永磁同步伺服系统电流环的设计

为构成高性能的伺服系统电流环，介绍了永磁同步电机实现矢量控制的原理，分析了电流环各环节的零点漂移及电机反电势对电流环的影响。然后根据系统动态性能的要求，设计并选择了调节器的型式与参数，并在调节器回路中引入微分调节，在PWM调制器中引入了过调制技术，从而提高了电流环的动态响应性能。实验和仿真结果表明，所采取的措施是有效的，可以提高和改善电流环的动态响应性能，为实现高性能永磁同步伺服系统奠定了基础。     

基于BACKSTEPPING的无人机飞控系统设计研究

基于状态反馈，利用BACKSTEPPING思想设计了无人机非线性自适应控制器。本文首先从非线性反馈线性化的理论缺陷出发，指出了新近兴起的BACKSTEPPNG思想的优越性，并对输入输出可反馈线性化系统的自适应控制问题进行了理论描述。本文BACKSTEEPING自适应设计过程的贡献在于提出了一种混合式的李雅普诺夫函数，它同一般的基于二次型的李雅普诺夫函数的不同在于最终导出的自适应律只含有广义误差状态的符号信息，这在一定程度上提高了系统的容错性。自适应控制算法的收敛性得到了严格的数学证明。最后对某型无人机的仿真分析表明自适应飞控系统设计是有效的。     

小型无人机姿态回路的简化配置控制系统设计

提出了无人机的最简控制设计思想，并就姿态回路进行了两种最简控制结构（PI型、PID型）的设计。为了提高最简控制性能和设计效率，将输出反馈LQR控制理论进行了改进，使其能够解决飞行控制的跟踪问题。通过对某无人机姿态回路的最简控制设计表明，姿态回路的最简控制策略是成功的，控制系统的性能取决于最简控制结构，输出反馈LQR不仅具有很高的设计效率，而且能对最简控制结构进行规范描述。     

无人机简化配置控制技术研究

提出了一种仅采用垂直陀螺和GPS的简化配置控制方案，形成了无人机飞行控制系统常用的俯仰／滚转控制回路、高度控制回路和航迹控制回路。由于GPS信号更新率(1Hz)较低，利用无人机运动学之间的内在关系,给出了高度、航向、位置反馈信号的融合算法。这些反馈回路的控制增益均采用改进的输出反馈LQR设计技术,该技术简化了权矩阵的选择。对比研究表明，对于自身稳定性较好的无人机，该简化配置方案能够实现姿态控制、高度控制和航迹控制。     

基于法向过载增稳的无人机纵向姿态控制技术研究

本文结合导弹比例制导理论和过载控制理论,重点研究了基于过载增稳的无人机纵向姿态控制技术,形成了以俯仰角比例反馈为外环和以过载复合控制为内环的复合增稳控制方案,对比仿真验证表明,相对于基于俯仰角与俯仰角速率的常规PID控制技术,在具备相同的快速性、无超调、零静差指标条件下,基于法向过载增稳的纵向姿态控制技术可以有效地同时兼顾操纵性与稳定性,并且具有更强的抗干扰能力。     

三轴无刷转台交流伺服放大器

研究了一种用于驱动无刷转台中永磁同步电机的全数字交流伺服放大器。针对转台系统对其伺服电机运行的要求,采用了独特的方式对其电流环和速度环进行考核。实验中结合全数字伺服放大器的特点,采用了一种参数实时补偿的方法,对调节器参数动态地进行修正,有效地保证了电机输出力矩性能的要求和矢量控制策略的实现。此外,文中还对高精度码盘在伺服系统中的应用展开了深入的研究,并设计了一套简单实用的分频器以便进行相关的运算。理论分析和实验结果验证了转台伺服放大器的良好性能以及控制策略的有效性。     

Application of Ultrasonic Motor to Control of Moment Gyroscope Gimbal Servo System

Attitude control system is one of the most important subsystems in a spacecraft.As a key actuator,the control moment gyroscope(CMG)mainly determines the performance of attitude control system.Whereas,the control accuracy and output torque smoothness of the CMG depends more on its gimbal servo system.Considering the constraints of size,mass and power consumption for a small satellite,here,a mini-CMG is designed,in which the gimbal servo system is driven by an ultrasonic motor.The good performances of the CMG are obtained by both the ultrasonic motor and the rotary inductosyn.The direct drive of gimbal improves its dynamic performance,with the output bandwidth above 20 Hz.The angular and speed closed-loop control obtains the 0.02°/s gimbal rate,and the output torque resolution better than 2×10~(-3) N·m.The ultrasonic motor provides 1.0N·m self-lock torque during power-off,with 12arc-second position accuracy.     

直升机控制系统的内/外回路设计概念及其应用

提出了一种新型的内／外回路控制结构,系统地阐述了此结构在直升机控制系统中的应用。内回路主要使各个通道解耦,改善系统的稳定性,并使系统具有速率响应特性;外回路采用输出反馈,对已解耦的不同通道分别进行单回路设计。其中内回路的解耦特性是内／外回路设计概念的基础,采用特征结构配置技术有效地实现了内回路的通道解耦。采用内／外回路结构所设计的直升机控制系统具有良好的指令跟踪性能、抗干扰特性以及良好的解耦响应特性。实例研究充分展示了这些特点。     

直升机控制系统的内/

提出了一种新型的内／外回路控制结构,系统地阐述了此结构在直升机控制系统中的应用。内回路主要使各个通道解耦,改善系统的稳定性,并使系统具有速率响应特性;外回路采用输出反馈,对已解耦的不同通道分别进行单回路设计。其中内回路的解耦特性是内／外回路设计概念的基础,采用特征结构配置技术有效地实现了内回路的通道解耦。采用内／外回路结构所设计的直升机控制系统具有良好的指令跟踪性能、抗干扰特性以及良好的解耦响应特性。实例研究充分展示了这些特点。     

Quadcopter UAV Modeling and Automatic Flight Control Design

The mathematical model of quadcopter-unmanned aerial vehicle(UAV)is derived by using two approaches:One is the Newton-Euler approach which is formulated using classical mechanics;and other is the Euler-Lagrange approach which describes the model in terms of kinetic(translational and rotational)and potential energy.The proposed quadcopter′s non-linear model is incorporated with aero-dynamical forces generated by air resistance,which helps aircraft to exhibits more realistic behavior while hovering.Based on the obtained model,the suitable control strategy is developed,under which two effective flight control systems are developed.Each control system is created by cascading the proportional-derivative(PD)and T-S fuzzy controllers that are equipped with six and twelve feedback signals individually respectively to ensure better tracking,stabilization,and response.Both proposed flight control designs are then implemented with the quadcopter model respectively and multitudinous simulations are conducted using MATLAB/Simulink to analyze the tracking performance of the quadcopter model at various reference inputs and trajectories.