奇异不确定变时滞系统的滑模控制

文章首先建立了奇异系统的能控规范受限等价分解形式，然后基于此形式，研究了线性奇异不确定系统在满足匹配条件时的变结构综合设计问题，提出了切换函数和变结构控制的新方法。     

变结构系统的递阶切换模式

 本文研究关于线性多变量变结构系统的递阶切换模式及其切换函数c与变结构控制u（x,s）的设计问题。文中提出了两种递阶一切换模式，并按模式的到达条件及对滑动模态的极点配置的原则给出了各种情况下切换函数及变结构控制的设计方法。此种模式的最大优点是系统的控制容许失误。     

亚严反馈系统镇定的全驱系统方法

针对一类增益函数存在奇异值的严反馈系统,提出了一种亚严反馈系统（sub-SFS）镇定的全驱系统（FAS）方法。首先,给出了亚严反馈系统的定义,并定义了这一类系统的可行集和奇异集。然后,揭示了亚严反馈系统可以在一定条件下通过模型变换转化为高阶的亚全驱系统,并利用全驱系统亚稳定性和亚镇定性的概念精确地描述了相应的吸引区。进一步,根据全驱系统的控制特性,可以极其容易地求得亚严反馈系统镇定的显式化控制律,得到线性定常的闭环控制系统。该方法不仅极大地降低了控制器设计的复杂性,解决了计算膨胀的问题,而且还可以利用可行性条件,有效地避免控制器奇异值问题。最后,进行了稳定性分析和案例仿真,其结果验证了本文所提控制方法的有效性。     

一类不确定切换互联大系统的分散保性能控制

研究了一类具有范数有界不确定性的切换互联大系统的分散状态反馈保性能控制问题。对于给定的二次型性能指标,基于完备性和凸组合方法导出了不确定切换互联大系统存在分散状态反馈保性能控制器的充分条件。进一步,利用线性矩阵不等式方法给出了分散状态反馈保性能控制器和切换策略的设计方法。数值仿真结果表明了所提设计方法的有效性。     

自由漂浮空间机器人点到点避奇异运动控制方法

针对具有冗余机械臂的自由漂浮空间机器人（Free Floating Space Robot, FFSR）点到点避免奇异性规划和控制问题,提出了一种冗余FFSR的点到点避免奇异控制方法。首先,该方法基于离散状态依赖李卡提方程（DSDRE）控制器设计方法,利用FFSR的动力学和运动学方程实现了FFSR系统方程的伪线性重构;然后,基于伪线性重构系统及DSDRE状态调节器设计方法实现了FFSR的关节角速度和末端位姿的同时跟踪控制;其次,根据跟踪控制器对FFSR广义雅克比矩阵（GJM）行满秩的设计要求,定义FFSR的奇异性判别依据,构造了避奇异约束函数;再次,由于冗余FFSR系统具有多逆运动学解特点,考虑关节角及关节角速度约束,结合避奇异约束函数设计了FFSR的期望轨迹在线规划器,进一步将设计的跟踪控制器与规划器相结合提出了冗余FFSR末端点到点避奇异运动控制方法。最后,为验证所提方法的有效性同时考虑简化计算,采用平面4连杆FFSR模型进行数值仿真,仿真结果表明所提点到点避奇异运动控制方法能够有效实现冗余FFSR系统的点到点避奇异运动。     

2-D奇异系统鲁棒稳定性的状态空间测度

考虑具有非结构摄动的2-D奇异系统Roesser模型(简称2-DSRM)鲁棒稳定性的状态空间测度问题.利用其容许、稳定的充要条件及矩阵的奇值分解,分析其鲁棒稳定性,给出了不破坏2-D奇异系统稳定的摄动的最大上界.     

时变广义系统的H∞控制

研究系统矩阵中含有范数有界不确定性广义系统的H∞控制问题，通过广义系统的有界实引理分析不确定广义系统容许性以及H∞干扰衰减问题，利用线性矩阵不等式方法和Schur补定理将时变广义系统H∞控制问题转化为对定常广义系统H∞控制问题进行研究，得出了具有时变不确定性广义系统在范数有界的约束下等价于定常广义系统的结论。     

开关磁阻电机直接转矩滑模变结构控制

开关磁阻电机非线性、强耦合的特点,使传统的控制方法已很难达到满意效果。基于此,介绍了一种三段式分段线性切换线的滑模变结构控制法。该方法与常规的滑模变结构控制法不同,采用的三段式切换线使电机从一开始便运行在滑模线上,确保了系统滑动模态的能达型。该方法主要特点是控制简单,易于实现。仿真结果表明其能够对给定转速快速、稳定地跟踪,具有良好的适应性和鲁棒性。     

高超声速飞行器大包线切换LPV控制方法

高超声速飞行器飞行包线和参数变化范围大,气动参数存在较强不确定性,要求控制器能够适应大的飞行包线并具有较好的鲁棒性。针对上述问题,提出一种基于间隙度量的大包线滞后切换线性变参数(LPV)控制方法。依照时变参数将设计包线划分为若干子区域,将多胞理论和间隙度量引入控制器求解,提出了基于最优间隙度量的LPV控制方法,并利用此方法独立设计各子区域的LPV控制器,以改善控制器控制性能和鲁棒性能;利用基于重叠区域的滞后切换策略实现大包线内各子区域控制器的切换,以抑制切换面附近控制器的切换抖动,并证明了切换闭环系统的稳定性;最后以某型高超声速飞行器为对象设计了大包线滞后切换LPV控制器。仿真结果表明该方法可实现控制指令的精确跟踪,提高设计包线内LPV控制器的控制性能和鲁棒性能,并能保证切换系统的稳定性。     

切换拓扑下无人机集群系统时变编队控制

针对多无人机(UAV)间通信拓扑可能发生变化的情况,研究了具有二阶积分特性的无人机集群系统的轨迹跟踪与时变编队控制问题。基于一致性方法设计了编队控制器,将编队控制问题转换成闭环系统的稳定性问题,引入了切换拓扑平均驻留时间的概念,并在此基础上利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出了控制器设计步骤。通过构造分段连续Lyapunov函数,证明了切换拓扑下无人机集群系统能够实现对指定轨迹的跟踪并且实现时变编队飞行。以三维空间运动的无人机集群系统为例进行了仿真验证,结果表明本文所提方法能够解决切换拓扑下无人机集群系统的轨迹跟踪与时变编队问题。     

气动伺服弹性系统不确定性建模与鲁棒稳定性

 气动伺服弹性系统在不确定性摄动下的鲁棒稳定性问题对于带有自动控制系统的弹性飞行器是非常关键的。利用线性分式变换形式,考虑参数和非参数不确定性的摄动,如广义刚度、广义质量、广义非定常气动力以及伺服系统的不确定性摄动,由各子系统到整个闭环系统依次建立气动伺服弹性的状态空间模型,并应用结构奇异值μ方法分析了系统的鲁棒稳定性。两个算例表明了该建模方法的方便适用以及μ方法在气动伺服弹性鲁棒稳定性分析中的应用前景。     

一类连续线性切换系统的H∞滤波

研究一类连续线性切换系统的H∞滤波问题.首先,利用共同Lyapunov函数方法,给出了切换系统H∞滤波器的存在条件;其次,利用线性矩阵不等式技术,将H∞滤波器的存在性问题转变成一组线性矩阵不等式(LMIs)的可行性问题,根据LMIs的可行解,给出H∞滤波器的设计方法,由该方法得到的滤波器保证滤波误差动态系统满足给定的H...     

Digital system design in the presence of single event upsets

The authors consider the effects of single event upsets (SEUs) on digital systems, and show techniques for designing reliable systems with current levels of SEU protection. Three main systems are discussed: main memory, logic, and cache memory. A design for the main and cache memory subsystems that are SEU protected is also described. With SEU defined in bit days p, and using single error correction, it is shown that for all subsystems considered, an effective upset rate which is proportional to the product of p² and the time between corrections, or scrub time, can be obtained. Data for memory chip size and performance derived from the gallium-arsenide (GaAs) pilot lines funded by the Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) throughout the 1980s are used     

1553 emulation over ATM (asynchronous transfer mode)-a hybridavionics communications architecture

The issue of meeting the higher communications requirements of future aircraft avionics systems in an incremental manner is addressed. A communications architecture is proposed which is based upon a switched network technology from the telecommunications area asynchronous transfer mode (ATM). However, the major step of migrating all existing avionics equipment into an ATM compliant form is avoided by the process of “emulating” a current avionics data bus such as MIL-STD-1553B over an ATM network. This allows current 1553 subsystems to co-exist with ATM compliant equipment on a single physical ATM network     

DECENTRALIZED CONTROL FOR NONLINEAR DYNAMICAL SYSTEMS: AN L_2-GAIN CONTROL APPROACH

Forsmoothnonlinearsystems,theproblemsofdisturbanceattenuationandrobuststabi-lhationwererelatedtogetherrecently["'J,whilethefirsttwoauthorsweremotivatedbytheexcitingadvancesinthenonlinearHco-(orL,-gain)control[3'4'5J.ThekeypointliesinthefactthattheL,-gainbound,Y,ofanonlinearsystemwithrespecttoagivendisturbanceoutputpair,alsocharacterizesthesystemstolerancetouncertainmedellingperturbations,providedthatasuitableobservabilityconditionissatisfied.Inparticular,itwasestablishedthat,forasystemtobest…     

单框架控制力矩陀螺群的奇异几何分析

使用几何方法对单框架控制力矩陀螺群（包括转子恒速的CSCMG和转子变速的VSCMG）的奇异性进行了分析。通过绘制CSCMG的奇异角动量超曲面,并标识隐奇异和显奇异在该曲面上对应的点,直观地表述了CSCMG的可操纵空间,得出星体三轴角动量可交换的具体范围。比较奇异角动量超曲面图,可以看出金字塔构型在角动量饱和包络面内部存在显奇异,而五棱锥构型的显奇异十分接近饱和包络面。文中分析了金字塔和五棱锥两种构型的CSCMG可能的退化隐奇异点,并给出了退化隐奇异点在奇异角动量超曲面上的具体位置及其高斯曲率特性。对集成的能量和姿态一体化控制系统（IPACS）可能出现的无法操纵的情况进行了补充分析,给出了使用VSCMG的IPACS不会出现操纵奇异的构型设计的充分条件。给出在某一瞬时能量下,VSCMG转子角速率范围有限制时的角动量包络图,从中得到CSCMG与VSCMG角动量体的变化和联系。     

基于控制论的信息系统自主可控能力分析

利用现代控制理论分析试验信息系统自主可控能力是一种可行的技术思路。具体方法是:在梳理系统自主可控能力约束条件的基础之上,以一种时变线性系统来定义试验信息系统,同时遵循控制系统的表述方法,将构建试验信息系统的各子系统自主可控能力的组合定义为状态向量,将各子系统自主能力和软硬件设备可控能力的组合定义为控制向量,把系统的完全自主可控状态确立为最终的期望目标,并用数学表现形式表示为相应泛函数,这样就可以利用二次线性最优控制问题方法求解自主可控分量的一般形式,这个结果就是试验信息系统自主可控能力最优的条件。     

复杂结冰环境下飞机鲁棒飞行安全包线分析

结冰是威胁飞行安全的重要环境因素,研究复杂结冰环境下飞机的飞行安全包线对于飞行安全边界保护,确保飞机飞行安全具有重要意义。以RCAM为研究对象,利用时间尺度分离原则将飞机解耦成两个子系统,建立了考虑飞机横向运动的纵向运动模型和复杂结冰环境下鲁棒气动导数模型。基于可达集最优控制理论,以反向可达集作为飞机复杂结冰环境下的飞行安全包线,利用可达性分析研究结冰及横向滚转运动对飞行安全包线的影响,在此基础上,进一步分析考虑不同结冰程度下结冰位置、冰型及分布等不确定性结冰情况时飞机的鲁棒飞行安全包线。仿真结果表明,随着结冰程度增加,飞行安全包线不断收缩,当考虑结冰不确定性因素时,轻度结冰条件下的鲁棒飞行安全包线较重度结冰条件下收缩更为严重。因此,即使飞机只是遭遇轻度结冰,但当存在不确定性因素时,飞行风险仍然较大,飞行员应该保持警惕。研究结果可为飞机在复杂结冰环境下的边界保护提供支撑和参考。     

Pilots's Associate Demonstration One

A brief overview is given of the DARPA- and AFWAL-sponsored Pilot's Associate Demonstration One project. The project developed prototypes for four avionics expert systems, with an emphasis on a crew station information manager (CSIM) system. CSIM operated on information from three supporting subsystems: a situation assessor, a mission planner, and an integration controller. These expert system (ES) prototypes were demonstrated in both a stand-alone environment on an symbolic processor and integrated with an engineering flight simulator. Some of the lessons learned during the project and potential future research directions for avionics ES are examined