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基于改进线性二次型调节器的近地轨道编队卫星鲁棒控制

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国防科技大学学报 2016年第3期38卷 100-106页

作者：杏建军于洋王祎郑黎明陈子昂中南大学航空航天学院湖南长沙410083

为解决编队卫星在近地空间复杂力学环境特别是地球非球形摄动作用下构型易发散的问题,给出一种基于改进线性二次型调节器的编队卫星构型控制方法。该方法先估计近地空间编队卫星构型设计时由未建模摄动力引起的误差最大有界范围,再利用... 详细信息

为解决编队卫星在近地空间复杂力学环境特别是地球非球形摄动作用下构型易发散的问题,给出一种基于改进线性二次型调节器的编队卫星构型控制方法。该方法先估计近地空间编队卫星构型设计时由未建模摄动力引起的误差最大有界范围,再利用误差最大有界范围的二范数改进经典的线性二次型调节器控制方法,提高经典线性二次型调节器控制器在控制编队卫星构型时的鲁棒性。为评价改进方法的有效性,给出了一种鲁棒性强弱的量化评判标准。仿真结果表明,改进的方法可以大大提高经典线性二次型调节器方法的鲁棒性,增强编队卫星控制方法对各种不确定项的抵御能力。

关键词：编队卫星 J2摄动线性二次型控制鲁棒控制

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线性二次型及模型预测控制编队控制研究

现代防御技术 2021年第1期49卷 47-52页

作者：武梅丽文王晓东宋勋陈燕飞北京电子工程总体研究所北京100854 空军装备部驻北京地区第一军事代表室北京100854

多智能体集群作战是未来战场的重要形式。作为集群作战中的关键技术,编队控制有着广泛的应用。以编队控制律为研究目标,选择2种优化控制方法:线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)方法和模型预测控制(model predictive con... 详细信息

多智能体集群作战是未来战场的重要形式。作为集群作战中的关键技术,编队控制有着广泛的应用。以编队控制律为研究目标,选择2种优化控制方法:线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)方法和模型预测控制(model predictive control,MPC)方法。针对圆形编队轨迹,采用二阶动力学模型,基于相似一致性算法,在二维平面上仿真4个智能体绕轨迹中心旋转的编队运动场景,探究2种优化控制方法仿真效果。结果表明模型预测控制相比线性二次型调节器控制收敛速度更快,控制稳定性更高,侧向误差更小。增加侧向加速度补偿之后编队智能体在模型预测控制的作用下,圆形轨迹侧向追踪误差大幅度降低。

关键词：集群作战编队控制线性二次型控制模型预测控制相似一致性时变编队

一种考虑输入限幅的线性二次型励磁控制设计方法

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电网技术 2000年第10期24卷 1-5页

作者：谢小荣钱骅崔文进韩英铎清华大学电机系北京100084

在输入限幅条件下讨论电力系统励磁控制器的设计问题。基于对线性最优励磁控制器输出越限的原因及其对闭环系统影响的分析 ,提出一种逐段线性二次型控制策略 ,它能保证当系统运行于预定区域内时控制输出不越限 ,而在该区域以外能充分利... 详细信息

在输入限幅条件下讨论电力系统励磁控制器的设计问题。基于对线性最优励磁控制器输出越限的原因及其对闭环系统影响的分析 ,提出一种逐段线性二次型控制策略 ,它能保证当系统运行于预定区域内时控制输出不越限 ,而在该区域以外能充分利用控制作用将其尽快拉入非限幅区。数字仿真表明 ,所设计的控制器能很好地满足系统的暂态和稳态性能要求。

关键词：励磁控制线性二次型控制输入限幅电力系统

用于SC/BA的DC/DC变换器鲁棒建模与控制设计

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电力电子技术 2023年第3期57卷 119-121页

作者：胡伟杨帆彭勇兵全相军国网湖北省电力有限公司电力科学研究院湖北武汉430077 国网天门市供电公司湖北天门431799 东南大学电气工程学院江苏南京210096

超级电容/电池(SC/BA)通常用于可再生能源波动功率的抑制,其一般通过双向DC/DC变换器接入直流系统,并控制直流母线电压的稳定。首先建立了一种新型DC/DC变换器的多胞模型,将SC/BA输入电压波动以及负载不确定性纳入鲁棒模型设计;进而采... 详细信息

超级电容/电池(SC/BA)通常用于可再生能源波动功率的抑制,其一般通过双向DC/DC变换器接入直流系统,并控制直流母线电压的稳定。首先建立了一种新型DC/DC变换器的多胞模型,将SC/BA输入电压波动以及负载不确定性纳入鲁棒模型设计;进而采用基于线性矩阵不等式方法的最优线性二次型控制,设计了系统鲁棒最优二次型控制器。实验结果表明,相比传统比例积分(PI)控制,所提控制方法具有良好的鲁棒性,可以保证宽范围输入电压工况下DC/DC变换器输出电压稳定运行,且具备良好的动态性能。

关键词：变换器超级电容/电池多胞模型线性二次型控制

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分布式电驱动汽车列车驱动力矩分配控制研究

分布式电驱动汽车列车驱动力矩分配控制研究

作者：柳泽坤湖北汽车工业学院

学位级别：硕士

分布式电驱动车辆各驱动轮独立可控,便于研究车辆的稳定性控制。本文以分布式电驱动汽车列车为研究对象,旨在改善中高速行驶时的横摆稳定性,主要对驱动力矩分配控制和驱动防滑控制进行了研究,具体研究内容如下:(1)搭建了线性三自由度汽... 详细信息

分布式电驱动车辆各驱动轮独立可控,便于研究车辆的稳定性控制。本文以分布式电驱动汽车列车为研究对象,旨在改善中高速行驶时的横摆稳定性,主要对驱动力矩分配控制和驱动防滑控制进行了研究,具体研究内容如下:(1)搭建了线性三自由度汽车列车参考模型,并基于Trucksim搭建了分布式电驱动汽车列车整车模型。将分布式电驱动汽车列车模型分别与线性三自由度汽车列车参考模型、Trucksim中传统汽车列车模型在典型工况下进行仿真对比。结果表明,所建立的汽车列车模型准确可靠,可用于后期力矩分配控制和驱动防滑控制策略的设计、分析与验证。(2)设计了横摆稳定分层控制策略。上层基于PID控制设计了车速跟随控制器,并根据线性二次型最优控制理论对牵引车和挂车分别设计了附加横摆力矩控制器。下层基于极值优化法分配各驱动力矩,并设计了模糊PID驱动防滑控制器输出修正力矩,来防止驱动轮过度滑转。(3)控制策略的验证与对比分析。将分布式电驱动汽车列车在典型工况下仿真对比了不同力矩分配策略的效果。结果表明,在单移线工况下与力矩平均分配控制相比,极值优化力矩分配控制的牵引车和挂车的质心侧偏角最大偏差分别降低了22.85%和17.19%,横摆角速度最大偏差分别降低了10.40%和8.16%,改善了分布式电驱动汽车列车中高速行驶时的横摆稳定性。在低附着系数的对开路面和对接路面直线加速工况下,与无驱动防滑车辆相比,采用模糊PID驱动防滑控制的车轮滑转率降低了80%以上,将车轮滑转率控制在理想滑转率附近,显著提高了车辆的驱动防滑控制效果。(4)搭建硬件在环平台并进行了汽车列车硬件在环测试。测试结果与联合仿真结果基本一致,进一步证明了所设计的稳定性控制策略的准确性和可行性。

关键词：分布式电驱动汽车列车线性二次型控制驱动力矩分配策略极值优化法驱动防滑

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变体固定翼无人机动力学建模与飞行控制研究

变体固定翼无人机动力学建模与飞行控制研究

作者：张泽鹏沈阳航空航天大学

学位级别：硕士

变体飞行器能够根据复杂的任务、环境等信息自适应地改变本体气动布局,以达到不同飞行状态下的最优性能,因此得到了各国学者的关注。当变形机构执行变形指令时,飞行器的重心位置、机翼面积、气动布局等发生改变,随之引起气动参数发生改... 详细信息

变体飞行器能够根据复杂的任务、环境等信息自适应地改变本体气动布局,以达到不同飞行状态下的最优性能,因此得到了各国学者的关注。当变形机构执行变形指令时,飞行器的重心位置、机翼面积、气动布局等发生改变,随之引起气动参数发生改变,所以相比于传统飞行器,这将给飞行器的整体建模与控制器的设计带来极大挑战。为明确结构变形对飞行器气动特性的影响,实现飞行器在形变过程中飞行稳定,本文以变翼展飞行器为研究对象,围绕其动力学与飞行控制问题展开研究。主要内容如下:首先,采用多刚体建模法推导了变翼展飞行器纵向非线性动力学方程,并基于DATCOM软件建立了飞行器纵向气动参数与翼展变形率之间的函数关系,分析了不同翼展状态下气动参数的变化特性,表明了变翼展飞行器具备调节气动性能的能力,最后分析了结构变形对飞行器动态特性的影响。然后,针对巡航阶段变翼展飞行器的飞行控制问题,提出了基于线性变参数(LPV)模型的变体飞行器内外环鲁棒控制策略。采用Jacobian线性化方法建立了变翼展飞行器LPV模型,并基于LPV模型设计了内外环鲁棒控制器。内环采用线性二次型控制理论,并引入粒子群优化算法进行权值矩阵的整定,在保证飞行器速度、高度稳定的基础上,有效降低了系统的超调量,提高了控制器的收敛速度。外环加入鲁棒H_∞状态反馈控制器,并将输入变量扩展到系统状态中,进一步解决了变体过程中舵偏指令过大的问题,保证了飞行器在变形过程中能够平稳过渡,最后证明该控制器满足二次Lyapunov稳定的线性矩阵不等式条件。仿真结果表明:该控制器具备良好的鲁棒性和抗干扰能力。最后,研究了变翼展飞行器飞行协调跟踪控制问题。将翼展变形率由外部输入转变为系统内部输入,建立了变体飞行器变形辅助机动纵向非线性模型,并基于输入输出反馈线性化方法对该模型进行解耦,分别得到飞行速度、姿态和高度三个子系统模型,随之提出了基于气动参数在线辨识的RBF网络自适应鲁棒滑模控制策略。该方法对于动力学未建模部分,采用RBF对未知项进行网络补偿,从而抑制系统抖振现象;同时采用指数收敛干扰观测器对外部扰动进行估计修正,以降低滑模切换增益项;并基于差分进化算法对飞行器气动参数进行系统辨识,将辨识结果用于控制器的更新。仿真结果表明:差分进化算法辨识精度高,所设计的控制策略具备较强的鲁棒性和全局稳定性。

关键词：变体飞行器线性二次型控制 H_∞状态反馈控制滑模控制气动参数辨识

基于分数布朗运动驱动的银行货币存贮网络模型系统风险和最优控制的研究

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系统工程理论与实践 2019年第9期39卷 2246-2254页

作者：李志民徐汉亭于曼安徽工程大学数理学院

从银行间货币流动的动力学角度出发,提出了一个由分数布朗运动驱动的并且有中央银行参与的银行货币存储网络模型.每家银行以特定的比率从其他银行拆借货币,并在一定的情况下可以向中央银行拆借资金,但由此会产生借贷成本.系统中银行的... 详细信息

从银行间货币流动的动力学角度出发,提出了一个由分数布朗运动驱动的并且有中央银行参与的银行货币存储网络模型.每家银行以特定的比率从其他银行拆借货币,并在一定的情况下可以向中央银行拆借资金,但由此会产生借贷成本.系统中银行的货币存储满足文中给出的随机微分方程,计算并给出了系统风险指标--总体破产概率,系统活动总量的数学表达式,通过线性二次型控制方法,求得银行向中央银行拆借资金的最优成本.

关键词：分数布朗运动系统风险系统活动线性二次型控制

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等质量立体五星库仑编队飞行的分析与控制

宇航学报 2015年第11期36卷 1279-1288页

作者：王婷张羽飞南京大学天文与空间科学学院南京210023

分析了立体五星编队在静电力和万有引力作用下的静态构型。分别讨论了五星编队在共线和平面情况下的静态构型,着重研究了五星构成立体双直角六棱锥构型时各个卫星所带的静电荷量。由于地球同步轨道的卫星所受到的作用力不仅是万有引力... 详细信息

分析了立体五星编队在静电力和万有引力作用下的静态构型。分别讨论了五星编队在共线和平面情况下的静态构型,着重研究了五星构成立体双直角六棱锥构型时各个卫星所带的静电荷量。由于地球同步轨道的卫星所受到的作用力不仅是万有引力与静电库仑力,还有空气阻力等摄动力,因此只有对其施加控制,卫星才能在静态平衡点保持编队构型的稳定性。本文采用线性二次型最优控制方法来保持编队的静态构型稳定,并通过Matlab实现了五星立体库伦编队飞行控制仿真。

关键词：库仑力编队飞行线性二次型控制虚拟结构

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无外界动力源主动悬架的能量可用性(英文)

交通运输工程学报 2012年第2期12卷 46-52页

作者：陈士安王勇刚王东何仁刘红光江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013

将无外界动力源的主动悬架在半主动模式下吸收平均功率与在主动模式下消耗平均功率的绝对值比作为能量可用性的评价指标,分析了优化PID与LQG控制主动悬架的性能与能量可用性。针对某重型汽车的1/4车主动悬架模型,设计了PID与LQG控制器... 详细信息

将无外界动力源的主动悬架在半主动模式下吸收平均功率与在主动模式下消耗平均功率的绝对值比作为能量可用性的评价指标,分析了优化PID与LQG控制主动悬架的性能与能量可用性。针对某重型汽车的1/4车主动悬架模型,设计了PID与LQG控制器。当悬架阻尼比为0.1时,以悬架二次型性能指标为目标函数,利用遗传算法对PID控制器参数进行了优化。发现优化PID控制主动悬架的二次型性能指标较LQG控制主动悬架大3.32%,优化PID与LQG控制主动悬架的能量可用性评价指标分别为17.15和226.33。分析结果表明:LQG控制主动悬架的性能略优于优化PID控制主动悬架;2种主动悬架均满足能量可用性要求,且LQG控制主动悬架的能量可用性远优于优化PID控制主动悬架。

关键词：汽车工程主动悬架无外界动力源能量可用性比例-微分-积分控制线性二次型控制