对失效卫星特征点的自适应位姿跟踪控制

为满足对失效卫星上某个特征点位置悬停的同时使追踪星上敏感器指向该特征点,展开了对失效卫星特征点与追踪星间相对动力学建模与控制的研究。在追踪星本体坐标系下建立了六自由度相对位姿动力学模型,并结合失效卫星上特征点的运动规律,给出追踪星的期望跟踪位置和期望跟踪姿态。考虑到追踪星质量、转动惯量、系统所受扰动力、扰动力矩及失效卫星转动惯量的不确定性,设计了复合自适应位姿跟踪控制律,并通过Lyapunov法证明了闭环系统稳定性。对输出受限情况,采取设计控制参数调节过程及输出限幅措施。在仿真条件下,系统在自适应控制律下能够以位置误差约1cm、姿态误差约0.01°完成位姿跟踪任务;增大不确定参数偏差后,位置跟踪误差增至约7cm,姿态误差增至约0.1°;对控制参数进行调节后,可在不影响跟踪精度的条件下在指定范围内限制输出幅值,将幅值限制在指定范围内,并减小控制所需冲量的9%和冲量矩的30%。     

非线性解耦中的参数扰动

本文讨论了非线性系统参数扰动对输入输出解耦的影响。通过对一类参数扰动进行刻画,得到了这类参数扰动下,静态反馈闭环系统仍保持无交互控制,且输出不受影响的充要条件,然后讨论了系统同时存在输入扰动时干扰解耦问题可解的条件。     

二阶多智能体系统自抗扰编队跟踪与避撞控制

在多智能体编队的目标跟踪任务中,智能体受环境中的障碍物的遮挡作用会丢失目标,而外部扰动会影响系统的时变编队跟踪的控制效果。为此,研究了这两种因素同时存在情况下的二阶多智能体系统时变编队跟踪和避撞控制。采用基于目标跟踪优先级的切换拓扑控制策略以实现在障碍物遮挡环境中对目标的持续跟踪,根据自抗扰理论设计包含扰动补偿项的编队跟踪控制器。首先,基于一致性方法提出切换拓扑下自抗扰时变编队跟踪控制协议,并给出一种基于跟踪微分器的编队指令生成方法;其次,设计了求解控制参数的算法并给出协议作用下系统的稳定性分析和证明;然后,基于人工势场法设计避撞控制协议;最后,提出障碍物遮挡环境下自抗扰时变编队跟踪控制协议。仿真实验结果表明:所设计的控制协议在上述两种因素存在时仍具有良好的控制效果。      

一类非线性时滞系统的采样控制

针对于采样区间具有已知上界的非线性时滞系统,分别考虑了常采样和变采样两种情况下的采样控制问题.目标是设计一个状态反馈采样控制器,使得闭环系统指数稳定,并且满足给定的性能指标.基于输入延迟方法,可以将采样控制系统转化成具有时变延迟的连续系统.引入了新的时间依赖Lyapunov函数,这些Lyapunov函数在下一个采样时间到来之前没有增长.以线性矩阵不等式(LMI, Linear Matrix Inequality)的形式给出了具有时变延迟的非线性扰动系统指数稳定的充分条件.仿真结果说明了所提方法可以提高系统的抗扰能力.     

离散事件动态系统扰动仿真

概述离散事件动态系统无穷小扰动分析与仿真结合的思想，仅用一条样本轨迹，计算系统性能测度的梯度，在仿真过程中，随着下一事件的确定产生扰动，通过状态更新实现扰动传播，在仿真输出中计算性能测度梯度的估计值，分析研究表明，该方法具有计算量小，梯度估计方差小的优点。     

雷达对扩频通信系统干扰分析方法

针对雷达与扩频通信系统的电磁兼容问题,提出一种基于时域符号级的雷达干扰分析方法.首先详细分析了雷达对扩频通信系统电磁辐射干扰的机理,推导得出扩频通信系统在脉冲雷达干扰下的误码率公式和曲线;然后利用建立的雷达电磁干扰仿真模型,对扩频通信系统采用不同扩频因子以及不同频率隔离度时的受扰性能进行了仿真分析,验证了理论分析结果的合理性;最后利用所提方法计算给出了微波频段5种典型雷达与扩频通信系统的频率-距离隔离关系.研究结果表明:该方法对于在更深层次上揭示雷达辐射干扰的本质,提高频谱利用效率具有重要意义.     

一种带大挠性附件卫星的低阶鲁棒控制方法

针对带有大挠性附件卫星存在参数不确定性和外部扰动的问题,提出一种基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒H∞反馈控制方法.在卫星动力学模型中考虑了太阳帆板对日定向转动及天线展开过程中参数的摄动问题,进一步设计适用于线性参数时变(LPV)系统的多输入多输出(MIMO)反馈控制器,证明闭环系统在参数大范围摄动下的鲁棒稳定性.相比经典控制方法,当结构参数变化较大且三轴姿态为动态时变时,在满足期望性能指标的同时,可以有效地抑制挠性附件的振动且具有较强的抗扰能力.最后通过仿真验证了所提方法的有效性.     

多余度无刷直流电动机的自抗扰控制

为了克服电机内部参数变化、齿槽效应、负载扰动以及余度降级等不确定因素对多余度无刷直流电动机位置伺服系统性能的影响,实现高性能的位置伺服控制,提出了基于自抗扰控制器的多余度无刷直流电动机位置伺服系统.该系统通过跟踪微分器为给定位置信号安排了一个过渡过程,解决了系统的快速性与超调之间的矛盾;通过扩张状态观测器将影响输出的系统内外"总扰动"扩展成新的状态变量,实时估计出来并进行动态补偿,提高了系统的抗干扰能力;通过非线性组合实现了"小误差大增益、大误差小增益"的工程经验,提高了控制精度.仿真结果表明:该系统具有良好的动、静态性能,满足了系统的性能要求,且对电机内部参数变化、余度降级、负载扰动等具有很强的鲁棒性.     

基于解耦双通道线性自抗扰控制的连续型机械臂轨迹跟踪策略

针对包含多源不确定性的连续型机械臂轨迹跟踪问题，提出基于解耦双通道的线性自抗扰控制策略以抑制不确定性对跟踪性能的不利影响.首先，引入虚拟控制量实现对MIMO系统的解耦，针对解耦率已知和未知两种情况，均设计双通道线性自抗扰控制器.利用线性扩张观测器对系统不确定性进行实时补偿，并给出观测器参数整定方法，进一步基于Lyapunov稳定性理论证明了其收敛性.设计仿真，综合考虑未知解耦率、未建模动态以及未知外部干扰等情况，结果验证了本文所提控制方法的有效性.进一步将其与计算力矩法相比较，结果表明LADRC能够处理更大范围不确定性，鲁棒性更强.基于解耦双通道线性自抗扰控制策略为连续型机械臂高精度轨迹跟踪提供了新思路.     

MIMO仿射型极值搜索系统的输出反馈滑模控制

针对一类多输入多输出(MIMO)仿射型非线性极值搜索系统的控制问题,提出了一种输出反馈滑模控制方法。将原系统分解为若干个单输入单输出(SISO)极值搜索子系统,并针对每个极值搜索子系统,考虑到系统状态量不可测的特点,以斜坡函数作为新系统输出量的参考跟踪信号,采用输出跟踪误差以及该误差符号函数的积分值建立切换函数,设计得到基于输出反馈的滑模极值搜索控制律。稳定性分析证明:在任意初始条件下,本文方法可使系统的输出量全局收敛至期望极值的任意小邻域内,并且所有状态量均一致范数有界。仿真结果验证了本文方法的有效性。      

一个二次可积系统在二次保守扰动下的分支

研究了一个具有同宿轨的二次可积系统在二次保守扰动下的分支现象.此时一阶Melnikov函数恒等于零,必须考虑二阶Melnikov函数,而在一阶Melnikov函数中不起作用的扰动参数在二阶Melnikov函数中却起着非常重要的作用,因此扰动部分极为复杂.在此借助于二阶Melnikov函数的计算公式及理论分析,建立了极限环分支定理,得到了在一阶Melnikov函数恒等于零,而二阶Melnikov函数不恒等于零时,可能分支出的极限环个数最大为2的结论.     

Cahn-Hilliard-Schlgl反应-扩散方程分叉问题

本文利用Lyapunov-Schmidt约化方法、奇异性理论及摄动方法,对服从Cahn-Hilliard广义扩散定律的带有Schlgl反应项的Cahn-Hilliard-Schlgl反应-扩散方程的分叉情况进行了研究。研究结果表明,C-H-S方程可以产生单模态的空间周期一次和二次分叉。特别地,经小扰动的退化的C-H-S方程,在不同条件下,还可能产生不同形式的更为复杂的双模态混合的二次分叉。本文还给出了分叉类型和一次分叉解的近似表达式。     

基于摄动能量匹配条件的椭圆参考轨道伴飞构型设计

针对.J2摄动下椭圆参考轨道的稳定伴飞问题,提出了.J2摄动下的能量匹配条件,给出了迹向相对速度和径向相对位置的迭代设计方法,并设计了一种新的椭圆参考轨道伴飞构型.在此基础上,利用J2摄动下的能量匹配条件给出了计算伴飞初始相对状态的方法,并基于拉格朗日乘子法给出了位置保持脉冲的解析表达式,以获得形成稳定伴飞的初始相对状态和位置保持脉冲.仿真表明满足摄动能量匹配条件能形成稳定的伴飞构型,采用新的伴飞构型及其设计方法能明显减小分离距离的设计偏差.     

基于状态空间模型的无刷直流电机控制器设计

在无刷直流时机的位置伺服系统中，采用了基于状态空间模型的优化设计方法，综合出了次优控制器、建立了广义误差系统状态方程，并利用积分罚函数分段一经法处理伺服系统不等式约束的问题，得出了次优控制算法，经仿真证实，有杉该优化方法设计出的伺服系统的稳态跟踪误差为零；稳成输出不受阶跃干扰的影响；并具有期望的瞬态响应特性。     

混沌疲劳初探

引入非线性动力系统分叉与混沌研究方法,探讨疲劳损伤系统的性质突变.基于物理力学观点,提出了疲劳损伤微观系统模型,定性地分析、讨论了疲劳损伤系统的局部分叉(Hopf分叉)与全局分叉(混沌)机制,给出了系统产生局部分叉时的参数取值范围和产生混沌运动的门槛值.     

Real-time spacecraft intercept strategy on J2-perturbed orbits

A real-time intercept strategy for spacecraft under the non-uniform gravitational perturbation of Earth is addressed in this paper. To intercept a target spacecraft on general conic sections, an interceptor considered in this work makes use of a thruster propelling the constant thrust which is comparable to unrealistic impulse-type thrust. The $J_2$ perturbation introduces critical dynamic variations of spacecraft orbiting the Earth, which results in a considerable amount of position error of the interceptor at the final intercept point. In order to release the burden of $J_2$ disturbance and make the miss distance between the target and interceptor small, a real-time intercept technique with an optimal intercept algorithm is suggested. The strategy proposed is to obtain an optimized output iteratively for a given time interval with previously obtained optimal values. These parameters are evaluated by the optimal intercept algorithm suggested. Once the optimal velocity change is obtained to satisfy intercept requirements, although the orbital system is perturbed, it is easy to regenerate a new solution by setting the previous solution as new initial guesses. This strategy is employed iteratively until the interceptor meets the target. Several numerical simulations are performed to highlight the proposed real-time strategy for spacecraft intercept missions.     

基于风致振动机理的压电发电机实验及仿真研究

随着低功耗微机电系统的发展,越来越多的微型发电机涌现,其中压电发电机为典型的代表。针对一种基于风致振动机理的柔性压电发电机进行了实验及仿真研究：建立柔性悬臂梁流固耦合仿真模型,分析柔性梁在流场中的力学环境及颤振机理;探究压电悬臂梁在亚颤振临界风速及超颤振临界风速条件下电压输出特性及其给电容充电的性能。结果表明,当风速低于颤振临界速度时,单个压电悬臂梁输出电能较小,接近于零。当风速高于颤振临界速度时,输出电压为类正弦曲线,峰值可达20V。在超颤振临界速度条件下,单个压电悬臂梁为10μF电容充电10s可达22V。微型压电发电机为低功耗微机电系统设备供电成为可能。     

基于光学自准直原理的喷管角度偏差测量方法研究

提出了一种基于光学自淮直原理的喷管角度偏差测量方法,通过专用靶标将庭拟的喷管轴线等效替代为靶标轴端反光镜的法线,实现发动机喷管基淮孔轴线空间角度偏差的快速准确、实时測量,及时提供测量数据,有效保证零件、部件和发动机总装的质量一致性和可 靠性。利用该方法研制了一套发动机多喷管轴线角度偏差自动测量装置并进行了试验验证,结果表明该装置测量精度与三坐标表测量机的测量精度按近,符合测量误差分析,满足使用要求。     

再入航天器滚速变化引起的落点误差分析

用转子动力学理论研究了再入航天器滚速变化引起的落点误差。通过分析一般攻角方程,给出了再入航天器的进动规律和配平攻角,据此,求出了不旋转航天器的落点误差;将轨迹分段后,推出了常值滚转速率航天器的平均落点误差;在滚速过零一周范围内,通过确定过零高度,分析了过零误差机理,并对该误差进行了计算;最后,分析了低空联锁共振现象,给出了发生联锁共振的条件和误差计算公式,并得出了几个重要结论。