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面向战机大迎角机动过程的智能学习控制

自动化学报 2024年第4期50卷 719-730页

作者：于目航王霞杨林许斌西北工业大学自动化学院西安710072 山东大学控制科学与工程学院济南250061 成都飞机设计研究所成都610041

针对战机大迎角动力学呈现的强非线性、气动不确定和通道耦合特性,提出了一种基于智能学习的自适应机动跟踪控制方法.通过将通道耦合视为集总扰动的一部分,把模型分解为迎角子系统、侧滑角子系统和滚转角速率子系统.采用神经网络估计不... 详细信息

针对战机大迎角动力学呈现的强非线性、气动不确定和通道耦合特性,提出了一种基于智能学习的自适应机动跟踪控制方法.通过将通道耦合视为集总扰动的一部分,把模型分解为迎角子系统、侧滑角子系统和滚转角速率子系统.采用神经网络估计不确定,设计跟踪误差反馈与集总干扰估计前馈相结合的控制器获取期望操纵力矩,并基于串接链分配方法求解气动舵偏角和推力矢量偏角.对于神经网络权重更新,构建预测误差表征集总干扰的估计性能,结合跟踪误差设计复合学习更新律.基于李雅普诺夫方法证明了闭环系统的一致最终有界稳定性.针对眼镜蛇机动和赫伯斯特机动指令进行了仿真验证和抗干扰参数拉偏测试,结果表明所提方法具有较高的机动指令跟踪精度和鲁棒性能.

关键词：战机大迎角机动复合学习自适应控制控制分配

测量噪声下的高超声速飞行器组合观测鲁棒控制

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宇航学报 2024年第2期45卷 203-211页

作者：张睿李世华魏振岩许斌东南大学自动化学院南京210096 西北工业大学自动化学院西安710129 北京机电工程研究所北京100074

针对高超声速飞行器大包络飞行时,风场等外部干扰和测量噪声导致控制系统性能变差甚至失稳的问题,提出了一种基于状态观测的高超声速飞行器鲁棒控制策略。考虑噪声和外部干扰影响下系统状态受扰的问题,设计了扩张状态观测器(ESO)和自适... 详细信息

针对高超声速飞行器大包络飞行时,风场等外部干扰和测量噪声导致控制系统性能变差甚至失稳的问题,提出了一种基于状态观测的高超声速飞行器鲁棒控制策略。考虑噪声和外部干扰影响下系统状态受扰的问题,设计了扩张状态观测器(ESO)和自适应Kalman滤波器(AKF)的特殊组合,在统计特性未知的噪声和外部干扰影响下准确估计系统状态。其中,自适应Kalman滤波器用于滤除噪声,为扩张状态观测器提供不受噪声影响的状态估计,扩张状态观测器连续为自适应Kalman滤波器提供外部干扰估计。基于系统状态估计设计线性高斯二次型控制器,实现高超声速飞行器精确轨迹跟踪。最后,通过仿真验证了该方法在测量噪声及风干扰影响下的鲁棒跟踪能力。

关键词：高超声速飞行器扩张状态观测器自适应Kalman滤波器鲁棒控制测量噪声

在线数据记录和扰动观测器相结合的柔性机械臂复合学习控制

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控制理论与应用 2024年第8期41卷 1417-1426页

作者：钱伟徐海钦王霞许斌河南理工大学电气工程与自动化学院河南焦作454000 西北工业大学自动化学院陕西西安710072

本文针对多输入多输出的柔性机械臂动力学模型,提出了一种基于神经网络估计和扰动观测器的复合学习控制策略.首先,通过奇异摄动分析将系统解耦为快慢子系统.然后,针对慢变刚性子系统的动力学模型,基于在线数据记录模型构造新型预测误差... 详细信息

本文针对多输入多输出的柔性机械臂动力学模型,提出了一种基于神经网络估计和扰动观测器的复合学习控制策略.首先,通过奇异摄动分析将系统解耦为快慢子系统.然后,针对慢变刚性子系统的动力学模型,基于在线数据记录模型构造新型预测误差,结合跟踪误差设计自适应控制律;针对快变柔性子系统采用滑模控制抑制弹性振动.在此基础上,构建了扰动观测器实时估计复合扰动信号,并纳入在线数据记录模型作为前馈补偿.最后,基于Lyapunov稳定性分析可证系统误差信号一致终值有界,仿真算例验证了所提策略的有效性和优越性.

关键词：柔性机械臂在线数据记录扰动观测器复合学习控制

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基于动态事件触发通信协议的多智能体系统自适应可靠控制

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自动化学报 2024年第5期50卷 924-936页

作者：范泉涌张乃宗唐勇许斌西北工业大学自动化学院西安710072 中航(成都)无人机系统股份有限公司成都641500

针对多智能体系统中邻居节点间通信资源受限的情况,研究基于动态事件触发通信协议的多智能体系统自适应可靠一致性控制问题.首先,设计一种基于自适应参数估计技术的容错控制策略,来应对未知执行器故障.其次,提出一种新型动态事件触发函... 详细信息

针对多智能体系统中邻居节点间通信资源受限的情况,研究基于动态事件触发通信协议的多智能体系统自适应可靠一致性控制问题.首先,设计一种基于自适应参数估计技术的容错控制策略,来应对未知执行器故障.其次,提出一种新型动态事件触发函数,通过增加具有自适应调节能力的动态变量来延长事件触发间隔.在此基础上,证明在智能体之间非连续通信的情况下,所提方法仅依靠智能体与邻居在触发时刻的交互信息就可以确保一致性误差的收敛.此外,从理论上说明智能体间的事件触发通信不存在芝诺现象.最后,针对无人船编队系统开展仿真,结果能够说明所提自适应事件触发可靠控制方法的有效性.

关键词：自适应可靠控制多智能体系统事件触发通信芝诺现象执行器故障

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并网变流器全工况阻抗模型的黑箱辨识方法

电力系统保护与控制 2024年第4期52卷 48-55页

作者：赵崇滨姜齐荣电力系统及发电设备控制与仿真国家重点实验室(清华大学电机工程与应用电子技术系) 北京100084

阻抗分析法因适用于并网变流器控制结构和参数均未知的黑箱系统,已成为工程中评估宽频振荡风险的重要选择。以跟网型三相两电平变流器为例,首先,使用谐波线性化方法,严格推导了计及直流侧耦合的交流侧全工况开/闭环理论阻抗模型,实现了... 详细信息

阻抗分析法因适用于并网变流器控制结构和参数均未知的黑箱系统,已成为工程中评估宽频振荡风险的重要选择。以跟网型三相两电平变流器为例,首先,使用谐波线性化方法,严格推导了计及直流侧耦合的交流侧全工况开/闭环理论阻抗模型,实现了模型参数与工作点高阶项的完全解耦。其次,依据理论模型特征,明确了黑箱辨识方法的基本原理,分析了辨识单一开/闭环阻抗模型频率响应所需的工况数量。使用辨识得到的全工况阻抗模型,实现了不同短路比条件下系统安全运行域的快速评估,并通过时域仿真验证了其准确性。此外,讨论了所提方法的合理性、普适性以及相对于深度学习方法的优越性,为阻抗分析法的实际应用提供了参考。

关键词：阻抗分析法黑箱系统模型辨识全工况稳定性分析

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基于航迹规划的无人机地形辅助导航

哈尔滨工程大学学报 2024年第3期45卷 459-465页

作者：张睿李万睿肖勇杨林许斌东南大学自动化学院江苏南京210096 西北工业大学自动化学院陕西西安710072 成都飞机设计研究所四川成都610041

为改善无人机基于地形轮廓匹配的地形辅助导航地形适应性差、实时性差的问题,本文提出一种基于航迹规划的地形辅助导航方法。针对地形匹配对地形依赖性强的问题,将无人机需要途经的区域进行分块并计算各块地形标准差,根据地形标准差选... 详细信息

为改善无人机基于地形轮廓匹配的地形辅助导航地形适应性差、实时性差的问题,本文提出一种基于航迹规划的地形辅助导航方法。针对地形匹配对地形依赖性强的问题,将无人机需要途经的区域进行分块并计算各块地形标准差,根据地形标准差选出地形平坦区域和地形起伏区域,用航迹规划算法为无人机规划出在地形起伏较大区域的航线。针对传统遍历搜索高程匹配算法耗时长的问题,在粒子群算法基础上引入分布估计的思想,形成优化粒子群算法进行地形轮廓匹配,加强全局寻优能力。仿真实验结果表明:优化粒子群算法降低匹配时长2/3,基于航迹规划的地形辅助导航降低位置误差6/7。

关键词：地形辅助导航航迹规划优化粒子群算法地形轮廓匹配地形适应性群智能算法 A^(*)算法实时性

一种基于锁相放大的谐振式密度传感器谐振频率测量系统设计

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传感技术学报 2024年第10期 1659-1666页

作者：李杏华李明璐许斌天津大学精密仪器与光电子工程学院北京瑞赛长城航空测控技术有限公司

谐振式密度传感器测量密度的关键在于谐振频率的测量。现有的测频法、测周期法、FFT法等谐振频率测量方法因噪声、脉冲误差等因素限制了其精度。为了解决该问题，设计了一种以锁相放大器为核心的谐振频率测量系统，其检测电路将交流振... 详细信息

谐振式密度传感器测量密度的关键在于谐振频率的测量。现有的测频法、测周期法、FFT法等谐振频率测量方法因噪声、脉冲误差等因素限制了其精度。为了解决该问题，设计了一种以锁相放大器为核心的谐振频率测量系统，其检测电路将交流振动信号的测量转换为直流恒定电压的测量。利用实验中发现的谐振区域内该直流电压与激励频率呈近似线性关系，基于扫频思想提出并实现了一种谐振频率自动测量算法。在（20±0.05）℃环境下进行了密度标定实验，对密度传感器进行了温度补偿。实验结果表明，在密度为700 kg/m3～1 000 kg/m3的测量范围内，测得谐振频率稳定性可达到0.002%,传感器的密度测量最大误差为0.48 kg/m3,最大综合测量误差为0.069%,验证了所提谐振频率测量方法的有效性、精确性。

关键词：谐振式密度传感器谐振频率锁相放大温度补偿检测电路

主被动结合的弹性高超声速飞行器鲁棒自适应控制

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宇航学报 2024年第7期45卷 1052-1064页

作者：王霞杨林张大伟魏振岩许斌山东大学控制科学与工程学院济南250061 西北工业大学自动化学院西安710072 成都飞机设计研究所成都610041 北京机电工程研究所北京100074

针对高超声速飞行器轻质材料和细长体构型引起的显著气动伺服弹性问题,提出了一种主被动结合的鲁棒自适应控制方法。首先,通过引入辨识性能评价和监测机制设计复合自适应参数辨识方法,并给出滤波估计策略,实现弹性振动频率与弹性模态的... 详细信息

针对高超声速飞行器轻质材料和细长体构型引起的显著气动伺服弹性问题,提出了一种主被动结合的鲁棒自适应控制方法。首先,通过引入辨识性能评价和监测机制设计复合自适应参数辨识方法,并给出滤波估计策略,实现弹性振动频率与弹性模态的高效在线估计。其次,采用奇异摄动理论将刚弹一体化模型分解为刚弹子系统,针对弹性子系统,基于频率辨识值构建级联型自适应陷波器实现被动陷波抑制,并结合模态估计值设计主动反馈控制保证弹性模态的稳定收敛;针对刚体子系统,设计基于有限时间滑模扰动观测器的鲁棒跟踪控制,综合两个子系统的控制量得到最终升降舵偏转。最后,通过仿真验证了该方法能够有效保证气动伺服弹性影响下高超声速飞行器的弹性抑制和刚体控制性能。

关键词：气动伺服弹性在线估计自适应陷波器主被动鲁棒控制

装配U形阻尼器的SMA自复位钢框架梁柱节点抗震性能研究

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建筑结构学报 2024年第4期45卷 38-49页

作者：俞昊然李维滨南通四建集团有限公司江苏南通226300 东南大学土木工程学院江苏南京211189

为解决传统SMA螺杆自复位钢框架梁柱节点在工作过程中SMA材料利用率低的问题,简化节点耗能构件的设计、施工和震后更换,提高灾后结构的快速恢复能力,提出了由超弹性SMA螺杆贯穿钢柱翼缘连接且装配U形阻尼器的自复位钢框架梁柱节点,并对... 详细信息

为解决传统SMA螺杆自复位钢框架梁柱节点在工作过程中SMA材料利用率低的问题,简化节点耗能构件的设计、施工和震后更换,提高灾后结构的快速恢复能力,提出了由超弹性SMA螺杆贯穿钢柱翼缘连接且装配U形阻尼器的自复位钢框架梁柱节点,并对关键构件的受力性能进行分析,给出节点的受力变形理论模型。通过循环拉伸试验考察了SMA棒材的超弹性特性,以此为基础,设计了1个足尺边柱节点试件,通过拟静力试验研究其承载力、初始转动刚度、残余变形、滞回耗能等。研究结果表明:节点中SMA螺杆可以有效拉伸变形并提供自复位驱动力,U形阻尼器的两肢能够产生相对位移从而进行塑性耗能,钢梁腹板处的抗剪螺栓可在连接槽钢的长圆孔中滑动,梁柱节点核心区未出现剪切变形;在设计层间位移角为0.04 rad的循环结束时,节点残余变形仅为0.0049 rad,且梁柱构件在试验过程中未出现屈服,节点具有良好的自复位能力和可修复性;节点的初始转动刚度和极限弯矩均小于普通抗弯钢框架梁柱节点,但其拥有良好的转动能力,最大层间位移角为0.05 rad,满足节点的变形设计要求。

关键词：可恢复功能抗震结构自复位形状记忆合金 U形阻尼器拟静力试验超弹性抗震性能