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切换多胞飞行器的变增益H_∞跟踪控制

宇航学报 2015年第10期36卷 1133-1139页

作者：王青王通董朝阳北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

针对飞行器大包线控制问题,提出基于切换多胞系统的变增益H∞跟踪控制策略。采用切换多胞系统描述飞行器包线范围内的时变飞行动态,进而基于广义系统方法获得切换多胞形式的变增益H∞跟踪控制器设计方法,结合公共Lyapunov函数方法与平... 详细信息

针对飞行器大包线控制问题,提出基于切换多胞系统的变增益H∞跟踪控制策略。采用切换多胞系统描述飞行器包线范围内的时变飞行动态,进而基于广义系统方法获得切换多胞形式的变增益H∞跟踪控制器设计方法,结合公共Lyapunov函数方法与平均驻留时间方法给出闭环飞行控制系统在时变工作条件下的一致稳定性与H∞性能分析方法,最后将所提方法应用于高机动性飞行器大包线控制系统的分析与设计。仿真结果表明变增益H∞跟踪控制系统在工作包线内体现出良好的动态响应品质与稳态跟踪性能,同时对大气扰动具有较强的抑制作用。

关键词：飞行器控制变增益控制 H∞控制切换多胞系统广义系统

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动态抗饱和平滑切换控制器设计方法

系统工程与电子技术 2017年第7期39卷 1555-1563页

作者：刘晨董朝阳王青冉茂鹏北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

针对一类受饱和约束的切换系统,提出了一种动态抗饱和平滑切换控制器的设计方法。首先,基于模型依赖平均驻留时间的方法设计了平滑切换控制器,能够确保系统全局一致渐进稳定并具有一定的鲁棒性能。同时,通过引入链式切换律降低控制器设... 详细信息

针对一类受饱和约束的切换系统,提出了一种动态抗饱和平滑切换控制器的设计方法。首先,基于模型依赖平均驻留时间的方法设计了平滑切换控制器,能够确保系统全局一致渐进稳定并具有一定的鲁棒性能。同时,通过引入链式切换律降低控制器设计的保守性。在此基础上,给出动态抗饱和补偿器的设计方法。将动态抗饱和补偿器设计问题转化为受线性矩阵不等式组约束的优化问题。以航天器在轨加注过程姿态控制系统为例,建立了该系统的链式平滑切换模型,上述模型能够更加准确地反映系统转动惯量的渐变特性。最后,数值仿真算例表明了所提出的控制器设计方法的有效性。

关键词：抗饱和切换系统模型依赖平均驻留时间链式切换律

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网络化切换控制系统故障检测与优化设计

控制与决策 2016年第2期31卷 233-241页

作者：董朝阳马奥家王青王昭磊北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

研究存在未知短时延、丢包和系统不确定性的网络化切换控制系统故障检测与时域优化问题.首先基于观测器构建残差发生器,结合Lyapunov函数方法和平均驻留时间方法分析系统的稳定性,并以线性矩阵不等式(LMI)形式给出故障检测滤波器的求解... 详细信息

研究存在未知短时延、丢包和系统不确定性的网络化切换控制系统故障检测与时域优化问题.首先基于观测器构建残差发生器,结合Lyapunov函数方法和平均驻留时间方法分析系统的稳定性,并以线性矩阵不等式(LMI)形式给出故障检测滤波器的求解方法;然后为了改善故障检测系统的性能,采用后置滤波器对残差信号进行时域优化,并利用奇偶空间方法给出其最优解;最后设计并推导出自适应阈值.仿真结果验证了所提出方法的有效性.

关键词：故障检测网络控制系统自适应阈值时域优化

BTT导弹的协调式分散鲁棒H_∞控制器设计

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宇航学报 2011年第4期32卷 734-740页

作者：张颖昕董朝阳王青陈宇北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

BTT(倾斜转弯)导弹在飞行过程中常处于大迎角和快速滚动状态,这时通道间的运动学耦合为非线性形式且不能忽略。针对这一问题,提出了一种基于分散控制思想的协调式鲁棒H∞控制器设计方法。根据期望动态性能,为每个子系统设计高品质参考... 详细信息

BTT(倾斜转弯)导弹在飞行过程中常处于大迎角和快速滚动状态,这时通道间的运动学耦合为非线性形式且不能忽略。针对这一问题,提出了一种基于分散控制思想的协调式鲁棒H∞控制器设计方法。根据期望动态性能,为每个子系统设计高品质参考模型。引入协调支路有效消除通道间的主要耦合因素,并假设未补偿的耦合满足二次约束。基于鲁棒控制理论,在耦合项满足上述约束的前提下,设计控制器使得系统渐近稳定,同时从参考输入到跟踪误差传递函数的H∞范数最小。推导并得出了鲁棒控制器存在的充分条件,并将其归结为一个有限维线性矩阵不等式的优化问题。对BTT导弹的仿真结果表明了该控制方法的有效性。

关键词： BTT导弹鲁棒H∞控制分散控制线性矩阵不等式

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航空供氧系统高空性能参数数值仿真

北京航空航天大学学报 2010年第8期36卷 918-921页

作者：余中军赵竞全北京航空航天大学航空科学与工程学院

根据航空供氧系统高空性能的工作原理,利用理论简化结构模型和气体动力学知识,建立了供氧系统部分高空性能参数的数学模型.在Matlab/Simulink系统仿真环境下,对高空部分性能参数进行了数值仿真计算,分析了高空性能中的充氧时间控制以及... 详细信息

根据航空供氧系统高空性能的工作原理,利用理论简化结构模型和气体动力学知识,建立了供氧系统部分高空性能参数的数学模型.在Matlab/Simulink系统仿真环境下,对高空部分性能参数进行了数值仿真计算,分析了高空性能中的充氧时间控制以及供氧面罩余压与拉力管内压力的比值特性和各种结构参数对面罩余压大小的影响.通过对仿真计算结果与试验结果的对比分析,表明所建立的数学模型是有效的,采用的仿真计算方法符合计算精度要求,对供氧系统高空性能的设计和改进工作具有一定的参考作用.

关键词：氧气设备供氧系统供氧防护性能高海拔数值仿真

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链式平滑切换变体飞行器LPV鲁棒跟踪控制

北京航空航天大学学报 2017年第4期43卷 831-841页

作者：贾臻董朝阳王青北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100083

针对后掠角可变的变体飞行器,研究了一类变体飞行器的建模与控制问题。拟合气动参数与后掠角变化的关系,利用Jacobian线性化的方法得到线性变参数(LPV)模型。进一步建立一类平滑切换系统,同时引入切换序列受限的链式切换,推导了链式平... 详细信息

针对后掠角可变的变体飞行器,研究了一类变体飞行器的建模与控制问题。拟合气动参数与后掠角变化的关系,利用Jacobian线性化的方法得到线性变参数(LPV)模型。进一步建立一类平滑切换系统,同时引入切换序列受限的链式切换,推导了链式平滑切换系统在有限时间有界且具有鲁棒性能指标的充分条件。设计了一种平滑切换镇定控制器的求解算法,并给出控制增益的求解步骤。基于广义系统理论提出了保证变体飞行器姿态跟踪系统鲁棒稳定的充分条件,并通过算例验证所提方法有效性。

关键词：鲁棒控制平滑切换切换系统变体飞行器链式切换

多级结构Ni@CuS复合物的合成及在提高催化还原4-硝基苯酚性能方面的应用(英文)

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物理化学学报 2015年第10期31卷 1949-1955页

作者：马亦然周苇曹薇郑金龙郭林北京航空航天大学化学与环境学院北京100191

三种多级结构花状硫化铜通过水热法,利用纳米薄片自组装形成.加入有机分子聚乙烯吡咯烷酮或1,3,5-均苯三甲酸调控其片层密度.产物作为基板生长镍纳米颗粒.通过环境扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM)等对这种复合... 详细信息

三种多级结构花状硫化铜通过水热法,利用纳米薄片自组装形成.加入有机分子聚乙烯吡咯烷酮或1,3,5-均苯三甲酸调控其片层密度.产物作为基板生长镍纳米颗粒.通过环境扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM)等对这种复合物的结构进行表征.利用紫外-可见吸收光谱,研究了产物作为催化剂催化还原4-硝基苯酚的性能.结果表明,长在具有最稀疏片层的样品(Ni@SUB2)上的镍纳米颗粒(Ni NPs,直径5 nm左右)具有超低负载量,为0.469%(w).Ni@SUB2在三种Ni@SUB复合物中具有最好的催化性能.还原4-硝基苯酚的反应中,4-硝基酚初始浓度为0.2 mmol L–1时Ni@SUB2在4 min中内转化率可以实现100%,而等量的纯Ni纳米颗粒转化率只有43%.增强的催化性能可以归结为镍纳米颗粒在硫化铜基板上得到良好分散,可以提供更多催化位点.同时硫化铜基板不溶于水,可以通过离心的方式回收催化剂,有利于环境保护.

关键词：基板硫化铜镍纳米催化剂 4-硝基苯酚

航空发动机轮盘中心孔模拟试验件设计方法及试验验证

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航空动力学报 2022年第10期37卷 2157-2166页

作者：魏大盛冯俊淇马梦弟姚利信王延荣北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学江西研究院南昌330096

依据涡轮盘有限元计算结果,确定盘心考核位置处的应力状态,并将周向应力和轴向应力比值以及轮盘中心孔处周向应力沿径向的应力梯度作为设计指标,保证模拟件应力状态与实际轮盘一致。针对轮盘中心孔考核位置,本文共设计两类模拟件:一是... 详细信息

依据涡轮盘有限元计算结果,确定盘心考核位置处的应力状态,并将周向应力和轴向应力比值以及轮盘中心孔处周向应力沿径向的应力梯度作为设计指标,保证模拟件应力状态与实际轮盘一致。针对轮盘中心孔考核位置,本文共设计两类模拟件:一是反映双轴应力状态的多轴模拟件,二是反映应力梯度的平板缺口模拟件。分别采用两种试验件,结合轮盘实际载荷条件开展低循环疲劳试验,并对试验结果进行统计分析。进而,采用多轴疲劳寿命预测模型及考虑应力梯度影响的寿命预测模型对两种试验件的疲劳寿命进行评估,双轴模拟件的预测结果均在2倍分散带内,平板缺口模拟件的预测结果均在3倍分散带内,此寿命预测结果对实际轮盘设计具有参考价值。

关键词：涡轮盘模拟试验件结构强度多轴疲劳应力梯度

基于布谷鸟搜索算法的一类变体飞行器容错控制

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航空学报 2015年第6期36卷 2047-2054页

作者：董朝阳路遥江未来王青北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

针对一类存在执行机构故障的分布式结构变体飞行器的控制分配问题,结合整数规划理论,提出一种基于布谷鸟搜索算法的容错控制方法。首先,设计虚拟控制指令,使得系统状态能够很好地跟踪参考模型;然后,将执行器概率性故障与饱和约束转换为... 详细信息

针对一类存在执行机构故障的分布式结构变体飞行器的控制分配问题,结合整数规划理论,提出一种基于布谷鸟搜索算法的容错控制方法。首先,设计虚拟控制指令,使得系统状态能够很好地跟踪参考模型;然后,将执行器概率性故障与饱和约束转换为整数规划问题中决策变量的约束,从而将执行器控制分配问题转化为一类整数规划问题;最后,采用改进的布谷鸟搜索算法进行求解,得到实际的执行器控制分配指令。仿真结果表明,在执行器存在概率性故障的情况下,该容错控制方法较无容错策略的情况能够有效提升系统的跟踪性能;与遗传算法相比,该算法得到的执行器控制分配结果更加精确。

关键词：变体飞行器容错控制控制分配优化问题布谷鸟搜索