面向重心、质量变化的自适应飞行控制律设计与半物理实时仿真验证

1

作者 李煜 刘小雄 +3 位作者 黄伟 李珂澄 明瑞晨 章卫国 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1030-1038,共9页

考虑到重心、质量变化对飞行器动态的影响,提出一种非线性L1自适应控制方法,并应用此方法设计飞行控制器,达到提高飞控系统对重心、质量变化扰动鲁棒性的目标。该方法在L1自适应控制的基础上引入反馈线性化策略,用于消除飞行器已知非线... 考虑到重心、质量变化对飞行器动态的影响,提出一种非线性L1自适应控制方法,并应用此方法设计飞行控制器,达到提高飞控系统对重心、质量变化扰动鲁棒性的目标。该方法在L1自适应控制的基础上引入反馈线性化策略,用于消除飞行器已知非线性动态,并实现飞行器状态的快速解耦。提出的非线性L1自适应控制解决了常规L1自适应控制因克服自身已知非线性而导致鲁棒性不足的问题,进而提高控制器对外部扰动的鲁棒性。此外,应用改进的分段常数设计自适应律提高扰动的估计精度。在硬件在环的飞行控制半物理实验平台下验证所设计的飞行控制律的控制性能与鲁棒性。实验结果表明,基于非线性L1自适应设计的飞行控制律具有强大的鲁棒性,能够有效克服飞行过程中重心、质量突变对飞机的影响,在保证飞机稳态性能的同时,兼顾了飞机的瞬态性能。 展开更多

关键词 非线性l1自适应控制 飞行控制系统 重心、质量变化 硬件在环的半物理实验 改进的分段常数自适应律

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非线性黄金分割自适应控制 被引量：24

2

作者 吴宏鑫 王颖 解永春 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期19-26,共8页

针对参数未知、高阶定常线性系统和一类复杂的非线性系统 ,为设计低阶控制器 ,并能满足不同系统的过渡过程要求 ,在线性黄金分割自适应控制方法的基础上 ,本文提出了一种新的非线性黄金分割自适应控制方法。文章首先简单介绍了被控对象... 针对参数未知、高阶定常线性系统和一类复杂的非线性系统 ,为设计低阶控制器 ,并能满足不同系统的过渡过程要求 ,在线性黄金分割自适应控制方法的基础上 ,本文提出了一种新的非线性黄金分割自适应控制方法。文章首先简单介绍了被控对象的特征模型 ,接着重点介绍了这种控制方法的设计原理和特点。当系统能用二阶慢时变差分方程形式的简化特征模型描述时 ,可以证明由非线性黄金分割自适应控制器组成的闭环系统是稳定的。 展开更多

关键词 非线性系统 特征模型 非线性黄金分割自适应控制

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双轴励磁同步发电机非线性鲁棒自适应控制 被引量：8

3

作者 季海波 陈欢 +1 位作者 王冰 奚宏生 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期20-24,共5页

利用Backstepping和扰动抑制方法设计了双轴励磁同步发电机的自适应控制器。对于含有 各种不确定参数和有界扰动的非线性双轴励磁同步机模型,实现了对转子同步的鲁棒调节。文中的 方法可用于其他不确定电力系统的控制设计。

关键词 双轴励磁同步发电机 非线性鲁棒自适应控制 BACKSTEPPING方法 控制理论 线性控制

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基于特征建模的全向车辆自适应跟踪控制研究

4

作者 程磊 王好友 陈新节 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2277-2287,共11页

针对受自身特性和外界干扰的全向移动车辆稳定和高精度的跟踪控制问题,设计了一种基于特征建模的全向车辆自适应跟踪控制方法,建立全向车辆的特征模型,将模型特性整合到特征参数中,并用投影梯度法对特征参数进行在线估计,设计基于特征... 针对受自身特性和外界干扰的全向移动车辆稳定和高精度的跟踪控制问题,设计了一种基于特征建模的全向车辆自适应跟踪控制方法,建立全向车辆的特征模型,将模型特性整合到特征参数中,并用投影梯度法对特征参数进行在线估计,设计基于特征模型的全系数自适应控制律,并根据Lyapunov理论分析了该控制方法的稳定性。搭建Simulink仿真模型验证了所设计自适应控制方法的有效性与合理性。与其他控制方法进行对比,结果表明:该方法控制精度更高、自适应能力更强、具有更好的鲁棒性。 展开更多

关键词 全向移动底盘 特征建模 非线性黄金分割自适应控制 参数辨识 跟踪控制

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不确定微分代数系统的多指标非线性鲁棒自适应控制方法 被引量：2

5

作者 李啸骢 苏浩 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期909-918,共10页

针对含不确定因素的多输入多输出微分代数系统,提出一种多指标非线性鲁棒自适应控制方法(multi-index nonlinear robust adaptive control,MINRAC),并将其应用于汽门开度与发电机励磁的协调控制上。数字仿真表明:在系统参数不确定和存... 针对含不确定因素的多输入多输出微分代数系统,提出一种多指标非线性鲁棒自适应控制方法(multi-index nonlinear robust adaptive control,MINRAC),并将其应用于汽门开度与发电机励磁的协调控制上。数字仿真表明:在系统参数不确定和存在外部扰动的情况下,该方法能够使得系统的多个指标都运行在期望的工作点上而不发生静态偏移。对于不同类型的扰动,如有功功率阶跃,三相短路,该控制方法都能很好地镇定系统,并且能够消除机端电压偏差。与多指标非线性控制(multi-index nonlinear control,MINC)和多指标非线性鲁棒控制(multi-index nonlinear robust control,MINRC)相比,该文提出的方法能更好地兼顾系统的动静态性能。 展开更多

关键词 不确定微分代数系统 多指标非线性鲁棒自适应控制 汽门开度与发电机励磁的协调控制 综合控制

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考虑输入约束的发电机汽门非线性自适应控制 被引量：11

6

作者 孙丽颖 赵军 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期601-606,共6页

研究具有汽门控制和阻尼系数不确定的单机无穷大系统的暂态稳定性问题.通过引入切换机制,解决了输入控制量幅值约束问题.基于主汽门控制和快速汽门控制思想,建立了一个由汽门控制的单机无穷大汽轮发电机切换系统模型.应用本文提出的改... 研究具有汽门控制和阻尼系数不确定的单机无穷大系统的暂态稳定性问题.通过引入切换机制,解决了输入控制量幅值约束问题.基于主汽门控制和快速汽门控制思想,建立了一个由汽门控制的单机无穷大汽轮发电机切换系统模型.应用本文提出的改进自适应Backstepping方法设计了切换子系统的非线性自适应控制器和参数替换律,同时构造出切换系统的共同Lyapunov函数,从而保证了切换系统的稳定性.由于设计过程中,未用到任何线性化方法,因而所得控制器充分利用了系统的非线性特性.仿真结果表明了设计方法的有效性和优越性. 展开更多

关键词 输入约束 切换系统 改进自适应Backstepping 非线性自适应控制 汽门控制

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液压驱动Stewart平台非线性自适应控制器设计 被引量：8

7

作者 徐东光 董彦良 +2 位作者 吴盛林 吴博 赵克定 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期223-227,234,共6页

电液驱动Stewart平台具有高度非线性特性,且各个通道之间存在严重的负载交联耦合,影响了仿真模拟器运动的平滑性和逼真度。以往这种系统的控制器大都是以驱动分支作为被控对象进行设计的,忽略了各个通道之间负载交联耦合的影响,导致系... 电液驱动Stewart平台具有高度非线性特性,且各个通道之间存在严重的负载交联耦合,影响了仿真模拟器运动的平滑性和逼真度。以往这种系统的控制器大都是以驱动分支作为被控对象进行设计的,忽略了各个通道之间负载交联耦合的影响,导致系统控制精度的降低,严重时甚至可能造成系统的不稳定。针对上述问题,提出以动平台为被控对象,根据动平台动力学方程设计一种基于加速度鲁棒观测器的非线性自适应控制器的方法,通过Lyapunov方法证明该控制算法具有渐进稳定性。试验表明提出的控制算法在提高平台控制精度和抑制通道间负载交联耦合方面的效果较理想。 展开更多

关键词 非线性自适应控制 STEWART平台 滑模观测器 电液伺服控制系统

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矿井通风机倒机过程自适应PID抗饱和控制器设计 被引量：10

8

作者 孙涛 夏振兴 王前进 《工矿自动化》 北大核心 2019年第3期90-94,共5页

针对矿井通风机倒机过程中存在的执行器饱和问题,将变结构PID抗饱和控制与非线性自适应控制相结合,设计了自适应PID抗饱和控制器。基于带死区的投影算法建立矿井通风机倒机过程线性和非线性模型;针对这2个模型,分别设计一个变结构PID抗... 针对矿井通风机倒机过程中存在的执行器饱和问题,将变结构PID抗饱和控制与非线性自适应控制相结合,设计了自适应PID抗饱和控制器。基于带死区的投影算法建立矿井通风机倒机过程线性和非线性模型;针对这2个模型,分别设计一个变结构PID抗饱和控制器;计算线性和非线性自适应PID抗饱和控制器在不同状态下的运行评价指标,选择评价指标值较小的控制器用于该状态下的矿井通风机倒机过程控制。仿真结果表明,自适应PID抗饱和控制器能够保证井下传输风量的平稳,很好地解决了执行器饱和问题。 展开更多

关键词 矿井通风机 通风机倒机过程 自适应PID抗饱和控制器 变结构PID抗饱和控制 非线性自适应控制

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挠性航天器的退步直接自适应姿态跟踪控制 被引量：9

9

作者 刘敏 徐世杰 韩潮 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1697-1705,共9页

针对参数不确定的挠性航天器姿态跟踪控制问题,提出了一种退步直接自适应控制算法。首先验证了挠性航天器动力学子系统的近似严格正实性,并设计了具有理想控制性能的参考模型;然后对以姿态四元数描述的运动学子系统设计常系数输出反馈... 针对参数不确定的挠性航天器姿态跟踪控制问题,提出了一种退步直接自适应控制算法。首先验证了挠性航天器动力学子系统的近似严格正实性,并设计了具有理想控制性能的参考模型;然后对以姿态四元数描述的运动学子系统设计常系数输出反馈中间控制律,使航天器姿态四元数输出渐近跟踪参考模型输出;最后退一步,对具有参数不确定特性的动力学子系统,基于非线性直接自适应控制理论和Lyapunov稳定性理论,设计了退步直接自适应姿态跟踪控制器,并证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明,所提控制方法能有效抑制挠性附件的振动,对挠性航天器的控制是有效的。 展开更多

关键词 挠性航天器 不确定性 姿态控制 退步控制 非线性直接自适应控制 正实性

原文传递

一种改进粒子滤波算法及其在多径估计中的应用 被引量：8

10

作者 王志远 程兰 谢刚 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期289-295,共7页

针对传统粒子滤波存在的粒子枯竭问题,提出一种基于自适应差分进化的粒子滤波算法。利用自适应差分进化算法代替粒子滤波中的重采样策略来产生新粒子,使粒子向状态后验概率密度函数的高似然区移动,同时提高粒子的多样性。通过一种非线... 针对传统粒子滤波存在的粒子枯竭问题,提出一种基于自适应差分进化的粒子滤波算法。利用自适应差分进化算法代替粒子滤波中的重采样策略来产生新粒子,使粒子向状态后验概率密度函数的高似然区移动,同时提高粒子的多样性。通过一种非线性自适应调节策略自适应地调整变异因子和交叉因子,以提高改进粒子滤波中差分进化的寻优能力。应用于多径估计的仿真结果表明,该算法可克服粒子枯竭问题,与粒子滤波、扩展卡尔曼滤波和差分进化的粒子滤波算法相比,具有更好的多径估计性能。 展开更多

关键词 差分进化 粒子滤波 非线性自适应控制 参数估计 多径效应

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异步电机的非线性自适应反步控制器设计 被引量：5

11

作者 武玉强 裴文卉 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期236-239,共4页

针对描述异步电机的动态特性方程,在一些系统参数未知的情况下,应用分离子系统的方法和反向递推技术,设计了非线性自适应控制器.实现了电机对给定转速信号和磁通量信号的输出渐近跟踪控制,保证了整个系统的全局有界稳定性.仿真结果验证... 针对描述异步电机的动态特性方程,在一些系统参数未知的情况下,应用分离子系统的方法和反向递推技术,设计了非线性自适应控制器.实现了电机对给定转速信号和磁通量信号的输出渐近跟踪控制,保证了整个系统的全局有界稳定性.仿真结果验证了该自适应控制策略的有效性. 展开更多

关键词 异步电机系统 参数不确定性 非线性自适应控制 渐近跟踪

原文传递

非线性自适应控制在无尾飞控系统中的应用 被引量：5

12

作者 刘燕斌 陆宇平 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期903-907,共5页

无尾飞机是新型飞机的研究方向,由于其没有尾翼甚至机身,导致横侧向模态自身以及横侧向模态与纵向模态之间存有强耦合非线性特性。将非线性自适应控制应用到无尾飞控系统中,结合MATLAB的仿真工具,对无尾飞机模型进行实时仿真,得到了相... 无尾飞机是新型飞机的研究方向,由于其没有尾翼甚至机身,导致横侧向模态自身以及横侧向模态与纵向模态之间存有强耦合非线性特性。将非线性自适应控制应用到无尾飞控系统中,结合MATLAB的仿真工具,对无尾飞机模型进行实时仿真,得到了相应的仿真曲线。通过对仿真曲线的分析,验证了该控制方法在无尾飞控系统应用中的可行性。 展开更多

关键词 飞行控制 非线性自适应控制 动态逆控制 无尾飞机 控制分配 径向基神经网络

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模块式高温气冷堆的非线性自适应功率控制 被引量：4

13

作者 董哲 《仪器仪表用户》 2013年第5期42-46,共5页

由于具有固有安全性和潜在经济竞争力,模块式高温气冷堆(Modular High Temperature Gas-cooled Reactor,MHTGR)已被视为下一代核能系统的首选堆型之一。功率调节是保证MHTGR安全、稳定和高效运行的关键技术之一,而MHTGR在动态特性上具... 由于具有固有安全性和潜在经济竞争力,模块式高温气冷堆(Modular High Temperature Gas-cooled Reactor,MHTGR)已被视为下一代核能系统的首选堆型之一。功率调节是保证MHTGR安全、稳定和高效运行的关键技术之一,而MHTGR在动态特性上具有非线性强和不确定性大的特点,因此发展MHTGR的非线性自适应功率控制器对于提升运行性能具有重要意义。在充分利用系统自身对镇定有益的动态特性的基础上,本文给出一种新颖的MHTGR非线性自适应功率控制器,并从理论上证明该控制器既可以保证闭环系统的全局渐近稳定性,又对系统不确定性具有自适应功能。数值仿真结果不仅验证了控制器的可行性,而且还给出了调节性能与控制器参数间的关系。 展开更多

关键词 高温气冷堆 功率控制 非线性自适应控制

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水下运载器纵向轨迹自适应跟踪控制 被引量：4

14

作者 白瑜亮 崔乃刚 吕世良 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1719-1726,共8页

针对强非线性、大俯仰角运动的水下运载器纵向运动轨迹跟踪问题提出了一类非线性自适应控制方案。首先,直接采用非线性运动模型,在控制器设计过程中引入饱和函数,通过麦克劳林展开公式避免了俯仰角为小角度的假设限制;其次,考虑到运载... 针对强非线性、大俯仰角运动的水下运载器纵向运动轨迹跟踪问题提出了一类非线性自适应控制方案。首先,直接采用非线性运动模型,在控制器设计过程中引入饱和函数,通过麦克劳林展开公式避免了俯仰角为小角度的假设限制;其次,考虑到运载器非线性运动模型很难给出精确的数学描述并且实际运载器系统存在模型误差,采用在线自适应方法近似逼近其非线性模型;最后,利用Backstepping方法设计了非线性自适应控制器,并利用Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性。半实物仿真结果表明:在考虑测量噪声和参数不确定性的情况下,该算法对给出的3种轨迹的跟踪误差均小于0.5m,俯仰舵偏均小于15°,俯仰力矩均在105N.m量级。结果验证了本文提出的控制系统鲁棒性强,满足跟踪性能要求。 展开更多

关键词 水下运载器 非线性自适应控制 BACKSTEPPING方法 lYAPUNOV理论

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基于非线性自适应控制的异步电动机的锁相环控制 被引量：2

15

作者 杨金明 吴捷 《电气传动》 北大核心 2000年第4期20-25,共6页

本文在应用微分几何方法对感应电动机进行精确线性化解耦控制的基础上 ,对感应电动机采用锁相环速度控制 ,并用一种更适于电动机控制的采样 -保持鉴相器 ,由于直接建立了相差 Δθ与频率 f 的关系 ,使系统的动态特性及控制精度分析更精... 本文在应用微分几何方法对感应电动机进行精确线性化解耦控制的基础上 ,对感应电动机采用锁相环速度控制 ,并用一种更适于电动机控制的采样 -保持鉴相器 ,由于直接建立了相差 Δθ与频率 f 的关系 ,使系统的动态特性及控制精度分析更精确 ,推导出了交流锁相调速系统的入锁条件 ;针对电动机参数的不确知性 ,采用一个渐近跟踪负载力矩和转子电阻实际值的非线性辨识算法 ,保证了速度和磁链调节的解耦控制 。 展开更多

关键词 异步电动机 锁相环控制 非线性自适应控制

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大型水轮发电机调速控制器的自适应控制 被引量：3

16

作者 胡伟 范宗方 梅生伟 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2004年第8期1-4,共4页

针对大型水轮发电机调速控制器,提出了非线性自适应控制设计方法。首先,建立含有未知参数的非线性数学模型,其次通过递推设计方法得到了自适应控制策略,而且在策略中包含了对未知参数的动态估计,最后获得了水轮机调速器的自适应分散镇... 针对大型水轮发电机调速控制器,提出了非线性自适应控制设计方法。首先,建立含有未知参数的非线性数学模型,其次通过递推设计方法得到了自适应控制策略,而且在策略中包含了对未知参数的动态估计,最后获得了水轮机调速器的自适应分散镇定控制策略。在控制策略中所有的变量都是可量测的,并且控制策略具有分散性和适应性。计算机仿真研究结果证明了水轮发电机调速控制器的自适应控制策略的有效性。 展开更多

关键词 大型水轮发电机 调速控制器 非线性自适应控制 递推设计方法 动态估计

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感应电机系统的非线性反推自适应控制 被引量：4

17

作者 裴文卉 武玉强 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期375-379,共5页

针对感应电机的动态特性,在电机参数未知的前提下,研究了磁链与转速的渐近跟踪特性和整个系统的全局稳定性问题。应用反推技术设计了自适应控制器,对所有参数进行估计,实现了电机对给定信号的输出跟踪控制,保证了整个系统的全局稳定性... 针对感应电机的动态特性,在电机参数未知的前提下,研究了磁链与转速的渐近跟踪特性和整个系统的全局稳定性问题。应用反推技术设计了自适应控制器,对所有参数进行估计,实现了电机对给定信号的输出跟踪控制,保证了整个系统的全局稳定性。系统的转子磁链与转速能渐近跟踪给定的参考信号,仿真结果验证了该控制策略的有效性。 展开更多

关键词 反推技术 感应电机 参数不确定性 非线性自适应控制

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全状态跟踪非线性鲁棒自适应分散励磁控制 被引量：3

18

作者 谷志锋 朱长青 +1 位作者 杨润生 罗强 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2016年第2期47-55,共9页

为解决分散励磁控制律含状态变量微分项、发电机端电压精度难以保证的问题,基于强跟踪滤波估计的方法实现了并联机组运行状态的快速计算,并在不同运行状态下采用新提出的状态跟踪非线性鲁棒自适应分散励磁控制方法,实现了多机电力系统... 为解决分散励磁控制律含状态变量微分项、发电机端电压精度难以保证的问题,基于强跟踪滤波估计的方法实现了并联机组运行状态的快速计算,并在不同运行状态下采用新提出的状态跟踪非线性鲁棒自适应分散励磁控制方法,实现了多机电力系统的分散鲁棒稳定控制。四机并联的电力系统控制仿真表明,相对于传统PID-PSS控制器,所提出的方法能够有效提高各状态变量的收敛速度和电力系统的暂态稳定性。 展开更多

关键词 电力系统 全状态跟踪 非线性鲁棒自适应控制 分散励磁控制 l2增益抑制

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非线性自适应控制理论在无人直升机飞行控制系统设计中的应用 被引量：2

19

作者 徐春春 吴文海 耿昌茂 《飞机设计》 2002年第2期30-33,共4页

最近 ,国内外很多研究结果表明 ,基于神经网络的直接自适应控制方法 ,在飞行器控制系统设计中有着诸多优点。其中最重要的是它减少了设计对飞机动态特性高保真建模的依赖。这种设计方法在某无人直升机上得以实际飞行验证。本文主要介绍... 最近 ,国内外很多研究结果表明 ,基于神经网络的直接自适应控制方法 ,在飞行器控制系统设计中有着诸多优点。其中最重要的是它减少了设计对飞机动态特性高保真建模的依赖。这种设计方法在某无人直升机上得以实际飞行验证。本文主要介绍这种非线性自适应控制系统及其外回路航迹跟踪控制器的设计问题。 展开更多

关键词 非线性自适应控制理论 无人直升机 飞行控制系统 设计

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伴随随机攻击的信息物理系统的同步控制 被引量：3

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作者 高洋 马洋洋 +2 位作者 张亮 王眉林 王卫苹 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期14-19,共6页

信息物理系统（CPS）广泛存在于现代基础设施体系中,例如未来智能电网、智能交通网络和公众健康系统等。该系统的安全是社会正常运行的关键。该文介绍了信息物理系统的物理层网络和信息层网络,这两层网络是相互依存的。提出了在存在随... 信息物理系统（CPS）广泛存在于现代基础设施体系中,例如未来智能电网、智能交通网络和公众健康系统等。该系统的安全是社会正常运行的关键。该文介绍了信息物理系统的物理层网络和信息层网络,这两层网络是相互依存的。提出了在存在随机攻击条件下,相互依存的信息物理系统的数学模型,该攻击既存在于物理层网络,也存在于信息层网络。该文研究了在存在随机攻击条件下,相互依存的信息物理系统的同步问题,并提出了一种自适应非线性控制器。利用Weiner过程将这些控制器加入到物理层网络中,以实现相互依存的信息物理系统的同步。数值模拟证明了理论结果是有效的。 展开更多

关键词 信息物理系统 随机攻击 同步控制 非线性自适应控制器

原文传递