基于神经网络的飞行器抗饱和自适应控制

针对传统自适应控制在飞行器作动器具有幅值饱和与速率饱和的情况下难以实现良好飞行控制的问题,提出了一种基于神经网络与伪控制隔离的飞行器抗饱和自适应控制方法.首先根据模型参考自适应控制理论,结合动态逆与神经网络自适应方法,分析了系统的模型跟踪误差动力特征,并考虑飞行器具有参数不确定和未建模误差等动态逆误差,设计了在线神经网...     

姿态角幅值约束下的太阳帆Lissajous轨道保持控制

太阳帆航天器以两姿态角作为轨道控制输入时,其轨道动力学方程具有非仿射非线性特性.通过人工平动点处线性化获得的线性系统可完成太阳帆航天器轨道保持控制器的分析与设计.由于线性近似模型为有误差模型,存在近似有效范围约束,表现为轨道高度约束和姿态角幅值约束.本文研究了姿态角幅值约束对线性近似模型有效性的影响,通过计算给出满足近似误差要求的姿态角幅值约束.当控制输入存在幅值约束时,控制器轨道修正能力受到束缚.通过研究姿态角幅值约束下的最大允许入轨误差,设计了最大允许入轨误差下线性二次型调节器(LQR)用于轨道保持控制,并将控制器应用于太阳帆日地三体系统非线性模型中,实现了日地人工L_1点Lissajous轨道最大允许入轨误差的控制收敛和良好精度下的轨道保持控制.     

图像法求液滴表面张力和接触角

空间流体实验具有无人操作的特殊性,需要对监控图像进行实时处理,得到目标参数.本文研究了利用照相机捕捉到的液滴灰度图像,分析求取液滴的表面张力、接触角、体积等物理参数的方法.针对液滴的灰度图像,利用边界提取、域值分割等图像处理方法,得到液滴的基本轮廓.建立基于液面像素点坐标的拉普拉斯方程,运用牛顿-拉夫逊法、龙格-库塔法、坐标轮换法等多种数值方法,对液滴的边界进行拟合,寻求最优的轮廓拟合点.根据最优的拟合点,确定液滴的物理参数.提出了利用牛顿法与一维寻优相结合的算法进行轮廓拟合的方法,并与文献[1]提出的算法进行了比较,证明了该方法具有收敛速度较快,拟合精度较高的特点.该方法是实现空间蒸发液滴热毛细对流和接触角测量实验的一项关键技术,同时也可以运用到非接触测量的实验场合.     

基于分层式强化学习的移动机器人导航控制

针对未知环境下的移动机器人导航问题,本文提出了一种基于分层式强化学习的混合式控制方法。利用栅格-拓扑相结合的环境表示及地图学习方法,通过分层式强化学习在不同控制层次的扩展设计移动机器人的反应式和慎思式导航控制,实现了全局导航和局部导航控制的协调优化。实验及测试结果证明,该控制方法能实现导航任务的全局优化,避免陷入局部极小,并对未知动态环境具有较强的适应性。     

量子定位系统中符合计数与到达时间差的获取

基于MATLAB图形用户界面接口（GUI），采用软件设计方式，实现量子纠缠光信号的采集，以及对采集到的两路量子纠缠光信号的符合算法。通过对符合算法中不同的符合门宽、采集时间和延时增加步长3个重要参数的性能实验，优化和确定各参数的选值。通过对量子纠缠光符合计数与到达时间差（TDOA）的研究，完成地面数据获取与信息处理模块的设计与实现。设计并实现了时间差拟合的仿真平台。实验结果达到了期望的精度和效率的需求。      

地面对量子卫星信号捕获及粗跟踪过程的仿真研究

考虑在轨运动过程中地面载荷安装角度不同的情况下,推导出地面接收端接收到的方位角和俯仰角随时间变化曲线转换的计算过程。为了直观地显示量子定位中捕获、跟踪与定位(ATP)系统建立光链路的过程,利用专业的星地链路分析软件STK(Satellite Tool Kit)进行三维动画仿真,并将动画和ATP系统的输入信号、捕获过程、粗跟踪过程结果集成在Matlab的GUI中。为后续精跟踪系统量子定位系统中的控制器设计和仿真研究提供了条件。     

推力矢量导弹升降舵卡死故障的自修复控制

研究了气动力/推力矢量复合控制导弹发生故障后的直接自修复飞行控制系统设计问题。结合舵面的功能冗余及推力发动机推力冗余对导弹的结构故障进行功能重构,在控制律重构的过程中不需要知道确切的故障信息。自修复过程采用模型跟随的方法,在保持基本控制律不变的前提下,利用实际模型和参考模型的状态误差构造自修复输入向量。得到的自修复控制律适用于导弹的各种结构性故障(舵面卡死、缺损、浮松等)。以导弹发生左升降舵卡死故障为例,严格证明了该自修复控制律对导弹升降舵卡死故障的修复能力,最后通过仿真验证了该直接自修复控制律的有效性。     

遥技术在无人机作战平台上的应用研究

综述了无人机作战平台的突出特点和综合信道系统，提出了遥技术在该平台上的应用。并对现有的综合无线电系统提出了简化方案，在此基础上进一步给出了遥控、遥测的工作原理和实施方案。     

自修复飞行控制的数学模型

对于无法使用冗余技术的结构故障及损伤，欲最大可能地保证飞机的飞行安全，最有前景的方法是采用自修复技术。本根据自修复飞机的特点，明确规范了自修复飞机的若干基本假设，提出了自修复飞机控制输入、操纵输入、指令输入、修复输入以及操控因子等特有的新概念，以及它们之间的相互关系，为研究飞机的自修复控制提供了简单可靠的数学模型结构。     

控制性能精确可控的自适应鲁棒容错控制方法研究

一般而言,实现控制性能约束精确可控与满足控制系统鲁棒的要求之间存在着难以两全的矛盾。容错控制也是如此,精准的控制性能要求与对故障诊断误差的鲁棒性之间也存在着这样的矛盾。针对这一问题,提出了将参数空间方法、变结构理论以及模型参考自适应理论相结合的自适应鲁棒容错控制方法。该方法的基本思路是将容错控制系统分为内外两部分,内部为基于参数空间的容错控制系统,可以灵活适应精确的控制性能约束(对应极点配置)和一定范围的控制性能约束(对应区域极点配置),外部则为基于变结构模型参考自适应方法的控制系统,主要目的是提高容错控制系统的鲁棒性。通过仿真证明了这种自适应鲁棒容错控制方法既能保证系统满足精确的控制性能约束,又能保证对故障诊断误差有较高的鲁棒性。