空间目标轨迹跟踪鲁棒最优预见控制算法的研究

针对系统已知的空间目标轨迹,提出了—种基于协调误差的空间目标轨迹鲁棒最优预见跟踪控制算法,其核心是将轨迹的协调跟踪误差和轨迹的位置跟踪误差考虑成系统的状态变量,并实施最优反馈控制．通过设计鲁棒状态反馈控制器,将鲁棒控制与最优预见控制结合起来,求出一种最优控制输入,使得它在已知系统干扰的情况下使得系统具有较好的跟踪性能和鲁棒性．     

双层隔振系统单神经元自适应PID控制器

通过推导双层隔振主动控制系统的力传递率，分析了反馈信号的选择对力传递率的影响，指出了双层隔振PID主动控制系统应采用速度或加速度作为反馈控制信号。在此基础上采用单神经元PID控制器对双层隔振系统进行了主动控制仿真，表明该方法对双层隔振系统进行主动控制的可行性，提高了双层隔振系统的隔振能力。     

基于舰船振动信号激励下压电智能梁振动主动控制

为研究舰船结构振动主动控制有效方法,采用线性二次型独立模态空间控制法设计控制器,对舰船振动信号激励下压电智能梁的振动进行主动控制。基于Hamilton原理建立压电智能结构的有限元模型,并利用精细积分法计算前3阶模态的位移响应。编制了相应的计算机程序,对舰船振动信号激励下梁结构的振动进行主动控制数值仿真。由仿真结果可见,控制可以有效地实现,为舰船结构振动主动控制提供理论基础。     

基于增益调度的大压力筒压力跟踪控制

针对大压力筒压力控制的大惯性特征,采用控制进出压力筒液体容积的方式,实现压力筒内部压力的精确跟踪。建立系统非线性数学模型,在平衡点处线性化系统状态方程,采用极点配置方法设计系统在平衡点处的状态反馈解耦控制器。结合增益调度控制器设计策略,采用Back to turn(BTT)方法,得到系统全局保稳定控制器。仿真结果表明了本文所提出的控制器设计方法的有效性。     

含初值的遥测速度和位移振动信号时域提取方法研究

针对飞行器在实际飞行试验中,其结构的位移和振动速度很难直接获取,论文提出利用加速度同位移和速度之间的微分关系,通过采集的遥测加速度振动信号在时域内直接进行数值积分获取位移和速度振动信号,考虑位移和速度初始值非零时对积分结果的影响,采用最小二乘拟合多项式方法进行位移和速度初始值的估计,在此基础上对积分结果进行了修正,确保结果的准确性。方法在仿真加速度振动信号上进行了应用,位移和速度获取结果的相对误差可以控制在千分之五以内,高精度的获取结果表明方法的适用性和可靠性,将其应用于飞行器飞行试验实测数据的处理过程中,获取了遥测位移和速度振动信号,结果的置信度较高。     

半潜式海洋平台动力定位的动态面自抗扰控制

通过引入动态面控制思想对扩张状态观测器及非线性状态误差反馈控制律进行改造,设计一种动态面自抗扰控制器,并将其用于海洋平台动力定位系统的控制问题上。动态面扩张状态观测器的设计是为了提高系统的扰动估计能力,动态面非线性状态误差反馈控制律的设计是为了提高系统的稳定性与控制效率。仿真实验表明,改进后的动态面自抗扰动力定位控制系统对扰动的估计能力明显提升,系统的抗扰能力与鲁棒性得到增强,同时其具有较好的控制品质和响应特性,进而提高了海洋平台的定位精度。     

半潜式海洋平台动力定位的动态面自抗扰控制

通过引入动态面控制思想对扩张状态观测器及非线性状态误差反馈控制律进行改造,设计一种动态面自抗扰控制器,并将其用于海洋平台动力定位系统的控制问题上.动态面扩张状态观测器的设计是为了提高系统的扰动估计能力,动态面非线性状态误差反馈控制律的设计是为了提高系统的稳定性与控制效率.仿真实验表明,改进后的动态面自抗扰动力定位控制系统对扰动的估计能力明显提升,系统的抗扰能力与鲁棒性得到增强,同时其具有较好的控制品质和响应特性,进而提高了海洋平台的定位精度.     

潜艇浮筏隔振系统的半主动变结构控制

对带有电流变液智能阻尼器的双层浮筏隔振系统设计了一种半主动输出反馈变结构控制器。根据滑模运动方程稳定的 Hurwitz 判据选择滑模面矩阵。半主动控制条件限制电流变阻尼器可控阻尼力对隔振系统做负功,耗散振动能量。仿真分析了浮筏隔振系统在扫频激励信号下的力传递率及在双频激励信号下的输入力与输出力曲线。同时还仿真分析了双频激励信号作用下半主动静态输出反馈变结构控制下的双层浮筏隔振系统在系统参数出现摄动时的鲁棒性。仿真结果表明：半主动输出反馈变结构控制下的浮筏隔振系统的减振效果要远好于最优被动阻尼系统,对系统参数摄动也具有很强的鲁棒性。     

基于DSC方法的船舶航向反馈控制

船舶控制系统一般都是非线性,因此在非线性系统中常常会存在不稳定的问题,为了有效提高船舶航向控制系统的输入信号和输出信号闭环系统的稳定性。本文采用DSC(动态面控制)算法来进一步提高非线性闭环系统中控制的稳定性,首先对船舶的航向控制系统进行状态建模,然后设计具有反馈控制回路的DSC控制器,从而解决控制信号的瞬态不稳定的问题。     

柔性身管的RBF神经网络PID控制

由于舰炮身管的弯曲振动,传统的利用炮管轴角位移进行反馈控制的方法无法精确控制炮口指向。针对这一缺点,提出了一种利用炮口角位移作为随动系统位置环反馈信息的控制结构。为模拟身管的振动,应用多刚体动力学对舰炮身管进行了柔性体建模。为改进后的控制结构设计了基于RBF神经网络整定PID参数的控制器,并与传统PID控制器的控制效果进行了仿真对比,验证其对于提高随动系统控制精度的有效性。     

基于RBF神经网络的水面船舶轨迹跟踪控制

针对速度矢量不可测、动态参数不确定以及具有未知扰动和磁滞特性的水面船舶系统,提出一种基于径向基函数神经网络的自适应反馈轨迹跟踪控制方案。根据船舶的状态矢量,利用高增益观测器估计水面船舶系统的不可测速度矢量,并通过一个函数描述间隙类磁滞对系统的影响。利用径向基函数神经网络的逼近能力和反步法设计控制器,基于李雅普诺夫稳定性理论,验证所设计控制器的稳定性,证明系统所有的闭环信号都是半全局一致有界的。通过仿真验证了控制器的有效性。     

基于非线性反馈积分滑模控制的船舶航向自动舵设计

为设计一种节能并且鲁棒性强的船舶航向保持控制器,将非线性反馈算法与积分滑模控制相结合,设计非线性反馈积分滑模控制器用于船舶航向保持。非线性反馈积分滑模控制器建立在积分滑模控制器的基础上,利用非线性函数处理反馈误差,从而达到节能的作用。证明了积分滑模曲面的李雅普诺夫稳定性,并进行了仿真实验。从仿真结果可以看出,非线性反馈积分滑模控制在不影响航向保持精度的前提下,能够降低舵力,但是,船舶的横漂运动和转艏运动会受到影响。在设计非线性反馈积分滑模控制器的同时,分析了非线性反馈算法对船舶各状态的影响,对非线性反馈算法的进一步改进具有一定的参考价值。     

基于模型预测控制的履带式无人平台轨迹跟踪控制算法研究

目前常用的纯跟踪算法、线性二次调节器(LQR)、前馈-反馈控制等轨迹跟踪算法大多只考虑车辆的运动学特性,在无人车辆高速运动时跟踪误差较大。为了解决上述问题,以双侧电驱动履带无人车辆为研究对象,建立了运动学和动力学模型。以左、右两侧转速作为控制量,考虑车辆动力学约束和状态量约束,运用二次优化理论和状态反馈控制原理,在Matlab/Simulink中搭建车辆动力学模型和控制器。从轨迹曲线中可以看到,低速时,两种控制器的轨迹误差在3m左右,算法响应速度快,控制量变化平稳。高速时,动力学模型控制精度高,跟踪误差不超过5m。     

超高加速度抛射体内电子芯片的两维欧拉-拉格朗日模拟

文章建立两维欧拉—拉格朗日模型以研究抛射体发射过程对其内部电子芯片的冲击及其机理。该模型计入了火药燃烧的两相流动、抛射体结构运动及流固相互作用,其中火药的固体相和气体相分别采用了线性和指数状态方程描述。通过数值结果分析了以位移、弹口速度、加速度表征的抛射体过程中的冲击响应,并讨论了火药比能对抛射体的加速度冲击及对其内部电子芯片的冲击的影响规律。该模拟方法也可供船用智能火炮系统抗冲击分析及船上电子设备生存能力设计时参考。     

升力反馈控制减摇鳍系统

对减摇鳍的静态、动态水动力特性进行了分析研究,指出影响鳍的动态升力特性的本质原因.讨论了传统的鳍角反馈减摇鳍设计原理存在的问题,指出鳍角反馈在运动过程中不能正确反映鳍的动态水动力特性.在鳍角反馈的基础上,提出了升力反馈控制方式,通过直接测量鳍上的动态升力作为系统的反馈信号.以某型船的减摇鳍设计参数为参考,采用升力反馈控制,以必要的工程条件为限制条件,进行了角度反馈控制与升力反馈控制的对比仿真试验研究.仿真结果对比显示升力反馈控制可以有效弥补鳍角反馈控制方式存在的控制偏差,使减摇鳍系统的综合减摇能力得到显著提高.     

网络控制系统的输出反馈保性能控制

研究了一类具有不确定时延的网络控制系统输出反馈保性能控制问题.将时延的不确定性建模为系统状态方程系数矩阵的不确定性,在输出反馈条件下,用状态观测器重构系统状态,将保性能控制问题转化为不确定离散系统的输出反馈鲁棒保性能控制问题.利用Lyapunov理论和矩阵不等式方法,得出了输出反馈保性能控制律的设计方法.仿真算例说明了设计方法的有效性.     

超高加速度抛射体内电子芯片的两维欧拉—拉格朗日模拟（英文）

文章建立两维欧拉—拉格朗日模型以研究抛射体发射过程对其内部电子芯片的冲击及其机理。该模型计入了火药燃烧的两相流动、抛射体结构运动及流固相互作用,其中火药的固体相和气体相分别采用了线性和指数状态方程描述。通过数值结果分析了以位移、弹口速度、加速度表征的抛射体过程中的冲击响应,并讨论了火药比能对抛射体的加速度冲击及对其内部电子芯片的冲击的影响规律。该模拟方法也可供船用智能火炮系统抗冲击分析及船上电子设备生存能力设计时参考。     

船舶自动舵自适应神经网络控制算法研究

在我国船舶自动舵控制领域,其核心技术严重依赖于国外厂商,因此本文主要对船舶自动舵的工作方式进行研究。通过采用PID控制方法,建立精确的自动舵控制数学模型。在设计PID控制策略时,需要综合考虑外部非线性因素和时变不确定等影响,通过适度提高PID控制器中的反馈力度,能够显著提升自动舵的控制水平,然后针对反馈控制环节,设计自适应神经网络算法,对反馈控制参数进行自学习优化,进一步提升了船舶自动舵的预测能力。     

船舶智能结构振动反馈控制研究

针对船舶结构特点,以压电(PZT)材料作为反馈传感器和控制作动器,粘贴在船舶板梁结构表面,形成智能结构反馈控制闭环系统,使结构振动得到有效控制。从PZT材料的本构方程出发,建立了压电智能结构的传感器、作动器以及振动控制有限元方程,并用ANSYS软件进行了数值仿真研究。数值算例验证了智能结构在结构尺寸和厚度比较大的船舶板梁结构振动控制的可行性,可以给船舶结构振动控制提供一种新的途径。     

基于反馈线性化的船舶自动舵动态滑模控制

针对船舶自动舵的航向控制问题,结合高阶滑模和动态滑模控制的设计思想设计了一种船舶自动舵动态滑模控制器.首先设计出包含舵机特性的船舶航向控制仿射非线性系统模型,其次通过状态反馈的方法将原模型变为等价的完全可控型线性化系统,然后设计出动态滑模控制器.仿真结果表明,所设计的动态滑模控制器不仅能很好的自动跟踪设定的航向,而且能有效的抑制系统的抖振现象,达到设计目的,为研究船舶自动舵控制提供一种参考.