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挠性航天器的鲁棒多目标姿态控制器设计

宇航学报 2011年第11期32卷 2326-2332页

作者：张龙段广仁哈尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心哈尔滨150001

航天器挠性附件的振动难以直接测量且对航天器的姿态控制精度产生不利影响。为解决这一问题,提出一种基于观测器的鲁棒多目标姿态控制系统设计方法,借助特征结构配置的参数化方法,给出了含有自由参向量的控制器以及观测器的完整参数化... 详细信息

航天器挠性附件的振动难以直接测量且对航天器的姿态控制精度产生不利影响。为解决这一问题,提出一种基于观测器的鲁棒多目标姿态控制系统设计方法,借助特征结构配置的参数化方法,给出了含有自由参向量的控制器以及观测器的完整参数化形式。通过对自由参向量的多目标优化选取,使控制系统具有良好的鲁棒性和干扰抑制能力,并避免了控制输出饱和现象的发生。对一个挠性航天器的设计实例表明了方法的有效性。

关键词：挠性航天器姿态控制器振动抑制参数化多目标设计

基于相似反对称结构的大角度机动姿态控制器设计

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宇航学报 2009年第3期30卷 1017-1023页

作者：刘宜成张涛宋靖雁梁斌清华大学自动化系北京100084

针对航天器在大角度机动模式下的姿态控制问题。提出两种以相似反对称非线性结构作为期望闭环系统结构的姿态控制器设计方法。第一种方法是一种直接构造方法,其关键思想是利用运动学子系统的零输入稳定性,使设计一步完成,而且得到的控... 详细信息

针对航天器在大角度机动模式下的姿态控制问题。提出两种以相似反对称非线性结构作为期望闭环系统结构的姿态控制器设计方法。第一种方法是一种直接构造方法,其关键思想是利用运动学子系统的零输入稳定性,使设计一步完成,而且得到的控制器具有简单的结构。在第二种方法中,姿态误差的积分变量被引入姿态运动模型中,然后进行面向系统结构的逆推设计,得到含有积分作用的姿态控制器,与常规逆推设计的姿态控制器相比,设计过程较简单。仿真结果表明了设计方法的有效性。

关键词：相似反对称结构姿态控制器大角度机动逆推直接构造

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树障清理空中机器人的姿态控制器设计

仪器仪表学报 2019年第6期40卷 247-256页

作者：王少辉杨忠张秋雁许昌亮徐浩徐向荣南京航空航天大学自动化学院南京211106 贵州电网有限责任公司电力科学研究院贵阳55000 安徽工业大学机械工程学院马鞍山243032

以一种用于对高压线路附近的树障进行清理的树障清理空中机器人为研究对象,分析其姿态控制问题。首先,建立了具有新型结构的树障清理空中机器人的姿态动力学模型和控制分配矩阵。然后,为了克服惯性矩阵的不确定性,采用滑模方法设计姿态... 详细信息

以一种用于对高压线路附近的树障进行清理的树障清理空中机器人为研究对象,分析其姿态控制问题。首先,建立了具有新型结构的树障清理空中机器人的姿态动力学模型和控制分配矩阵。然后,为了克服惯性矩阵的不确定性,采用滑模方法设计姿态控制器;同时,引入非线性函数来改进传统的边界层法以提高控制器性能;接着提出了一种切换控制分配矩阵的方法来解决空中机器人在切割作业过程中的动力学模型变化的问题。最后,在仿真平台上实现了上述控制器。实验结果表明,本滑模控制器具有良好的姿态控制性能,能有效克服机体惯量的不确定性;通过切换控制分配矩阵实现了空中机器人在切割作业过程中的姿态稳定。

关键词：空中机器人树障清理姿态控制器滑模控制分配

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无人直升机舰面起降鲁棒姿态控制器设计

机械与电子 2023年第12期41卷 74-80页

作者：姚志豪祖家奎叶晓宇刘世龙南京航空航天大学自动化学院江苏南京211106

针对无人直升机舰面起降任务中的姿态控制器展开研究,首先对舰载无人直升机在起降任务过程中特有的舰尾流干扰进行数学建模,并建立无人直升机与舰尾流的一体化模型,分析舰尾流对无人直升机航姿状态的影响;并采用基于改进线性自抗扰控制... 详细信息

针对无人直升机舰面起降任务中的姿态控制器展开研究,首先对舰载无人直升机在起降任务过程中特有的舰尾流干扰进行数学建模,并建立无人直升机与舰尾流的一体化模型,分析舰尾流对无人直升机航姿状态的影响;并采用基于改进线性自抗扰控制理论设计无人直升机鲁棒姿态控制器,实现姿态角的快速跟踪和舰尾流干扰抑制补偿;最后将所设计的鲁棒姿态控制器与常规PID控制器在干扰下的控制结果进行对比分析。对比验证结果表明,所设计的姿态控制器有更好的鲁棒性,可以满足舰载无人直升机在起降特殊工作环境的技术需求。

关键词：舰载无人直升机舰尾流线性自抗扰姿态控制器

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一种多旋翼无人机自抗扰姿态控制器

现代计算机 2022年第8期28卷 93-99页

作者：任开众徐胜苏成悦陈元电广东工业大学信息工程学院广州510006 广东工业大学物理与光电工程学院广州510006

为提高多旋翼无人机姿态控制器的鲁棒性和调参简易性,提出了一种自适应调参的无人机自抗扰姿态控制器。采用一阶惯性模型、扩张状态观测器和四阶线性微分跟踪器来设计反步姿态控制律。仿真和实际飞行结果表明,控制器大多数情况下只需调... 详细信息

为提高多旋翼无人机姿态控制器的鲁棒性和调参简易性,提出了一种自适应调参的无人机自抗扰姿态控制器。采用一阶惯性模型、扩张状态观测器和四阶线性微分跟踪器来设计反步姿态控制律。仿真和实际飞行结果表明,控制器大多数情况下只需调节b参数,初始控制b参数比实际参数大10倍都不会导致姿态控制发散,证明了此姿态控制器的鲁棒性和实用性。

关键词：多旋翼无人机姿态控制器自抗扰控制

基于运动微分方程的搬运机器人姿态控制器设计

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机械与电子 2023年第3期41卷 50-54页

作者：董慧张华西安明德理工学院陕西西安710124

搬运机器人在工作过程受到外界环境干扰的影响,姿态难以平衡,为此设计一种基于运动微分方程的机器人姿态控制器。根据机器人两轴之间的约束关系计算角速度和线速度,构建动力学模型;从运动控制、状态监测等分析控制器功能需求,将硬件部... 详细信息

搬运机器人在工作过程受到外界环境干扰的影响,姿态难以平衡,为此设计一种基于运动微分方程的机器人姿态控制器。根据机器人两轴之间的约束关系计算角速度和线速度,构建动力学模型;从运动控制、状态监测等分析控制器功能需求,将硬件部分分为主控芯片、姿态检测和电机驱动等模块,选择适宜的芯片和传感器,满足抗干扰要求;利用运动微分方程确定机器人的可行姿态,形成姿态约束;采用遗传算法选择最优个体,多次迭代后获取最佳姿态控制参数,实现自动控制。实验结果表明,该控制器能够保证机器人搬运过程中具有较强的自平衡能力,在外界环境干扰下,控制器仍能确保机器人姿态快速恢复平稳。

关键词：运动微分方程搬运机器人姿态控制器动力学模型遗传算法

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基于DDQN的运载火箭姿态控制器参数设计

航天控制 2020年第4期38卷 3-8页

作者：黄旭柳嘉润骆无意北京航天自动控制研究所北京100854 宇航智能控制技术国家级重点实验室北京100854

探索了利用深度强化学习算法训练智能体,以代替人类工程师进行火箭姿态控制器参数的离线设计方案。建立了多特征秒的火箭频域分析模型,选定了设计参数。选择深度强化学习算法中的双深度Q学习(Double Deep Q Network,DDQN)算法,通过记忆... 详细信息

探索了利用深度强化学习算法训练智能体,以代替人类工程师进行火箭姿态控制器参数的离线设计方案。建立了多特征秒的火箭频域分析模型,选定了设计参数。选择深度强化学习算法中的双深度Q学习(Double Deep Q Network,DDQN)算法,通过记忆回放和时间差分迭代的方式让智能体在与环境交互过程中不断学习。设计了对应的马尔科夫决策过程模型,进行了智能体的训练和前向测试。结果说明该方法对于运载火箭姿控设计具有一定参考价值。

关键词：深度强化学习姿态控制器频域分析参数设计

一种基于模糊控制的直升机姿态控制器设计方法

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南京航空航天大学学报 2003年第3期35卷 258-263页

作者：宋彦国张呈林南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家重点实验室南京210016

研究了直升机姿态模糊控制技术。首先将专家知识和训练数据相结合生成了直升机的前置模糊姿态控制器。由于模糊控制所固有的不精确性 ,以及直升机的飞行状态多变 ,前置模糊姿态控制器无法对直升机进行精确控制 ,本文提出利用另一个在线... 详细信息

研究了直升机姿态模糊控制技术。首先将专家知识和训练数据相结合生成了直升机的前置模糊姿态控制器。由于模糊控制所固有的不精确性 ,以及直升机的飞行状态多变 ,前置模糊姿态控制器无法对直升机进行精确控制 ,本文提出利用另一个在线自适应模糊控制器补偿控制误差。自适应模糊控制器的自适应学习算法通过李亚普诺夫稳定性分析得到 ,从而也保证了整个系统的稳定性。

关键词：模糊控制直升机姿态控制器设计方法自适应控制

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基于模糊PID的无人机姿态控制器的设计

弹箭与制导学报 2015年第1期35卷 9-11,18页

作者：陈鹏段凤阳张庆杰郑志成肖伟空军航空大学飞行器控制系长春130022

针对某型无人机控制器在非线性条件下动态性能欠佳的问题,把容易实现、鲁棒性好的PID控制法与智能模糊控制算法结合,设计出自适应模糊PID无人机姿态控制器。针对隶属度函数过度依赖专家经验的问题,运用遗传算法来优化隶属度函数,使控制... 详细信息

针对某型无人机控制器在非线性条件下动态性能欠佳的问题,把容易实现、鲁棒性好的PID控制法与智能模糊控制算法结合,设计出自适应模糊PID无人机姿态控制器。针对隶属度函数过度依赖专家经验的问题,运用遗传算法来优化隶属度函数,使控制效果达到优化。经过仿真验证,所设计的控制器不但有PID控制精度高、易于实现的优点,还有模糊控制器超调小、动态响应快等优点,并且提高了跟踪和抗干扰性能,可以完成准确快速的姿态控制。

关键词：模糊PID 无人机姿态控制器优化隶属函数