基于遗传算法的空间机械臂运动规划的最优控制

讨论了空间机械臂系统运动规划问题.利用系统的非完整特性,将空间机械臂运动规划转化为非线性系统最优控制问题.在最优控制中引入遗传算法,替代传统的牛顿迭代方法,提出基于遗传优化方法的运动规划最优控制数值算法.通过仿真计算,表明该方法的有效性.      

基于Markov的察打无人机数据链时延建模与补偿研究

为了改善在数据链时延情况下察打无人机的性能,对造成时延的因素及影响进行了分析,在此基础上对数据链时延进行了合理的假设和简化。并对无人机整个控制回路的各个节点的响应方式,提出了一种时间-事件-事件-时间驱动方式,使得无人机数据链的时延序列具有Markov性,同时给出了状态转移矩阵的求取方法。为了改善无人机的响应特性,采用最优控制的方法对时延进行了补偿,并基于某无人机平台验证了补偿方法的有效性。仿真结果表明,该方法的引入使得无人机的动态响应特性有了显著提高。     

基于LQR的纵向多自由度变稳控制律设计

飞机进场着陆过程中,速度、迎角和俯仰角速度等多参数的跟踪模拟是一个复杂的多输入输出系统,采用传统的控制方法难以获得满意的控制效果.根据系统控制要求,提出一种利用最优二次型调节器(LQR)的控制方式.首先分析跟踪模拟的结构形式,把模型跟踪问题化为最优二次型状态调节器,确定控制律的基本结构;然后对某型飞机进场着陆阶段特性利用TIFS飞机进行模型跟踪控制律的设计,并结合经典控制理论对系统控制参数进行修正;最后利用舵机在回路的半物理试验台进行仿真.结果表明,所提出的LQR控制方法能够有效地解决多控制回路性能的自动协调,具有良好的动态响应,而且有很高的模型跟踪模拟精度.     

基于Radau伪谱方法的轨迹优化

研究了导弹在末制导阶段满足多约束条件下的轨迹优化问题。针对传统方法在处理复杂的非线性运动学、动力学约束上存在的困难,提出了一种基于Radau伪谱方法(RPM)的求解策略。首先,给出了考虑导弹速度和空气密度变化、终端和过程约束条件以及2种不同的性能指标函数的最优轨迹优化问题;其次,利用RPM将轨迹优化问题转化为非线性规划问题,采用序列二次规划算法求得最优解;最后,分2种初始条件对最大落角和最大终端速度的轨迹优化问题进行了仿真验证,结果表明:本文方法能够在较短的时间内生成一条满足多种约束要求的高精度的最优轨迹。     

微分对策制导

介绍了微分策略制导的原理,在导弹和目标均为一阶时间延迟下应用伴随方法推导出微分对策制导的公式,通过与扩展比例导引、单边最优制导的仿真比较,考察脱靶量和控制能量两个指标,得出微分策略制导在理论上的先进性.     

改进参数化方法及在低空风切变中的应用

研究对参数化方法进行必要的改进,从而使该方法更好地用于求解最优控制问题。改进的基本思路是设法降低利用该方法转换而得的非线性规划子问题的维数。通常在利用参数化方法求解最优控制问题时,由于对控制变量和状态变量同时参数化,从而导致所转化而得的非线性规划子问题维数高,求解难。通过分析认为,只需对控制变量参数化,而对状态变量在时间节点处的值,则可通过对最优控制问题的微分约束进行分段积分求得,从而降低了转换而得的非线性规划子问题的维数,有利于该算法进一步推广应用。利用改进算法求解了飞机在低空风切变中的最优着陆轨迹问题,求解结果表明,改进算法可以顺利求解一类最优控制问题。     

基于分段连续推力的晕轨道控制方法

基于小偏差理论,推导了三体动力学模型的误差线性模型,并将此假设下的控制归纳为终端固定的有限时间调节器问题。在此基础上,进一步利用该最优控制方法推导了晕轨道周期内的连续小推力控制方案,验证了控制加速度及状态量的收敛。同时针对整周期控制方式在超调后状态量收敛速度慢的问题,通过分段连续推力控制模式(Sectional Continuous Thrust Control,SCTC)来近似瞬时脉冲推力控制模式,给出了最短分段控制时间的计算方法。实验表明,SCTC模式加快了轨道状态的收敛速度。对于km级入轨偏差,通过1次控制即可使实际轨道收敛至标称轨道。     

闭路制导推力方向研究

在简化条件下，讨论了闭路制导中如何确定推力方向，以达到“燃料消耗最小”条件下的准最优．并以某型导弹为例进行了仿真计算。仿真计算结果表明．所提出的方法是有效的，可以达到“燃料消耗最小”条件下的准最优。     

基于控制论的信息系统自主可控能力分析

利用现代控制理论分析试验信息系统自主可控能力是一种可行的技术思路。具体方法是:在梳理系统自主可控能力约束条件的基础之上,以一种时变线性系统来定义试验信息系统,同时遵循控制系统的表述方法,将构建试验信息系统的各子系统自主可控能力的组合定义为状态向量,将各子系统自主能力和软硬件设备可控能力的组合定义为控制向量,把系统的完全自主可控状态确立为最终的期望目标,并用数学表现形式表示为相应泛函数,这样就可以利用二次线性最优控制问题方法求解自主可控分量的一般形式,这个结果就是试验信息系统自主可控能力最优的条件。     

基于新型组合单纯形法的直线电机最优控制设计

将两种常用的单纯形算法加以组合,提出一种新型组合单纯形优化算法,用于高速高精度直线电机的最优控制设计。仿真结果表明,利用这种新型组合单纯形算法设计的控制系统性能更优,而且搜索效率更高。