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固定时间收敛的空空导弹直接力/气动力复合控制

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哈尔滨工业大学学报 2019年第9期51卷 29-34,42页

作者：刘祥李爱军郭永王硕王长青西北工业大学自动化学院西安710129 北京宇航系统工程研究所北京100076

针对带有直接力/气动力复合控制系统的空空导弹控制律设计问题,提出了一种基于固定时间收敛的滑模控制理论和动态控制分配技术的复合控制策略.首先,根据导弹纵向运动模型设计一种固定时间收敛的滑模控制器,获得建立导弹过载所需要的虚... 详细信息

针对带有直接力/气动力复合控制系统的空空导弹控制律设计问题,提出了一种基于固定时间收敛的滑模控制理论和动态控制分配技术的复合控制策略.首先,根据导弹纵向运动模型设计一种固定时间收敛的滑模控制器,获得建立导弹过载所需要的虚拟控制力矩,并实现过载跟踪误差在指定时间内收敛;其次采用动态控制分配技术将期望控制力矩分别映射到气动力和直接力装置;然后,通过李雅普诺夫理论证明了系统是固定时间收敛的,可以快速收敛到平衡点;最后通过数字仿真验证了所设计复合控制策略的有效性和可实现性.

关键词：复合控制策略直接力固定时间收敛动态控制分配滑模控制

固定时间收敛的再入飞行器全局滑模跟踪制导律

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宇航学报 2017年第3期38卷 296-303页

作者：王伯平王亮盛永智空军航空大学航空理论系长春130022 北京理工大学自动化学院北京100081

针对再入飞行器模型强非线性、强耦合、快时变和不确定性的特点,以及再入飞行过程中复杂多变的飞行环境,本文提出了一种具有强鲁棒性的全局滑模跟踪制导律设计方法。首先,给出存在干扰的无动力飞行三自由度再入制导模型,以采用经度作为... 详细信息

针对再入飞行器模型强非线性、强耦合、快时变和不确定性的特点,以及再入飞行过程中复杂多变的飞行环境,本文提出了一种具有强鲁棒性的全局滑模跟踪制导律设计方法。首先,给出存在干扰的无动力飞行三自由度再入制导模型,以采用经度作为标准参考轨迹的插值因变量为例,将三变量的轨迹跟踪任务转化为对高度和纬度的二个变量的跟踪;然后提出了一种固定时间收敛的全局滑模跟踪制导律,可实现对参考轨迹的鲁棒跟踪,且可保证轨迹跟踪误差在设定的时刻收敛;最后通过对再入飞行器的仿真研究,验证所设计轨迹跟踪制导算法的有效性。

关键词：再入飞行器轨迹跟踪全局滑模固定时间收敛

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一种固定时间收敛模型参考终端滑模控制方法

自动化学报 2022年第3期48卷 712-723页

作者：张骁骏袁夏明王向阳朱纪洪李春文清华大学自动化系北京100084 清华大学计算机科学与技术系北京100084 清华大学精密仪器系北京100084

针对一类具有模型不确定性和外部扰动的时变非线性系统,基于模型参考控制方法,设计了具有固定时间收敛特性的终端滑模控制器.首先,提出一种带有输入饱和限幅和补偿信号滤波的模型参考控制结构;然后针对广义误差信号,采用新型终端滑模面... 详细信息

针对一类具有模型不确定性和外部扰动的时变非线性系统,基于模型参考控制方法,设计了具有固定时间收敛特性的终端滑模控制器.首先,提出一种带有输入饱和限幅和补偿信号滤波的模型参考控制结构;然后针对广义误差信号,采用新型终端滑模面设计了补偿控制器,较好地平衡靠近和远离平衡点的收敛速度.基于李雅普诺夫方法证明了闭环系统的稳定性和固定时间收敛特性,并给出了收敛时间上界.最后将该方法应用到含有极限环的非线性系统跟踪控制中,仿真结果验证了该方法的有效性.

关键词：固定时间收敛模型参考控制终端滑模控制时变非线性系统

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固定时间收敛的分布式算法研究

固定时间收敛的分布式算法研究

作者：李书伶桂林理工大学

学位级别：硕士

随着计算机和互联网的广泛使用,数据呈爆炸式增长,大数据时代已经到来。如何快速有效地实现数据的采集、存储和计算成为各行各业亟待解决的问题。因为数据种类繁多,规模巨大,人们使用传统的集中式方法处理数据时,易出现单机无法集中存... 详细信息

随着计算机和互联网的广泛使用,数据呈爆炸式增长,大数据时代已经到来。如何快速有效地实现数据的采集、存储和计算成为各行各业亟待解决的问题。因为数据种类繁多,规模巨大,人们使用传统的集中式方法处理数据时,易出现单机无法集中存储和计算所有数据、训练的时间过长、数据被泄露等问题。为克服集中式方法的缺点,多级协作的分布式方法应运而生。由于现存的大多数分布式算法只能达到渐进收敛和指数收敛,可能会耗费较长时间并且浪费通信资源,研究能减少时长消耗的分布式方法具有重要意义。本文主要研究引入固定时间稳定性理论的分布式算法,通过加快收敛速度减少计算和通信资源浪费。首先,针对线性代数方程组的求解问题,提出一个固定时间收敛的分布式零梯度和最小二乘算法。很多工程问题可以被看作是寻找一组线性方程组的解,但这些问题可能呈现物理、地理或逻辑上是分布的,因此需要在分布式环境下寻找解决方法。本文在固定无向的网络拓扑结构情况下,先将线性方程组的最小二乘问题转化为适合多智能体系统分布式求解的形式,然后将固定时间稳定性理论引入零梯度和算法,得到固定时间收敛的分布式零梯度和最小二乘算法,其初始条件只依赖于设置的参数。再通过Lyapunov方法证明了该算法的收敛性。最后通过仿真实验,验证了该算法的有效性。其次,针对随机配置网络的权重学习问题,本文提出两种分布式学习算法:第一种方法是结合有限时间一致性理论和牛顿法提出有限时间收敛的分布式学习算法;第二种方法则是引入固定时间稳定性理论提出固定时间收敛的分布式学习算法。大规模的数据集可能分布式储存在多个随机配置网络中,在没有任何融合中心的情况下,需要能在一定时间内高效安全地获得最优权重的分布式算法。这两种算法的核心思想都是使用随机配置方案随机选择输入权重和偏差,然后在一定的时间内在本地进行计算并与邻居智能体进行信息交换得到一致最优的输出权重。最后通过仿真实验,验证了这两种算法的有效性。

关键词：固定时间收敛分布式优化最小二乘算法分布式学习随机配置网络

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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带攻击角约束的抗饱和固定时间收敛制导律

火力与指挥控制 2023年第3期48卷 179-184页

作者：李晓静马建伟高计委河南科技大学信息工程学院河南洛阳471023

针对传统固定时间终端滑模制导方法在末制导中存在的奇异性、收敛速度慢以及加速度受约束问题,提出一种考虑攻击角、加速度约束的快速非奇异固定时间滑模制导律。利用终端滑模方法,构造快速收敛的新型非奇异终端滑模面,保证视线角、视... 详细信息

针对传统固定时间终端滑模制导方法在末制导中存在的奇异性、收敛速度慢以及加速度受约束问题,提出一种考虑攻击角、加速度约束的快速非奇异固定时间滑模制导律。利用终端滑模方法,构造快速收敛的新型非奇异终端滑模面,保证视线角、视线角速率在满足加速度约束的同时,能够在给定的固定时间内快速收敛至期望值,收敛时间上界独立于系统的初始状态。通过构造趋近律来设计新型固定时间制导律,并利用Lyapunov稳定性理论,对所设计的制导律进行理论分析与证明。最后通过仿真,验证了所设计制导律与其他固定时间收敛制导律相比,具有较快的收敛速度。

关键词：攻击角约束输入饱和固定时间收敛非奇异终端滑模

带攻击角度约束的非奇异终端滑模固定时间收敛制导律

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控制与决策 2020年第2期35卷 474-482页

作者：李晓宝张友安鲍虎赵国荣海军航空大学航空基础学院烟台264001 烟台南山学院电气与电子工程系烟台265713 烟台南山学院航空学院烟台265713 海军航空大学参谋部烟台264001

针对拦截机动目标的末制导问题,设计一种带攻击角度约束的末制导律.该制导律构造一种新型的固定时间收敛非奇异终端滑模面,能够在解决终端滑模面奇异性问题的同时使得滑模面、弹目视线角和弹目视线角速率在固定时间内收敛,保证收敛时间... 详细信息

针对拦截机动目标的末制导问题,设计一种带攻击角度约束的末制导律.该制导律构造一种新型的固定时间收敛非奇异终端滑模面,能够在解决终端滑模面奇异性问题的同时使得滑模面、弹目视线角和弹目视线角速率在固定时间内收敛,保证收敛时间的上界是独立于弹目初始条件,可以被预先设定的.与传统的固定时间收敛控制相比,该制导律通过调节滑膜面和弹目视线角误差的趋近律指数使得制导系统收敛速率更快.同时,针对目标机动引起的未知扰动,引入一种扩张状态观测器进行估计,能够增强制导系统的鲁棒性,避免震颤现象的发生.最后,通过仿真实验验证所提出制导律能够以不同的攻击角度对机动目标进行有效拦截,且与其他制导律相比,所提出的制导律使得制导系统收敛更快,导弹拦截时间更短,拦截精度更高.

关键词：制导律攻击角度约束非奇异终端滑模固定时间收敛扩张状态观测器机动目标

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一阶不确定系统的固定时间收敛扰动观测器

控制与决策 2019年第5期34卷 917-926页

作者：杨峰韦常柱吴荣崔乃刚哈尔滨工业大学航天工程系哈尔滨150001

针对一阶不确定系统中集总扰动的快速估计问题,基于误差放大策略和双极限齐次估计理论设计非递归形式的固定时间收敛扰动观测器,并提出利用幂次函数非线性特性削弱输入信号噪声影响的改进方案.误差放大策略是一种特殊的高增益方法,能够... 详细信息

针对一阶不确定系统中集总扰动的快速估计问题,基于误差放大策略和双极限齐次估计理论设计非递归形式的固定时间收敛扰动观测器,并提出利用幂次函数非线性特性削弱输入信号噪声影响的改进方案.误差放大策略是一种特殊的高增益方法,能够实现修正项中幂次函数支配范围的扩张,进一步提升观测器的收敛速度,并简化参数调试过程;合理选择误差放大系数并忽略修正项中的低阶幂次项,能够简化扰动观测器结构并增强对测量噪声的抑制能力.另外,以广义超螺旋算法为基础,构建固定时间收敛鲁棒扰动观测器.最后,在理论证明分析的基础上,针对是否存在测量噪声的两种情况,对所介绍的3种扰动观测器和一种扩张状态观测器进行对比仿真分析,并总结各类扰动观测器的特点和适用性.

关键词：非线性不确定性加权齐次性固定时间收敛扰动观测器测量噪声

自适应非奇异快速终端滑模固定时间收敛制导律

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北京航空航天大学学报 2019年第6期45卷 1059-1070页

作者：赵国荣李晓宝刘帅韩旭海军航空大学参谋部烟台264001 海军航空大学岸防兵学院烟台264001

针对机动目标的末制导拦截问题,设计了一种带攻击角度约束的非奇异快速终端滑模固定时间收敛制导律。与有限时间收敛终端滑模制导律相比,所提制导律能够确保弹目视线(LOS)角和弹目视线角速率在固定时间内是收敛的,并且收敛时间是独立于... 详细信息

针对机动目标的末制导拦截问题,设计了一种带攻击角度约束的非奇异快速终端滑模固定时间收敛制导律。与有限时间收敛终端滑模制导律相比,所提制导律能够确保弹目视线(LOS)角和弹目视线角速率在固定时间内是收敛的,并且收敛时间是独立于制导系统初始条件的,可以根据制导律参数预先给定。构造了一种新型的非奇异快速终端滑模面,有效解决了奇异性问题,同时通过合理地改变滑模面与弹目视线角跟踪误差的趋近律指数,使得制导系统比现有的固定时间收敛控制具有更快的收敛速率。此外,设计了一种自适应律,针对目标机动引起的未知扰动进行估计,使得制导律的设计无需预先知道任何关于目标机动的信息。通过仿真实验验证了所提制导律能够使导弹成功拦截机动目标,并且与现有制导律相比,具有更快的系统收敛速率、更高的拦截精度及更短的拦截时间。

关键词：制导律攻击角度约束自适应控制固定时间收敛非奇异快速终端滑模

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漂浮基空间机器人固定时间收敛主动容错控制

福州大学学报（自然科学版） 2022年第5期50卷 650-657页

作者：汤万兴艾海平陈力福州大学机械工程及自动化学院福建福州350108 江西理工大学能源与机械工程学院江西南昌330013

针对载体位置不控、姿态受控的空间机器人存在执行机构失效及偏置故障的轨迹跟踪问题,设计基于固定时间收敛的主动容错滑模控制算法.首先结合拉格朗日法推导出包含力矩偏置及力矩失效故障的空间机器人系统动力学方程;其次,为消除故障对... 详细信息

针对载体位置不控、姿态受控的空间机器人存在执行机构失效及偏置故障的轨迹跟踪问题,设计基于固定时间收敛的主动容错滑模控制算法.首先结合拉格朗日法推导出包含力矩偏置及力矩失效故障的空间机器人系统动力学方程;其次,为消除故障对系统稳定性的影响,引入扩张状态观测器以实现对故障的动态观测,并在此基础上设计基于固定时间收敛滑模控制器以实现主动容错控制;最后进行仿真验算.结果表明,所提方法的收敛时间与系统初始状态无关,仅需调节控制参数即可保证系统轨迹在固定时间内收敛.同时,该算法可对故障进行精确观测,并在失效故障和偏置故障发生时保证系统轨迹精确跟踪及稳定控制,相较于其他算法收敛时间更短、稳态误差更小、拥有出色的故障观测能力和更强的容错控制能力.

关键词：漂浮基空间机器人力矩偏置力矩失效主动容错控制固定时间收敛观测器