基于自适应神经网络的非线性飞行控制

结合反馈线性化和神经网络提出了一种新的飞行控制系统设计方法,通过反馈线性化将非线性耦合系统等效转换为线性解耦系统,利用具有在线学习能力的神经网络补偿反馈线性化的误差,建立了基于自适应神经网络的控制结构,并利用李亚普诺夫函数导出了网络权值的自适应调整规则。在巡航弹地形跟踪应用中的结果表明,该控制系统不仅具有精确的跟踪性能而且具有良好的鲁棒性。     

自适应滑模容错跟踪飞行控制律的设计

当飞行控制系统操纵面发生卡死或控制效率损伤故障时,采用自适应滑模控制方法进行容错跟踪飞行控制律的设计。采用单位向量法进行滑模控制器的设计,利用李雅普诺夫理论和Barbalat引理设计自适应滑模调节规律,同时能够保证闭环系统的渐近稳定性。利用某型飞机线性化模型进行仿真,结果表明,带有自适应调节规律的滑模控制方法不仅适合于正常情况下飞行控制律的设计,而且对操纵面损伤和卡死故障情况具有较强的适应能力,具有很好的跟踪控制效果和强鲁棒性。     

基于积分滑模的导弹过载控制稳定性研究

针对导弹过载控制系统,考虑了导弹舵机的一阶动态特性,引入一类积分型滑模面,设计变结构控制律,对导弹的过载和角加速度进行控制。然后构造Lyapunov函数证明其稳定性,仿真算例表明了该方法有较好的鲁棒性和快速性。在此基础上,考虑工程应用的需要,提出了一种形式简单的控制规律,减少了控制信号的计算量,仿真结果表明,该控制律具有优良的控制效果。     

分层变结构可重构飞行控制系统设计

利用奇异摄动理论和变结构控制理论，针对飞行状态的时间尺度差异，构造了可进行角速率重构的内环变结构重构控制系统以及可进行角度重构的外环变结构重构控制系统；同时考虑操纵面偏转角度饱和及偏转速率饱和对系统的影响，设计出一种变结构可重构飞行控制系统。仿真结果表明，该方法具有较强的鲁棒性和较高的重构精度。     

变结构模型参考自适应控制在液压伺服系统中的应用研究

变结构控制具有高鲁棒性和强抗干扰能力,与模型参考自适应控制相结合,继承了双方的优越性,大大提高了控制系统的性能,其作为一种多策略交叉控制方案,日益受到人们的重视。本文推导了由输入／输出构成的各阶变结构模型参考自适应控制规律,实现了变结构与模型参与自适应控制的结构,提出通过对符号函数的重构方法,削弱了变结构本身存在的抖动对系统的影响,同时也对算法进行了合理的简化。在对控制器进行了仿真研究基础上,在阀     

基于射影算子的变循环发动机鲁棒自适应控制器设计

针对变循环航空发动机大范围工作包线下的复杂外部扰动现象引起的多变量鲁棒自适应控制器设计问题,给出基于射影算子的自适应律设计方法并将其应用至模型参考自适应控制器设计中。通过理论分析与变循环航空发动机某一状态点的仿真分析,阐明系统存在外部干扰时传统自适应律的设计方法对于指令跟踪不足等问题,进而在射影算子的理论框架基础上设计自适应律,将存在干扰时的状态误差动态方程的解限制在设定的凸集范围内,从而实现系统状态误差动态方程不大于零的稳定性要求,最终在LQR基准控制器框架上,实现基于射影算子的多变量鲁棒自适应控制器设计,以改善自适应控制系统的鲁棒性。基于该方法对变循环航空发动机进行控制器设计和仿真。结果表明:基于射影算子的自适应律设计方法改善了传统自适应律设计方法的鲁棒性问题,实现了控制系统对外部干扰的有效抑制,当系统各控制回路加入不同外部随机噪声信号时,均达到了期望的控制效果;变循环航空发动机各个状态点均能够跟踪期望的闭环参考指令,各状态点稳态控制误差均小于0.5%,系统超调量小于1%,调节时间小于1.2s,动态跟踪误差不大于0.5%,符合发动机控制系统技术要求。     

基于鲁棒变结构控制方法的非线性导弹自动驾驶仪设计

对一类非线性不确定导弹控制系统,采用自适应方法进行了基于滑模理论的变结构控制器设计。该方案使得采用反演手段产生的微分爆炸问题得到较好的回避,同时构造自适应律,消除了不确定性对系统的影响,最后通过构造Lyapunov函数方法,确保了系统的鲁棒稳定性。文末仿真结果表明了该方案的有效性。     

超机动飞行的非线性反推自适应控制

为解决对象参数未知时的超机动飞行控制问题,设计了一种非线性反推自适应控制器。针对超机动飞行的非线性模型,适当选取Lyapunov函数和中间虚拟控制信号,同时通过自适应控制律的设计来调节未知参数并得到了最终的控制信号。仿真结果表明,即使模型参数未知,所设计的控制律也能在过失速机动条件下控制飞机跟踪指令飞行,同时保证了闭环系统的稳定性。     

基于自适应模糊滑模退步控制的直接力/气动力复合控制导弹自动驾驶仪设计

针对直接力/气动力复合控制导弹所具有的强耦合非线性特性,提出了一种基于自适应模糊滑模退步控制的自动驾驶仪设计方法.该方法利用自适应模糊系统所具有的万能逼近特性,对大迎角飞行过程中导弹动力学方程中存在的非线性函数进行逼近,并利用变结构控制所具有对干扰的强鲁棒性,构造误差系统滑模面,克服了逼近误差和外界干扰对控制系统的影响,实现了对大机动指令的精确跟踪.仿真结果表明,所设计的自动驾驶仪对过载指令有良好的跟踪效果,对模型不确定性和外界干扰具有鲁棒性.     

基于T-S模糊系统的空天飞行器鲁棒自适应轨迹线性化控制

 基于T-S模糊系统提出了鲁棒自适应轨迹线性化控制(RATLC)方法。利用T-S模糊系统逼近未知干扰和不确定性因素,并采用Lyapunov方法设计了鲁棒自适应控制律。不论系统状态的维数和用于逼近不确定的模糊系统规则数为多少,整个系统仅有两个参数在线调整。理论分析证明了闭环系统所有信号一致最终有界。应用提出的控制方案设计了空天飞行器(ASV)飞行控制系统,并在高超声速飞行条件下进行了仿真验证,仿真结果表明了控制方案的有效性和鲁棒性。     

模糊自适应过失速飞行控制

研究了带推力矢量飞机过失速非线性飞机控制问题。根据奇异摄动理论将受控变量分为快变量和慢变量，然后分别对内环和外环进行设计，外环利用滑动面控制进行设计，内环利用模糊逻辑系统的万能特性来抵消近似非线性动态逆所带来的误差，根据李亚谱诺夫稳定性理论了模糊系统权值的自适应调整规律，从而保证闭环系统的稳定性。数字仿真结果表明：在存在较大的模型不确定性以及飞机动力学对状态和控制输入均为非线性的情况下，该控制方案能对指令进行良好的跟踪。     

Simple adaptive control for aircraft control surface failures

This work extends the so-called simple adaptive control approach to direct model reference adaptive control of multi-input multi-output systems to include loss of control effectiveness failures. It is proven that all signals are bounded for loss of control effectiveness failures during a bounded input disturbance. A state space approach is introduced for computing the feedforward compensator that is required by the stability result. The adaptive algorithm is applied to a three input model of the linearized lateral dynamics of the F/A-18 aircraft. Simulation results are obtained with single, double, and triple control effectiveness failures of 88% during the occurrence of a lateral gust. These results show that the adaptive controller exhibits improved model following as compared with a fixed gain eigenstructure assignment controller.     

Experimental study in adaptive tracking control

The authors describe an experimental study of adaptive pointing and tracking control for flexible spacecraft conducted on a complex ground experiment facility. The algorithm used is based on a multivariable direct model reference adaptive control law. Several experimental validation studies performed using this algorithm for vibration damping and robust regulation are extended by addressing the pointing and tracking problem. As is consistent with an adaptive control framework, the plant is assumed to be poorly known to the extent that only system level knowledge of its dynamics is available. Explicit bounds on the steady-state pointing error are derived as functions of the adaptive controller design parameters. It is shown that good tracking performance can be achieved in an experimental setting by adjusting adaptive controller design weightings according to the guidelines indicated by the analytical expressions for the error     

导弹自适应模糊控制方法研究

用两种方法对导弹纵向通道过载控制系统进行了设计方法一将导弹过载模型转化为严格反馈形式,基于反演设计的思想分别对对象的各个子系统进行了自适应模糊控制器的没计,利用李雅普诺夫稳定性理论进行了控制器稳定性分析并得到了模糊参数的自适应调节律;方法二利用滑模控制的思想,通过建立的控制量动态滑而与状态量的动态滑而之间的关系,对典型的二阶过载系统进行了自适应模糊滑模控制器的设计,得到了具有滑模特点的参数自适应调节律.最后通过仿真对控制器的设计进行了验证.     

非线性系统的神经元自适应PID控制

针对一类具有时滞的非线性系统,提出了一种神经元自适应PID控制方法.根据被控对象响应的控制品质要求,利用神经元的权值在线调整功能,可以实时调整控制系统的PID参数,克服了经典PID控制算法中参数不易实时在线调整的缺点.仿真结果显示了该设计方法的有效性.     

基于Adaline网的航空发动机自适应控制

根据发动机模型非线性、关系式呈隐性和具有不确定性的工作特点，提出了一种基于Adaine网的发动机自适应控制方案，该方案中的神经网络辩识器和神经网络控制器均采用两层线性Adaline网，权值采用Widrow-Hoff δ学习规则更新。仿真结果表明这种方法具有方案简单、稳定性好、实时性好等优点，可在全飞行包线内对发动机进行在线控制。     

基于机载自适应模型的航空发动机控制

航空发动机的性能蜕化会导致其性能变差，传统的控制方法使其不能满足飞机的推力需求。机载的发动机自适应模型利用卡尔曼滤波器，能准确估计发动机的性能蜕化，对机载模型进行修正使其输出与真实发动机保持一致。建立了发动机机载自适应模型，并将其加入控制回路，形成推力闭环控制，消除发动机性能蜕化对飞机性能的影响。仿真结果表明，机载模型能准确估计发动机额定特性情况以及性能蜕化情况下的推力，对发动机推力的直接控制克服了性能蜕化带来的影响。     

战斗性机动飞行的智能反步自适应控制

针对飞机战斗性机动飞行时模型非线性和参数不确定性的特点,提出了一种非线性反步自适应控制方法.在系统输入输出反馈线性化基础上,基于滑模的思想适当选取李亚普诺夫函数,通过反步的方法回馈递推得到控制律,并且利用粒子群算法优化固定参数改善动态性能,同时设计相应的自适应律来调节未知参数,最后通过伪逆控制分配方法得到最终控制信号.仿真结果表明:在较大的模型气动参数不确定条件下,所设计的控制律仍能理想地跟踪飞机战斗性机动指令飞行,同时具有快速的收敛性和良好的鲁棒性.     

基于分布式自适应的多智能体容错一致性控制

针对"领航者-跟随者"的多智能体编队，由于领航者系统出现故障引起编队通讯中断而不能完成任务的问题，提出了一种基于一致性理论的分布式自适应控制方法，用于解决该问题。首先，以一个位于顶点的智能体作为领航者，其余3个位于同一条线上的智能体作为跟随者，由此所构成的三角形编队作为被控对象。其中，领航者速度方向作为编队的前行方向，跟随者位于领航者之后。其次，基于图论，对智能体局部信息参数进行分布式自适应更新，并设计分布式自适应控制律，用于弥补多智能体编队中领航者故障所造成的影响。同时，根据相邻智能体的局部信息，设计整体分布式自适应容错控制律，进一步通过构建合理的Lyapunov函数，证明所设计控制器的稳定性，以及"领航者-跟随者"之间相对横向以及相对纵向的距离误差均收敛于固定常数。最后，仿真验证表明：所提出的自适应控制方法具有良好的鲁棒性，这也为工程实践提供了理论依据。     

Aircraft-on-ground path following control by dynamical adaptive backstepping

The necessity of improving the air traffic and reducing the aviation emissions drives to investigate automatic steering for aircraft to effectively roll on the ground. This paper addresses the path following control problem of aircraft-on-ground and focuses on the task that the aircraft is required to follow the desired path on the runway by nose wheel automatic steering. The proposed approach is based on dynamical adaptive backstepping so that the system model does not have to be transformed into a canonical triangular form which is necessary in conventional backstepping design. This adaptive controller performs well despite the lack of information on the aerodynamic load and the tire cornering stiffness parameters. Simulation results clearly demonstrate the advantages and effectiveness of the proposed approach.