控制方向未知分数阶混沌系统的 Nussbaum增益同步 吴梅 1,程继红2,余名哲 4,张友安3

文章将 Nussbaum增益控制引入分数阶混沌系统,解决了分数阶混沌系统在存在控制方向未知情况下的同步控制问题。首先,选取了一类稳定的分数阶积分滑模面。然后,结合整数阶 Nussbaum增益控制方法与滑模变结构控制理论,设计了一种 Nussbaum增益同步控制器。最后,作为例子,实现了分数阶 Chen系统和分数阶 R.ssler系统在控制系数未知时的混沌同步控制,数值仿真验证了文中方法的正确性和有效性。     

分数阶不确定混沌系统鲁棒投影同步控制

基于滑模变结构控制理论,选取了一种分数阶滑模面,针对分数阶系统不确定项上界已知情况,提出了一种鲁棒控制方法,将这种控制方法与范数不等式相结合对系统的稳定性进行了分析。该控制器能够很好地抑制不确定因素对误差系统的影响,能够快速实现驱动系统与响应系统的同步。最后,将该鲁棒控制策略应用于分数阶混沌系统数字保密通信中,数值仿真验证了该方案的正确性和有效性。     

基于分数阶滑模的挠性航天器姿态鲁棒跟踪控制

针对挠性航天器姿态跟踪控制问题,提出一种新型的具有强鲁棒性的分数阶滑模控制器.利用分数阶微分算子的快速收敛性与信息记忆性,在滑模面与控制输入中均引入分数阶微分算子,使新型控制器具有分数阶微分与滑模控制的双重优点,从而使姿态跟踪控制系统具有更好的快速性、强鲁棒性和良好的抗干扰性.进一步使用Lyapunov理论与分数阶稳定性理论证明了整个系统的稳定性,分析了分数阶滑模面的优点.数值仿真验证了分数阶滑模控制器的有效性与良好的控制性能.     

基于分数阶滑模的风力发电机直接功率控制

为了改善双馈风力发电系统的控制性能,将分数阶滑模控制应用于双馈风力发电机的直接功率控制系统中。将分数阶微积分引入到滑模控制中,构成分数阶滑模控制器,利用分数阶的遗传衰减特性削弱滑模控制的抖振。推导了应用于双馈风力发电系统的分数阶滑模控制律,并用李雅普诺夫稳定性定理证明了系统的稳定性。所提出的分数阶滑模控制系统省略了电流环控制,简化了控制结构,实现了有功功率和无功功率的有效控制。仿真与试验结果显示出所用分数阶滑模控制策略的有效性,同时表明该系统削弱了传统滑模控制中存在的抖振。     

基于改进型滑模观测器的永磁同步电机分数阶微积分滑模控制

为了提高永磁同步电机调速系统的控制性能,结合滑模控制与分数阶微积分理论,设计了分数阶积分滑模转速控制器和改进型滑模观测器。针对转速控制器,采用基于反双曲正弦函数的新型趋近律削弱系统抖振,同时分数阶控制为系统提供了更多的控制余度,可以增强系统鲁棒性并进一步减小系统抖振。针对观测器,设计了采用新型趋近律fal函数的滑模观测器来获取反电动势估计值,利用分数阶锁相环技术提取反电动势中的转速和位置信息,有效提高了转子速度和位置的估计精度。通过仿真验证了所提出方法的可行性与有效性。     

MIMO仿射型非线性系统的滑模切换极值搜索控制

针对 MIMO仿射型非线性系统设计了一种基于分数阶积分的滑模切换极值搜索控制方法,将系统分解为若干个子系统,对每个子系统采用输出跟踪误差以及该误差函数的分数阶积分值构造切换函数,构造滑模切换极值搜索控制律,证明了方法的稳定性。对比已有的方法进行仿真分析,验证了方法具有较好性能。     

分数阶Cohen-Grossberg神经网络的Mittag-Leffler稳定性

在整数阶 Cohen-Grossberg神经网络与分数阶理论及分数阶神经网络的基础上,提出了分数阶 Cohen-Grossberg神经网络。为了研究该类型神经网络,引入 Mittag-Leffler函数并利用 Mittag-Leffler函数及分数阶导数的相关性质,进而通过构造 Lyapunov函数的方法,研究了分数阶 Cohen-Grossberg神经网络的 Mittag-Leffler稳定性,并最终给出了相应的充分性条件。最后,通过实例仿真验证了结论的正确性。     

不同目标函数参数优化的FOPI直流调速控制

为了提高直流调速系统性能,将直流调速系统速度控制器设计为分数阶PI(FOPI),并与整数阶PI控制特性进行比较。在确定FOPI/PI控制器参数时,根据不同目标函数用粒子群算法对控制器参数进行了优化,并分析了不同目标函数所确定的控制器参数对调速系统性能的影响。仿真表明:FOPI有较好的控制性能。在设计控制器参数时,可根据性能要求选用不同的目标函数优化设计控制器参数。     

基于分数阶Fourier变换的微弱LFM信号检测

为了提高侦察系统对微弱LFM信号的检测能力,文章提出了一种基于分数阶Fourier变换的微弱LFM的检测方法。首先,分析LFM信号在离散分数阶Fourier变换计算条件下的输出信噪比,得出当观测信号的采样点数增大时,分数阶Fourier变换可有效改善输出信噪比。利用该结论,提出了通过提高信号的采样频率或者对已采样信号作插值的方法,改善分数阶Fourier变换对微弱LFM信号的检测。最后,仿真验证该方法是有效的。     

基于分数阶微积分理论的最优导引律设计

随着技术的发展及战场环境的日益复杂化,拦截机动目标的需求越来越大。然而传统制导律在拦截机动目标时存在制导精度差、末端过载突变的问题,故提出了一种基于分数阶微积分理论的最优导引律。首先,介绍了分数阶微积分的定义、性质及其数字实现方法;然后,分析了弹目相对运动关系,通过分数阶变阶次建模和最优控制理论推导出了分数阶导引律;最后,仿真结果表明：与传统比例导引法相比,所设计的分数阶最优导引律能够保持比例导引法良好的追踪性能且拦截时间能够缩短2s,末端过载值趋近于0。该方法解决了传统比例导引法在末端由视线角速率发散而导致的末端过载突变问题。     

Nonlinear adaptive flight control system: Performance enhancement and validation

The problem of decreasing stability margins in L₁ adaptive control systems is discussed and an out-of-loop L₁ adaptive control scheme based on Lyapunov’s stability theorem is proposed. This scheme enhances the effectiveness of the adaptation, which ensures that the system has sufficient stability margins to achieve the desired performance under parametric uncertainty, additional delays, and actuator faults. The stability of the developed control system is demonstrated through a series of simulations. Compared with an existing control scheme, the constant adjustment of the stability margins by the proposed adaptive scheme allows their range to be extended by a factor of 4–5, bringing the stability margin close to that of variable gain PD control with adaptively scheduled gains. The engineered practicability of adaptive technology is verified. A series of flight tests verify the practicability of the designed adaptive technology. The results of these tests demonstrate the enhanced performance of the proposed control scheme with nonlinear parameter estimations under insufficient stability margins and validate its robustness in the event of actuator failures.     

基于模糊分数阶PI~λD~μ的柔性结构振动主动控制

为防止翅翼结构因干扰而产生振颤,以柔性悬臂梁结构为被控对象,提出一种参数自整定的分数阶比例积分微分控制器,在利用遗传算法取得优化参数后,通过模糊规则第2次对控制器参数进行在线整定,以达到实时最优控制的目的.在Simulink软件环境下进行了数值仿真,结果表明:设计的分数阶比例积分微分控制器具有记忆性,动态表征能力强.与常规比例积分微分控制器相比,冲击激励下的系统响应稳态时间缩短0.9s;简谐激励下的系统响应衰减幅度从88%提升到96%;随机激励下系统响应抖动减小,提高了稳定性.     

DECENTRALIZED ROBUST CONTROL FOR UNCERTAIN FLEXIBLE SPACE STATION

ＤＥＣＥＮＴＲＡＬＩＺＥＤＲＯＢＵＳＴＣＯＮＴＲＯＬＦＯＲＵＮＣＥＲＴＡＩＮＦＬＥＸＩＢＬＥＳＰＡＣＥＳＴＡＴＩＯＮＷａｎｇＱｉｎｇ；ＣｈｅｎＸｉｎｈａｉ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，ＮｏｒｔｈｔｖｅｓｔｅｒｎＰｃｌｙｔｅｃｈｎｉｃａ...     

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…     

评定飞行品质的等效系统法

 一、概述 飞机设计的最终目的是为了获得具有良好的静、动态飞行品质,并能完成规定飞行任务的飞机。目前衡量飞行品质好坏的规范是MIL-F-8785C,该规范给出了飞行包线内飞机的静态控制品质、动态响应品质、对大气紊流的响应品质以及驾驶员的操纵要求等项规定。飞行控制系统设计者最关心的是动态响应品质。目前有多种确定飞机动态响     

Event-triggered and consensus-based attitude tracking alignment for discrete-time multiple spacecraft system exploiting interference

This paper presents a discrete-time attitude control strategy with equi-global practical stabilizability for aligning the attitude of multiple spacecraft to a predesigned configuration according to a time-variant reference. By utilizing the interference of the wireless channel, the communication scheme designed in this paper can save communication resources, amount of computation, and energy proportionally to the number of spacecraft. The exact discrete-time model and approximate discrete-time model of the consensus-based spacecraft tracking system are given. Then the framework for the design of an event-triggered control scheme for the exact discrete-time system via its approximate models is developed, which avoids the periodic actuation, and Zeno behavior is proved to be excluded. Furthermore, the control scheme can handle the presence of the unknown fading channel. Finally, simulation results are presented to demonstrate the effectiveness of the control strategy.     

预见预测驾驶员辅助显示系统的研究

驾驶员辅助显示系统是驾驶员在完成人机闭环控制任务时减轻操纵负担的重要途径。应用预见控制理论的成果 ,构造了反映未来信息作用的预测显示系统 ,并且通过综合的仿真实验证实了该预见预测显示系统的有效性。这些结果将为实际飞行指示系统的设计提供有益的依据     

基于碰撞检测的自适应阻抗控制机械臂系统(英文)

针对柔性关节机械臂,本文阐述了机械臂能够像人手一样安全操作的方法。3种方法相结合,以便机械臂能够柔顺的接触操作对象并控制接触力在预设定范围内。首先,提出采用虚拟分解法的笛卡尔阻抗控制用来实现机械臂在笛卡尔空间的柔顺控制。其次,引入自适应关节动态补偿器使得机械臂能够实施更为精确的控制。最后,设计了基于笛卡尔力反馈的实时路径规划,从而使机械臂能够检测碰撞并控制接触力。基于碰撞检测的自适应阻抗控制器能够简化其在机械臂上的实施,保持机械臂对环境的友好操作,并且严格满足系统的全局稳定性。实验在4自由度的卫星在轨自维护机械臂平台得以验证。碰撞检测实验和轨迹跟踪实验结果证明了所提出方法的有效性和可行性。