用算法组件库中已有的算法成果,同时又保持了设计人员的自主性,使设计人员的工作变得更加容易和高效.     

Kriging模型在机翼气动外形优化中的应用

针对粒子群等随机优化算法计算量大的缺点,发展了基于Kriging模型的优化方法.采用改进的量子粒子群算法对Kriging模型的相关模型参数进行优化,以提高代理模型预测精度,并与具有双层结构的粒子群算法相结合.采用雷诺平均N-S方程流场求解器与多目标非线性适应值加权方法,对高维度多目标多约束的跨声速机翼进行了优化,设计的机翼具有理想的压力分布,降低了机翼阻力系数,并且有效控制了低头力矩和翼根弯矩,表明该方法具有较强的工程实用性.     

进行非线性系统部件故障诊断的一种方法

为了辨识诊断非线性系统的部件故障,提出了Volterra核拟合线辨识模型。将各阶的Volterra核按照一定算法拟合为各阶曲线,基于多个阶跃响应对拟合线进行辨识并进行各阶分离,然后根据故障对各阶拟合线的影响特征进行故障辨识。将它仿真应用于一种液压放大器的故障诊断,结果较准确,计算量较少。适用于对非线性系统的部件偏差及故障的诊断。     

基于Volterra-Laguerre扩展模型的发动机加速过程辨识

提出了航空发动机的动态非线性Voherra-Laguerre扩展模型的辨识建模方法.应用Laguerre序列简化线性系统的原理,将Volterra级数模型拓展为Volterra-Laguerre扩展模型,该模型较传统Volterra级数模型减少了辨识量,提高了辨识速度.采用航空发动机地面试车数据辨识建立了其加速过程非线性Volt-erra-Laguerre扩展模型,通过递推最小二乘法辨识了模型参数.仿真结果表明,模型精度高,高低压转子相对转速误差均小于1%,涡轮后燃气温度误差小于3℃,满足发动机控制仿真的需要.     

一类静不稳定系统的预测控制方法研究

碟形飞行器是一类较为特别的静不稳定系统，在系统数学模型存在较大偏差的情况下，常规的预测控制设计思路难以获得理想控制效果。针对这类系统，论文提出了一种预测控制设计方法，并利用该方法设计了碟形飞行器变质量矩，推力矢量复合控制的预测控制系统。仿真表明，当飞行器存在建模误差时，该系统仍能够获得较好的控制性能。