检索结果-南通市图书馆

一类二阶非线性系统的准滑模无模型自适应控制

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控制与决策 2024年第8期39卷 2663-2670页

作者：朱泽朱战霞西北工业大学航天学院西安710072

为实现一类二阶非线性系统的轨迹跟踪控制,设计一种准滑模无模型自适应控制算法(quasi-sliding mode-model free adaptive control,SM-MFAC).首先,将模型分解为串联的两个离散子系统,并给出整体系统伪偏导数(pseudo partial derivative,... 详细信息

为实现一类二阶非线性系统的轨迹跟踪控制,设计一种准滑模无模型自适应控制算法(quasi-sliding mode-model free adaptive control,SM-MFAC).首先,将模型分解为串联的两个离散子系统,并给出整体系统伪偏导数(pseudo partial derivative,PPD)的表达式;然后,利用两个子系统的输出数据设计出子系统2输出的期望状态,进而通过MFAC(model free adaptive control)对在线更新的期望状态进行不断追踪来实现对整体目标的跟踪控制;接着,对SM-MFAC控制系统进行稳定性分析,证明系统输出误差渐进跟踪到零的某个邻域内和等效控制输入是有界的;最后,以自由漂浮空间机械臂的关节轨迹跟踪控制为例验证SM-MAFC控制理论,在多体运动学与动力学仿真软件MBdyn中搭建一个平面两连杆的自由漂浮空间机械臂,关节系统中存在死区、输入饱和以及摩擦特性,通过在Matlab-simulink中的联合仿真表明:MFAC控制方案无法准确地估计出该类二阶非线性系统整体PPD的数值,导致控制性能降低,而所设计的SM-MFAC控制器相对于PID(proportional-integral-differential)、基于比例-微分(proportional-differential,PD)的MFAC可以更快更准确地追踪目标曲线.

关键词：二阶非线性系统滑模控制无模型自适应控制伪偏导数轨迹跟踪空间机械臂

基于Busemann双翼的三维高超声速机翼研究

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航空学报 2018年第6期39卷 1-12页

作者：刘姝含朱战霞西北工业大学航天学院西安710072 航天飞行动力学技术国家级重点实验室西安710072

为研究Busemann双翼翼型在高超声速机翼上的应用,构建了一种基于Busemann双翼翼型的高超声速机翼,研究其在高超声速流动中的气动特性和温度对其前6阶模态固有频率的影响。针对高超声速流动的复杂性和高超声速机翼涉及学科的多样性,首先... 详细信息

为研究Busemann双翼翼型在高超声速机翼上的应用,构建了一种基于Busemann双翼翼型的高超声速机翼,研究其在高超声速流动中的气动特性和温度对其前6阶模态固有频率的影响。针对高超声速流动的复杂性和高超声速机翼涉及学科的多样性,首先从理论上证明高超声速Busemann双翼能够提高升阻比,然后通过数值模拟研究了Busemann双翼在高超声速流动中的气动特性,及其增升减阻和减小翼尖涡的机理,并使用分层理论简化高超声速机翼所涉及学科之间的复杂耦合关系,研究了温度对高超声速Busemann双翼模态的影响。结果表明:在高超声速流动中,Busemann双翼能够显著提高升阻比并减小翼尖涡的强度,相对于菱形单翼,Busemann双翼的升力系数增加了28.95%,阻力系数增大了13.58%,升阻比提高了13.53%,升阻比提高较为明显;同时,在1 300℃时,相对于菱形单翼的一阶固有频率,Busemann双翼的一阶固有频率提高了99.8%,说明Busemann双翼具有更好的抗弯能力;相对于在20℃时的一阶固有频率,Busemann双翼在1 300℃时的一阶固有频率下降了34.2%,说明不能忽略高温对Busemann双翼结构性能的影响。

关键词：高超声速 Busemann双翼三维机翼气动特性模态

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水动阻力随动补偿系统设计与仿真分析

西北工业大学学报 2012年第2期30卷 192-195页

作者：李玥朱战霞西北工业大学航天学院陕西西安710072

针对中性浮力实验中水动阻力的补偿问题,提出了一种参数自整定模糊PI控制方法,即采用传统的PID控制与模糊控制相结合的新型控制方法。将方法应用于水动阻力补偿系统的控制闭环中,并利用MATLAB软件中的模糊控制工具箱进行了系统的辅助设... 详细信息

针对中性浮力实验中水动阻力的补偿问题,提出了一种参数自整定模糊PI控制方法,即采用传统的PID控制与模糊控制相结合的新型控制方法。将方法应用于水动阻力补偿系统的控制闭环中,并利用MATLAB软件中的模糊控制工具箱进行了系统的辅助设计与仿真。仿真结果表明,参数自整定模糊Pl控制可改善水动阻力补偿系统的动态性能,该方法是水动阻力实时补偿的有效方法。

关键词：中性浮力水动阻力随动控制系统模糊比例积分控制

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一种针对月球飞行探测器的运动基元规划方法

宇航学报 2024年第10期45卷 1588-1598页

作者：唐永兴朱战霞西北工业大学航天学院西安710072 航天飞行动力学技术国家级重点实验室西安710072

考虑先验地图缺失、障碍物分布未知的工作环境,提出一种融合运动基元、启发式和终端打靶的月球飞行探测器(LFV)最优动力学运动规划方法。首先对比分析了基于常量推力和常量加速度的基元生成模式。为降低约束核查耗时,提出应在加速度控... 详细信息

考虑先验地图缺失、障碍物分布未知的工作环境,提出一种融合运动基元、启发式和终端打靶的月球飞行探测器(LFV)最优动力学运动规划方法。首先对比分析了基于常量推力和常量加速度的基元生成模式。为降低约束核查耗时,提出应在加速度控制空间中设计基元。随后针对由时变非凸加速度控制空间导致的基元族难以快速生成的问题,设计了基于离散度的确定性均匀采样策略和有效采样点的筛选方法。其中采样策略可在提高基元对可达域覆盖率的同时最小化采样点数量;筛选方法通过建立基元的位置和速度极值表达式,将处理对象由整个基元转换为单个状态,从而减少约束核查数量。最后设计适用于LFV的启发式算法以降低算法的运行时间,设计层次化终端打靶策略以增加目标状态被连接到轨迹树的成功率。仿真结果表明,所提方法有效平衡了最优性和快速性之间的矛盾,保证了LFV的飞行安全。

关键词：月球飞行探测器动力学运动规划递增采样与搜索算法运动基元最优控制

基于螺旋理论的DFP隔振航天器相对运动动力学建模与姿轨耦合控制

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西北工业大学学报 2019年第4期37卷 673-681页

作者：唐永兴朱战霞西北工业大学航天学院陕西西安710072 航天飞行动力学技术国家级重点实验室陕西西安710072

为更好满足未来高精度任务要求,以由无接触的有效载荷模块(payload module,PM)和支持模块(support module,SM)组成的DFP(disturbance-free payload)航天器为对象,开展两模块间的相对运动动力学建模与控制研究和系统隔振性能验证。首先... 详细信息

为更好满足未来高精度任务要求,以由无接触的有效载荷模块(payload module,PM)和支持模块(support module,SM)组成的DFP(disturbance-free payload)航天器为对象,开展两模块间的相对运动动力学建模与控制研究和系统隔振性能验证。首先通过简化构型、梳理受力情况,重点推导了两模块所受力和力矩表达式;其次考虑耦合效应,利用对偶四元数建立了模型精度更高且形式简洁统一的DFP航天器两模块间的相对运动动力学方程;在此基础上设计PD控制律,考虑控制量可测性及敏感器测量误差,使PM和SM的相对运动满足DFP航天器工作要求。仿真结果验证了DFP航天器的隔振优势和姿态机动性能。

关键词： DFP航天器对偶四元数相对运动动力学建模 PD控制

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高超声速可变形双翼气动特性

航空学报 2017年第9期38卷 233-243页

作者：刘姝含朱战霞西北工业大学航天学院西安710072 航天飞行动力学技术国家级重点实验室西安710072

为研究高超声速可变形双翼在不同迎角和不同马赫数条件下的气动特性,并针对在给定的迎角和马赫数条件下可变形双翼的舵面偏转角选取困难的问题,通过结合二分法、遗传算法和高斯牛顿算法对处于不同迎角和不同马赫数条件下的可变形双翼的... 详细信息

为研究高超声速可变形双翼在不同迎角和不同马赫数条件下的气动特性,并针对在给定的迎角和马赫数条件下可变形双翼的舵面偏转角选取困难的问题,通过结合二分法、遗传算法和高斯牛顿算法对处于不同迎角和不同马赫数条件下的可变形双翼的舵面偏转角进行了选取确定,分析了可变形双翼的气动特性和舵面偏转角对其气动特性产生影响的机理。研究表明:当来流马赫数为5,迎角从1°~8°变化时,可变形双翼的升阻比明显大于Busemann双翼的升阻比,最大可达4.2倍;当迎角为3°,来流马赫数从0.5~5变化时,可变形双翼的升阻比最大可达Busemann双翼升阻比的3.4倍。结果表明可变形双翼在大迎角和大速度范围内均能保持高升阻比,在高超声速飞行中将具有更好的应用价值和前景。

关键词：高超声速可变形双翼舵面偏转角升阻比迎角马赫数

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基于螺旋理论的航天器相对运动建模与控制

西北工业大学学报 2013年第4期31卷 590-595页

作者：刘剑朱战霞马家瑨西北工业大学航天学院陕西西安710072 航天飞行动力学技术重点实验室陕西西安710072

应用螺旋理论对航天器相对轨道与姿态运动进行了研究。针对航天器相对运动过程中存在的姿态轨道耦合问题:基于刚体假设,推导建立了基于螺旋对偶式的航天器姿轨耦合相对运动模型;分析给出了航天器相对运动过程中姿态轨道的耦合效应;针对... 详细信息

应用螺旋理论对航天器相对轨道与姿态运动进行了研究。针对航天器相对运动过程中存在的姿态轨道耦合问题:基于刚体假设,推导建立了基于螺旋对偶式的航天器姿轨耦合相对运动模型;分析给出了航天器相对运动过程中姿态轨道的耦合效应;针对所建模型的强耦合、非线性特性,在控制律设计时采用了非线性前馈控制,最后进行了数值仿真,结果表明了该模型和控制律的有效性,可为工程应用提供参考。

关键词：螺旋理论螺旋对偶式姿轨耦合耦合控制

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一种基于引力场线性化的制导方法

西北工业大学学报 2012年第2期30卷 181-186页

作者：朱战霞金伟韩沛西北工业大学航天学院陕西西安710072

文章针对航天器连续推力轨道机动过程中各种摄动误差的修正问题,提出了最优补偿系数的引力场线性化闭环制导方法。按照力的性质可将摄动力分为保守摄动力和非保守摄动力。通过对保守摄动力进行简化,给出了力的线性表达式,在此基础上基... 详细信息

文章针对航天器连续推力轨道机动过程中各种摄动误差的修正问题,提出了最优补偿系数的引力场线性化闭环制导方法。按照力的性质可将摄动力分为保守摄动力和非保守摄动力。通过对保守摄动力进行简化,给出了力的线性表达式,在此基础上基于引力场线性化方法,将惯性系下航天器受摄运动方程转化为线性形式,推导出了以摄动引起的位置偏差为反馈量的闭环制导加速度的表达式。之后考虑非保守摄动力(也即大气阻力),通过引入补偿系数,并利用遗传算法对补偿系数进行优化,得到修正的闭环制导加速度表达式。文中所提的制导方法可用于各种空间轨道机动过程中摄动误差的修正,以交会为例进行了仿真,结果表明修正后的轨道能够很好地跟踪理想轨道,且交会精度高。

关键词：制导律引力场线性化轨道机动

基于非线性Terminal滑模的动能拦截器末制导律设计

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西北工业大学学报 2013年第2期31卷 233-238页

作者：朱战霞韩沛陈鹏西北工业大学航天学院陕西西安710072

滑模制导律由于具有优越的性能而得到广泛关注,其设计的关键是滑模面的选取。传统的滑模变结构制导律通常都选择线性滑动平面,并保证系统到达该平面后跟踪误差渐近地收敛到零,在此过程中对收敛时间没有约束,因此不能满足快速性要求。针... 详细信息

滑模制导律由于具有优越的性能而得到广泛关注,其设计的关键是滑模面的选取。传统的滑模变结构制导律通常都选择线性滑动平面,并保证系统到达该平面后跟踪误差渐近地收敛到零,在此过程中对收敛时间没有约束,因此不能满足快速性要求。针对这一问题,可以采用Terminal滑模控制策略,即在滑模面设计中引入非线性函数,使跟踪误差在有限时间内收敛到零。分析了一类非线性Terminal滑模面在应用中存在的问题,针对该问题设计了一种改进形式的非线性Terminal滑模面,并推导了系统从任意初始状态到达平衡状态所需时间的表达式。之后,针对动能拦截器末制导,基于改进方法设计了一种非线性Terminal滑模制导律,仿真结果表明,相对于传统的滑模制导律,所设计的制导律可以满足动能拦截的要求,不仅能够使系统状态在有限时间内收敛,而且脱靶量更小。

关键词：动能拦截滑动模态 Terminal滑模制导律