检索结果-南通市图书馆

作者：苑晓婷哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

受有限设计寿命和复杂空间环境的影响,在轨航天器都将面临退化、失效,甚至废弃的风险,这不仅造成重大经济损失,还会给正常运行的航天器带来安全威胁。本文考虑对一个在轨失效的非合作目标完成交会与近场操作任务,该类航天器不具备姿轨... 详细信息

受有限设计寿命和复杂空间环境的影响,在轨航天器都将面临退化、失效,甚至废弃的风险,这不仅造成重大经济损失,还会给正常运行的航天器带来安全威胁。本文考虑对一个在轨失效的非合作目标完成交会与近场操作任务,该类航天器不具备姿轨控制和信息交互能力,受外界干扰力矩的影响,可能处于翻滚运动状态。正是由于目标卫星可能存在不规则运动,了解这一复杂的动力系统的固有能力和设计一个稳定的制导控制策略是非常重要的,因为服务航天器的性能和完成任务的质量与其有效性息息相关。针对前述任务场景的特点,本文主要有如下内容:针对服务航天器抵近一个正在翻滚的目标航天器的运动场景,给出了在该场景下建立运动模型的坐标系的定义,同时为避免卫星机动过程中出现大姿态角导致的奇异现象,提高求解速度,考虑采用修正的罗德里格参数（MRP）表示姿态运动方程,最后考虑耦合项,推导出目标翻滚状态下的两航天器的相对位姿运动模型。对可达集的概念及现有的可达集问题的求解方法展开讨论,解决了寻找交会机动可行初始条件的问题,并给出可视化位置集和姿态集的不同方法。将可达集问题与最优控制问题相结合,选择Radau伪谱法求解时间最优的路径规划问题。根据问题难易程度,首先考虑目标航天器在圆形轨道上自旋运动,简化了与目标航天器交会的动力学模型,将复杂非线性系统分解为平移子系统和转动子系统,对可达集分别进行独立研究。最后考虑目标航天器进行翻滚运动,讨论了一个高维非线性动力系统的可达集问题。由前文对系统进行的可达集分析,确定在给定时间范围机动是否可行,若可行则利用模型预测控制框架讨论该问题的实际应用,设计了一种稳定的反馈控制律。首先将相对运动数学模型线性化并离散化,通过滚动优化求解最优控制问题对航天器进行控制。再依据实际情况,考虑碰撞约束,以提高安全性,并与最优控制下规划的轨迹进行比较,验证该控制律的有效性、安全性。

关键词：交会与近场操作时间最优控制可达集分析模型预测控制

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基于可达集的无人机低空飞行冲突解脱算法

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北京航空航天大学学报 2023年第7期49卷 1813-1827页

作者：杨建航张福彪王江北京理工大学宇航学院北京100081 无人机自主控制技术北京重点实验室北京100081

针对无人空中交通管理(UTM)中的冲突解脱问题,提出了以可达集分析为基础的实时避撞算法。该算法可用于城市低空环境中的密集交通流空域,保证无人机(UAV)飞行过程的安全性。基于相对运动的概念,通过分析平面空域中的飞行博弈问题对避撞... 详细信息

针对无人空中交通管理(UTM)中的冲突解脱问题,提出了以可达集分析为基础的实时避撞算法。该算法可用于城市低空环境中的密集交通流空域,保证无人机(UAV)飞行过程的安全性。基于相对运动的概念,通过分析平面空域中的飞行博弈问题对避撞系统进行建模,同时利用水平集方法和最优控制理论对无人机的可达集进行分析和计算,使用机载传感器获取无人机与周围物体的信息,为每架无人机提供新的避撞策略。通过3种不同空域环境的飞行案例进行仿真实验,验证了该策略不仅可以得到平滑的飞行路径,实时安全地解决冲突解脱问题,而且针对合作/非合作目标均有效。

关键词：无人空中交通管理冲突解脱城市低空环境可达集分析避撞策略平面空域

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基于可达集的自主车辆超车决策

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黑龙江科学 2023年第14期14卷 14-18页

作者：韩文奇杨旭校艳党薪艳钟帅西安交通工程学院西安710300

车辆在自主驾驶中会遇到随机障碍物,存在无法识别问题,且自主驾驶的安全性验证模型大多为单个目标,导致自主驾驶车辆系统的适应性能力不高。将哈密顿雅可比方程与可达集分析方法相结合,提出在自主驾驶超车决策模型中对即将进行超车的车... 详细信息

车辆在自主驾驶中会遇到随机障碍物,存在无法识别问题,且自主驾驶的安全性验证模型大多为单个目标,导致自主驾驶车辆系统的适应性能力不高。将哈密顿雅可比方程与可达集分析方法相结合,提出在自主驾驶超车决策模型中对即将进行超车的车辆同向道增加一辆目标车辆及反向车道增加一辆目标车辆的方法,以可达集为约束条件改进模型,得出自主驾驶车辆与目标车辆在任何环境下的行为。采用水平集等方法来描述自主驾驶车辆的超车过程,结合自主驾驶车辆在不同环境下可能会发生的不同运行状态,引入曲线道路下车辆行驶过程,得出车辆行驶的特性曲线函数及自主驾驶车辆在不同行驶状态的下可达集变化。结果表明,此方法在交通堵塞道路及超车环境下,能够评估自主驾驶车辆的安全性,为车辆的智能驾驶决策提供参考。

关键词：安全性验证智能驾驶可达集分析自主驾驶超车决策

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函数区间观测器的设计方法及其在故障诊断中的应用研究

函数区间观测器的设计方法及其在故障诊断中的应用研究

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作者：车浩池苏州大学

学位级别：硕士

近些年来,函数区间观测器设计问题逐渐成为控制理论的一个重要课题。与一般的区间观测器不同,函数区间观测器只重构状态变量的线性函数,这种特殊的观测器结构可以降低传统观测器的阶数和复杂度。目前,函数区间观测器所针对的系统只是一... 详细信息

近些年来,函数区间观测器设计问题逐渐成为控制理论的一个重要课题。与一般的区间观测器不同,函数区间观测器只重构状态变量的线性函数,这种特殊的观测器结构可以降低传统观测器的阶数和复杂度。目前,函数区间观测器所针对的系统只是一般的线性系统,并且设计方法约束较多,估计精度较差。本文将函数区间观测器推广到更加复杂的系统中,并且不断改进观测器的设计方法,力求达到更优的观测精度和更少的观测器设计约束。另一方面,由于区间观测器在故障诊断中的一些潜在优势,越来越多的研究者将区间观测器应用到故障诊断问题中。本文将函数区间观测器的研究成果应用到故障诊断中,通过观测精度更好的函数区间观测器进一步提高残差区间对故障的灵敏性。主要工作如下:研究了一般线性系统的函数区间观测器的设计问题。本章提供了两种设计函数区间观测器的思路。第一种方法在单调系统理论的基础上构造了类Luenberger函数区间观测器。第二种方法则是利用集员估计中的中心对称多胞体法来设计函数区间观测器。通过仿真对比发现,中心对称多胞体法不仅提高了观测器估计精度还减少观测器设计时的约束条件。研究了广义切换系统函数区间观测器的设计方法。本文将可达集分析与H技术相结合,提出一种新型的切换函数区间观测器设计方法。此外,该部分还详细讨论了现有方法、中心对称多胞体方法和可达集分析之间的关系,并将上述方法应用到一个实例中进行比较,验证了上述方法的正确性。研究了异步切换下切换系统的函数区间估计问题。首先针对切换系统切换信号与观测器切换信号相异的情况下设计出一个抗干扰的函数观测器,并且将原系统与误差系统进行耦合来分析观测器性质,再利用可达集分析方法估计系统的上下界。并且,本文将该方法与先前的工作进行了比较,发现该方法能够进一步地改善函数区间观测器的估计精度。鉴于上述已有的成果,研究了切换系统传感器故障的故障检测与故障估计问题。首先利用函数区间观测器对系统输出进行估计,得出残差,并设计故障检测策略。检测出故障之后,本文将传感器故障视作可观测的增广变量,将原系统转化成广义系统,再利用函数区间观测器对故障进行估计。此外,该部分还将本文的方法与当前的故障诊断方法进行了比较,进一步说明了所提方法在故障诊断方面的优越性。

关键词：函数区间观测器 H∞技术中心对称多胞体可达集分析故障诊断

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