基于未知状态估计器和改进跟踪微分器的柔性关节预设性能反演控制（英文）

为解决由模型不确定性和外部未知干扰导致的柔性关节系统控制偏差问题，提出一种基于未知状态估计器和跟踪微分器的预设性能反演控制方法。设计一种基于低通滤波器的未知状态估计器，该估计器仅依赖于模型的名义值即可估计集总扰动。构造了一种新的有限时间收敛预设性能函数，并基于该函数设计反演控制器，用于在保证闭环系统所有信号有界的情况下，使关节跟踪误差在约定时间内收敛到预定的任意小区域。为避免反演控制器的微分爆炸问题，设计基于改进Sigmoid函数的跟踪微分器来估计虚拟控制律的微分信号。仿真结果表明，在未建模动态和外部未知干扰的影响下，所提方法能够保证关节跟踪误差在有限时间内收敛到任意给定范围，有效提高了柔性关节的瞬态和稳态性能。     

直升机自动过渡悬停飞行控制系统设计

为实现直升机自动过渡悬停功能，在具有优良操纵特性的直升机显模型跟踪控制系统(MFCS)基础上，开发了自动过渡悬停控制系统。根据过渡悬停机动模态的基本要求，设计了高度控制回路，以实现高度通道按抛物线下降，接着进行线性下降并最终过渡到指数拉平。设计了纵向速度控制回路，使速度先按指定的减加速度线性减速，再按指数规律减速至悬停，且两通道之间协调控制，保证当直升机高度接近悬停高度时，纵向速度同步地趋近于零。文中给出了系统结构配置及参数设计方法。仿真表明，本文直升机自动过渡悬停系统具有优良的物理特性。     

基于固定时间干扰观测器的多智能体分布式保性能包含控制

针对多智能体协同编队抗干扰控制问题设计了一种网络化多智能体分布式保性能包含控制方法。首先,考虑因传感器性能约束导致的领航者速度信息无法精确获取的问题,采用跟踪微分器对多领航者智能体的速度状态进行估计;其次,基于多智能体动力学模型并结合多领航者智能体的速度状态估计信息,构造多智能体分布式包含控制协议;然后,为消除系统中不确定动态环境干扰的影响,设计固定时间干扰观测器对外部扰动进行实时估计与补偿;最后,利用预设性能控制技术使多智能体同步误差收敛速度、超调量等动态性能保持在预设的安全范围内。仿真实验验证了所提控制算法的有效性和可行性。     

温度快速跟踪控制算法的研究与实现

生物芯片制作过程对温度有着很高的要求 ,与常见的温度控制系统相比升降温速度相差至少一个数量级 ,稳态精度高 ,要求系统具有良好的跟踪性能。因此常规的温度控制方案难以胜任。本文以预测控制为基础 ,在详细分析系统特性的基础上 ,通过试验对比 ,提出了一种系统控制方案 ,成功地解决了温度快速跟踪问题 ,实际控制结果超调量最大为 2℃ ,稳态精度为± 0 .3℃ ,升温速度可达 8℃ /s,降温速度可达 1 2℃ /s。     

不确定非线性系统的鲁棒输出跟踪

研究了一类具有参数不确定性和外界干扰的仿射非线性系统鲁棒输出跟踪控制问题。首先利用微分几何理论中的输入输出反馈线性化技术钭不确定线性系统通过一非线性状态变换化为线性化规范形，然后利用变结构控制的思想提出了一种基于标称系统和不确定性范数界的鲁棒输出跟踪控制器设计方案，并用李雅普诺夫稳定性理论证明了利用本文设计的跟踪控制器可保证闭环系统是有界稳定的，且稳态输出跟踪误差为零。由于所设计的跟踪控制律连续，克服了常规变结构控制方案可能引起的高频抖振现象。将本文结论应用于一空间飞行器的姿态跟踪控制问题，仿结果表明了该设计方法的有效性。     

无人机绕速度矢量轴滚转机动自适应滑模边界保护控制

针对无人机绕速度矢量轴滚转机动下状态易越界的问题,研究了一种自适应滑模边界保护控制方法。首先,基于二分法思想改进可达平衡集并引入指令约束方法,进而实现在线边界解算与约束指令生成。其次,为抑制不确定性和外部未知干扰对闭环系统的不利影响,利用径向基神经网络逼近系统不确定性并设计非线性二阶干扰观测器估计复合干扰,进一步设计自适应滑模边界保护控制器以实现无人机在安全边界内的姿态跟踪。最后,通过数值仿真验证了自适应滑模边界保护控制方法的有效性。     

MIMO非线性非最小相位系统的鲁棒跟踪控制

针对仿射多输入多输出非线性非最小相位系统,提出了一种新的鲁棒跟踪控制方案.用反馈线性化解耦系统输入输出关系,通过高增益状态反馈镇定系统外部动态,通过模型预测控制镇定系统内部动态,所设计的控制器能保证跟踪控制闭环系统的指数稳定性,且对系统参数扰动具有鲁棒性.仿真结果表明了所提出方法的有效性和优越性.     

关于测量冲击和振动的电气传感器的校准和试验之选择的美国国家标准

1.绪言现在对于各种型式,各种复杂程度的结构,並且该结构可以为盎司到吨范围的重量,对于以上结构均能做到冲击和振动的测量。这种测量所处环境可能是最良好的状态,也可能转化到极恶劣的情况。测量一般用加速度传感器,较少用速度或位移传感器。最典型的数据包括:频率围范从零赫芝到10000赫芝,加速度值为0.001g到10000g,速度值为     

从自由试验提取边界具有弹性支承的约束结构模态

作者曾对“从自由试验提取约束结构模态”所提出的动柔度法，仅适用于刚性支承情况。在工程中，弹性支承状态是常见的，为此，本文重新建立了这一情况下，约束结构试验模态的提取方法。该方法具有普遍性，因为当支承刚度很大时，由本文方法可得到刚性支承下的结果；当支承刚度很小时，便可获得工程中用橡皮绳悬吊结构后所测得的自由－自由试验模态；当支承刚度为零时，本方法可提取到纯粹的自由－自由模态。总之，当支承刚度为任何值时，本方法都能提取到相应约束结构的满意试验模态参数。这些表明本文算法是非常的稳定，这一点对于工程应用是至关重要的。     

非最小相位系统输出跟踪的最优预测控制方法

讨论了一类非最小相位系统的输出跟踪问题。非最小相位系统广泛存在于机器人柔性结构控制、飞机的飞机控制和航天器发射等实际问题中。由于非最小相位系统内部动态的不稳定性,传统的一些输出跟踪方法将导致系统的某些变量发散。文中通过讨论系统的有界理想状态轨迹,将期望跟踪的输出进行了扩充,利用预测控制方法研究了一类非最小相位系统的输出跟踪问题,从理论上证明了利用预测控制可以使非最小相位系统稳定地渐近跟踪期望输出。     

Adaptive Backstepping Control for Hypersonic Vehicles with Actuator Amplitude and Rate Saturation

This paper presents a constrained control strategy for the hypersonic vehicle with actuator amplitude,rate constraints and aerodynamic uncertainties. First,a vehicle-actuator control model is derived in consideration of actuator dynamics properties explicitly. Second, a nonlinear disturbance observer is designed to estimate the aerodynamic uncertainties, and then an adaptive backstepping control technique is adopted with a modified first-order-filter to eliminate the"explosion of terms"problem. Next,for handling the actuator amplitude and rate constraints,a novel auxiliary compensation system is constructed to generate quickly compensating signals to ensure tracking performance of command signal. By the Lyapunov stability proof,the proposed control scheme can enssure that the tracking errors converge to an arbitrarily small neighborhood around zero when the actuator constraints and aerodynamic uncertainties exist. Finally,numerical simulations are implemented to illustrate the effectiveness of the proposed control method.     

交流伺服系统位置跟踪误差

首先提出采用比例和位置前馈复合控制的位置闭环调节器。位置前馈工作在完全补偿状态时,实现了恒速运行时间段内和定位结束后的稳态位置跟踪零误差。但由于目前广泛使用的梯形给定存在加速度突变,增大了动态位置跟踪误差,所以提出采用S曲线位置给定,避免加速度突变,可以大大减小动态位置跟踪误差。最后分析了负载变动对位置跟踪误差的影响,并提出了消除这种影响的途径和方法。仿真分析和实验结果证明了理论分析的正确性。     

基于奇异摄动与神经网络的柔性臂控制

运用拉格朗日法建立了臂杆柔性的机械臂的动力学方程。为解决柔性臂末端位置的跟踪及克服柔性臂在运动中的振动问题。运用奇异摄动法将系统分解成快、慢两个子系统，设计混合控制器。通过设计神经网络控制器线性化慢系统。使其轨迹跟踪期望值。用线性状态反馈配置极点稳定快系统，抑制振动。一个单杆柔性机械臂的仿真算例表明，本文的控制方法保证了柔性臂刚性运动的精确跟踪，同时消除了弹性振动，避免了零动力学不稳定问题。     

变设计参数的广义预测控制算法

提出了一种使ＧＰＣ的主要设计参数根据跟踪误差变化的预测控制算法。其主要思想是：在动态跟踪时．将ＧＰＣ的预测水平和控制水平参数取大些，以保证系统的动态品质。而在进入稳态跟踪时，两个参数可切换成较小的值（特别地，控制水平可取为１）。这不仅减小了ＧＰＣ的在线计算量，而且对许多对象，算法的稳态性能更好。理论分析与仿真均证明了这一点。     

TF／TA飞行航迹控制器设计

提高现代武装飞机的生存能力，基于ＴＦ／ＴＡ的超低空突防能力是飞行控制系统首先要求具备的功能，本文研究了在已知理想航迹的基础上飞机航迹跟踪控制器的设计方法，给出了控制器结构和算法。首先根据理想飞行航迹和实际飞行航迹之间的误差，计算航迹控制指充；然后，为了改善飞机的动态性能，使飞机能跟踪航迹控制指令而完成ＴＦ／ＴＡ飞行，用非线性解耦控制理论设计了飞行控制系统，仿真结果表明，该方法具有较好的航迹跟踪性能     

面向货物运输的移动平台设计与无人直升机追踪控制

由于无人直升机具有垂直起降、机动性好的特点,使其可用于移动平台之间的货物运输,因此,提出了无人 直升机跟踪移动平台的货物运输方法。设计了一套用于无人直升机追踪实验的动平台,动平台上可放置物品,无人直升机在追踪动平台过程中同时完成物品的拾起和码放。动平台系统由移动小车平台、运动控制器、引导装置以及地面监视软件等组成,采用MEMS-SINS/GPS组合导航系统作为引导装置的核心部件,完成对移动小车平台的位置和速度估计。提出了由单点GPS测量点提供多个目标点位置的方法,可使无人直升机方便快捷地知道需要拾起和码放物品的目标点。设计开发了一套操作简便、显示友好的地面监控软件,辅助移动平台正常运行,能有效监控引导装置与无人直升机的通信。     

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。     

基于ESO与NTSM的汽车主动前轮转向控制

提出基于扩张状态观测器(Extended state observer,ESO)与非奇异终端滑模(Nonsingular terminal sliding mode,NTSM)的车辆主动前轮转向控制。首先建立二自由度车辆模型计算车辆理想参考横摆角速度。其次以二自由度模型为基础设计扩张状态观测器与非奇异终端滑模控制器,扩张状态观测器能估计车辆状态与扰动,非奇异终端滑模控制器能对扰动进行补偿并输出控制量。最后在Matlab/Simlink中建立了扩张状态观测器与非奇异终端滑模控制器,采用CarSim非线性车辆模型进行仿真试验,研究了NTSM与PID控制器的闭环控制性能以及鲁棒性,并对两种控制器试验结果进行对比。结果表明,非奇异终端滑模控制的车主动前轮转向系统能有效改善车辆的操纵稳定性,控制器具有强抗干扰能力、良好的路径跟踪性能和鲁棒性,且优于PID控制器。     

柔性机器人终端振动抑制准时间最优控制

机器人运行速度的提高受到其高的加、减速度所激励的振动的限制。因为手臂的振动降低了手臂到达终点的定位精度,并延长了定位到终点的时间。本文提出了一个用死拍控制规律来提高柔性机器人的运行速度、抑制终端振动及提高定位精度的设计方法,它可提高如航天飞机舱外遥控机械手的定位精度,以及机器人自动化生产的劳动生产率。