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大气层内动力下降段的组合干扰补偿制导

航空学报 2023年第23期44卷 156-171页

作者：陈星伦张冉张晓燕北京航空航天大学宇航学院北京100191 中国科学院数学与系统科学研究院系统控制重点实验室北京100190 中国科学院大学数学科学学院北京100049

可重复使用运载火箭在大气层内的回收着陆依靠气动力和推力完成高精度的定点垂直软着陆。在动力下降段,存在推力偏差、气动模型偏差和风扰动等各种干扰,将降低终端着陆精度并影响性能指标,使制导系统面临抗干扰的难题。为解决该难题,提... 详细信息

可重复使用运载火箭在大气层内的回收着陆依靠气动力和推力完成高精度的定点垂直软着陆。在动力下降段,存在推力偏差、气动模型偏差和风扰动等各种干扰,将降低终端着陆精度并影响性能指标,使制导系统面临抗干扰的难题。为解决该难题,提出了一种组合干扰补偿制导方法,根据干扰是否可建模描述,将干扰分为可模型化的干扰和不可模型化的干扰,分别对这2类干扰进行处理。可模型化的干扰是指可以用模型描述的干扰,考虑将其用于最优制导中来提升性能指标;不可模型化的干扰是指难以用模型描述的干扰,考虑仅实时补偿其对终端约束的不利影响。在组合干扰补偿制导框架中,首先,设计了干扰估计器,用于对2类干扰进行实时估计;然后,设计了邻近最优干扰补偿制导算法,利用可模型化的干扰的估计值对最优制导指令进行实时修正补偿,在保证终端约束条件的前提下,利用可模型化的干扰提升性能指标;最后,设计了终端不变性干扰补偿制导算法,通过计算不可模型化的干扰引起的终端约束摄动,实时补偿不可模型化的干扰对终端约束的不利影响来保证终端不变性。仿真结果表明,所提出的组合干扰补偿制导方法能够在保证终端着陆精度的同时提升性能指标,同时对各种干扰具有较强的鲁棒性。

关键词：可重复使用运载火箭动力下降干扰补偿邻近最优制导终端不变性

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基于干扰补偿和自适应阈值的鲁棒故障检测

控制理论与应用 2000年第2期17卷 235-239页

作者：董选明谭民裘丽华王占林中国科学院自动化研究所北京100080 北京航空航天大学自动控制系北京100083

研究某实物液压舵机的鲁棒故障检测 .基于简化模型观测器产生检测残差 .通过提出的干扰补偿方法和自适应阈值来提高检测系统的鲁棒性和敏感性 .仿真表明 ,该方法能快速有效地检测出舵机的小幅值突变故障和早期缓变故障 .

关键词：鲁棒控制检测自适应阈值干扰补偿液压舵机

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基于干扰补偿的车载平台快速调平控制技术

北京航空航天大学学报 2023年第6期49卷 1495-1503页

作者：周伯俊于传强谭立龙刘志浩柯冰火箭军工程大学导弹工程学院西安710025 火箭军装备部北京100085

围绕车载平台重载工况下的快速调平需求,针对传统液压调平缸在大负载工况下调平精度不高的问题,采用电动缸使调平过程中由支腿变形产生的误差可以精确计算,提出了基于干扰补偿的车载平台快速调平控制策略。分析了4支点调平工况下的支腿... 详细信息

围绕车载平台重载工况下的快速调平需求,针对传统液压调平缸在大负载工况下调平精度不高的问题,采用电动缸使调平过程中由支腿变形产生的误差可以精确计算,提出了基于干扰补偿的车载平台快速调平控制策略。分析了4支点调平工况下的支腿缸负载特性,建立了电动缸形变误差模型,采用干扰补偿反馈方法修正调平误差,利用AMESim和MATLAB/Simulink软件对调平系统进行联合仿真验证,并搭建实验样机进行实验验证。结果表明:基于机械变形干扰补偿的4支点调平控制方法能使调平精度提高25%,调平时间缩短71.4%,使大负载大倾角情况下的车载平台在10 s内完成快速调平。

关键词：车载平台电动缸干扰补偿联合仿真快速调平

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奇异系统中的未知干扰补偿

自动化学报 1994年第2期20卷 231-234页

作者：谭华林杨成梧南京理工大学动力工程学院

本文讨论奇异系统的干扰补偿问题，分别给出了通过奇异动态补偿器和正常动态补偿器进行干扰补偿的条件，并给出了设计算法．

关键词：奇异系统干扰补偿稳定性

RBF网络干扰补偿的跷跷板系统解耦滑模控制研究

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东北大学学报（自然科学版） 2021年第5期42卷 679-686页

作者：陆志国王世雄林梦磊东北大学机械工程学院与自动化学院辽宁沈阳110819

针对典型的不稳定、高阶次、多变量、强耦合、非线性的跷跷板系统,考虑环境对跷跷板的作用,提出了一种RBF网络干扰补偿解耦滑模控制(RBF-SMC)算法.通过解耦算法对模型进行解耦,并使用RBF神经网络对模型受到的干扰和不确定项自适应逼近补... 详细信息

针对典型的不稳定、高阶次、多变量、强耦合、非线性的跷跷板系统,考虑环境对跷跷板的作用,提出了一种RBF网络干扰补偿解耦滑模控制(RBF-SMC)算法.通过解耦算法对模型进行解耦,并使用RBF神经网络对模型受到的干扰和不确定项自适应逼近补偿,使系统在较小的切换增益下实现较大干扰下的跷跷板平衡控制.在Matlab和Matlab/Adams联合仿真的环境下,对该算法进行了仿真.仿真结果表明,对比传统的SMC算法,在不确定环境下,通过RBF网络对外加干扰、建模误差、模型简化、外部激励、摩擦阻尼等建模不确定性因素进行学习评估,有效地提升了系统抗干扰能力,同时降低了系统的切换增益,并在有限时间内实现了跷跷板的平衡控制.通过仿真实验结果的比较,证明了本文提出算法的有效性与可行性.

关键词：跷跷板系统滑模控制 RBF网络解耦算法干扰补偿

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带卡尔曼估计器的无拖曳卫星干扰补偿控制

哈尔滨工业大学学报 2012年第7期44卷 8-13页

作者：李传江王玉爽马广富张海博哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

为使外界干扰对无拖曳卫星的影响降低,设计了基于卡尔曼滤波的干扰估计器,对实际存在的干扰进行前馈补偿,并基于二次型最优指标设计了最优控制器.首先建立了无拖曳系统位移模式下卫星与质量块的相对轨道动力学模型,然后给出了无拖曳卫... 详细信息

为使外界干扰对无拖曳卫星的影响降低,设计了基于卡尔曼滤波的干扰估计器,对实际存在的干扰进行前馈补偿,并基于二次型最优指标设计了最优控制器.首先建立了无拖曳系统位移模式下卫星与质量块的相对轨道动力学模型,然后给出了无拖曳卫星状态估计的过程,并根据估计得出的状态设计了最优控制器,最后在卡尔曼滤波的基础上,根据得到的估计干扰对实际干扰进行补偿,组成带有前馈回路的控制系统,利用MATLAB/Simulink软件进行仿真.仿真结果表明,带有干扰补偿的最优控制器能对外界干扰进行有效地抑制,从而满足了无拖曳卫星的控制精度要求.

关键词：无拖曳卫星卡尔曼估计器最优控制干扰补偿

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带干扰补偿的转台模糊滑模控制

电机与控制学报 2018年第8期22卷 113-118页

作者：刘慧博刘尚磊北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 内蒙古科技大学信息工程学院内蒙古包头014010

针对包含摩擦力矩、建模误差等不确定性的转台系统,提出一种带干扰补偿的模糊积分滑模控制策略。首先设计非线性干扰观测器对系统中的复合干扰进行估计,并利用非线性干扰观测器的估计值对系统进行补偿;其次设计具有积分项的滑模切换函数... 详细信息

针对包含摩擦力矩、建模误差等不确定性的转台系统,提出一种带干扰补偿的模糊积分滑模控制策略。首先设计非线性干扰观测器对系统中的复合干扰进行估计,并利用非线性干扰观测器的估计值对系统进行补偿;其次设计具有积分项的滑模切换函数,积分项的引入提高了系统的静态性能,并将切换函数作为输入设计了单输入模糊控制器,有效减少了模糊规则的数量。仿真结果表明,此控制策略提高了系统的控制性能和抗干扰性,同时有效削弱了滑模控制引起的系统"抖振"。

关键词：转台非线性干扰观测器干扰补偿积分滑模控制模糊控制

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基于干扰补偿和微分器的转台反演滑模控制

系统仿真学报 2018年第4期30卷 1593-1600页

作者：刘慧博刘尚磊内蒙古科技大学信息工程学院内蒙古包头014010

针对转台系统中存在的摩擦力矩、建模误差等不确定性,提出了一种基于非线性扩张状态观测器和微分器的反演滑模控制策略。将上述不确定性定义为复合干扰,采用非线性扩张状态观测器进行观测和实时补偿,减小了干扰对系统的影响;利用微分器... 详细信息

针对转台系统中存在的摩擦力矩、建模误差等不确定性,提出了一种基于非线性扩张状态观测器和微分器的反演滑模控制策略。将上述不确定性定义为复合干扰,采用非线性扩张状态观测器进行观测和实时补偿,减小了干扰对系统的影响;利用微分器估计系统的状态变量,避免了差分法引起的噪声放大问题,根据估计的状态设计反演滑模控制器,控制律的设计保证了系统的稳定性和鲁棒性,趋近律的改进以及干扰补偿有效降低了滑模引起的"抖振"。仿真结果表明,该控制策略提高了系统的控制性能和抗干扰性,可以实现转台的高精度控制。

关键词：转台非线性扩张状态观测器干扰补偿微分器反演滑模控制

基于机械飞轮干扰补偿的小卫星自适应滑模变结构姿态控制

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航天控制 2013年第1期31卷 51-57页

作者：杨宁宁杨照华余远金北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 惯性技术重点实验室北京100191 新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京100191

针对机械飞轮内干扰可能导致小卫星姿态控制系统性能下降问题,提出了一种加入机械飞轮干扰补偿的自适应滑模变结构姿态控制方法。本文针对基于机械飞轮的三轴稳定卫星姿态控制系统,首先建立系统详细的数学模型,包括基于机械飞轮的三轴... 详细信息

针对机械飞轮内干扰可能导致小卫星姿态控制系统性能下降问题,提出了一种加入机械飞轮干扰补偿的自适应滑模变结构姿态控制方法。本文针对基于机械飞轮的三轴稳定卫星姿态控制系统,首先建立系统详细的数学模型,包括基于机械飞轮的三轴稳定卫星姿态动力学方程和机械飞轮控制系统模型,然后针对此系统设计了一种基于机械飞轮干扰补偿的自适应滑模变结构控制器,其中通过设计一种状态观测器得到机械飞轮摩擦干扰的估计值,用于对机械飞轮摩擦干扰的补偿,并通过Lyapunov定理证明了此控制律能保证系统的渐近稳定性。最后仿真结果显示,此方法缩短了飞轮转速过零时间,降低了最大的姿态扰动量且提高了卫星姿态控制的精度和稳定度。

关键词：干扰补偿机械飞轮卫星姿态控制滑模变结构