【摘 要】
：
针对存在模型参数不确定和外部干扰的高超声速飞行器(HFV)跟踪控制问题,提出一种基于Backstepping方法的抗饱和非线性控制器.将飞行器纵向动力学模型分为速度子系统和航迹倾角子系统,然后针对每个子系统单独设计控制器.设计跟踪微分器获得信号的一阶导数,用以估计系统中的不确定干扰项和避免“微分项膨胀”问题.控制器设计过程考虑了控制量发生饱和的情况.基于Lyapunov理论证明了闭环系统信号的稳定性.与传统高超声速飞行器Backstepping方法相比,所设计的控制器采用待跟踪状态与理想控制指令之间的实际
【机 构】
：
宇航智能控制技术国家级重点实验室,北京 100854;北京航天自动控制研究所,北京 100854
论文部分内容阅读
针对存在模型参数不确定和外部干扰的高超声速飞行器(HFV)跟踪控制问题,提出一种基于Backstepping方法的抗饱和非线性控制器.将飞行器纵向动力学模型分为速度子系统和航迹倾角子系统,然后针对每个子系统单独设计控制器.设计跟踪微分器获得信号的一阶导数,用以估计系统中的不确定干扰项和避免“微分项膨胀”问题.控制器设计过程考虑了控制量发生饱和的情况.基于Lyapunov理论证明了闭环系统信号的稳定性.与传统高超声速飞行器Backstepping方法相比,所设计的控制器采用待跟踪状态与理想控制指令之间的实际误差作为反馈量,放宽了对系统干扰项的限制,提高了控制器对控制增益变化的适应性,进而提高了闭环系统的跟踪控制性能.对比仿真结果验证了所设计方法的有效性.
其他文献
近年来,全球洪水发生的频率有所增加,洪水情况往往随着气候变化、土地沉降、城市化和人口增长而恶化,但随着生态环境意识的不断增强,生活水平的提高和技术专业性增强,对更高效和更有效的防洪减灾措施的需求愈发强烈.防洪减灾是一个复杂的过程,各种新的战略、概念和倡议已经被提出.文章以水文水资源对生态环境管理与防洪减灾措施为核心,探究二者的关系,以期为防洪减灾措施的优化,提供对生态环境保护与防洪减灾措施,为水文水资源的应用奠定坚实的基石.
从高超声速飞行器集群“探测-打击-评估”一体化任务需求出发,针对多滑翔飞行器时间协同再入轨迹规划问题进行研究,提出集群再入的协同形式及轨迹规划方案,基于改进序列凸化算法解决了再入总飞行时间的精确控制问题,从而实现滑翔段时间协同.首先,给出了滑翔飞行器集群的协同策略,将求解模型转化为协同时间的确定、协同时间约束下的轨迹规划子问题.将模型中的时间项误差等加入罚函数,提高了协同轨迹求解可行性.引入飞行路径角预设剖面作为软约束,并通过罚函数与信赖域自适应调整,以避免轨迹求解时的振荡问题,提高了序列凸化算法的收敛性
针对相对运动航天器姿轨一体化控制问题,考虑执行器故障和控制输入饱和的影响,提出了一种基于滑模的模糊自适应固定时间容错控制方法.首先,在李群SE(3)的框架下建立并推导相对运动航天器姿轨一体化误差动力学模型;其次,引入执行器故障和控制输入饱和的问题,采用双幂次快速终端滑模面,并结合模糊自适应方法设计了固定时间稳定的容错控制器,可以实现执行器故障情况下相对运动航天器的高精度快速跟踪控制;然后,运用Lyapunov方法证明了系统的稳定性,该控制器不仅能不依赖于系统的初始状态实现滑模趋近和到达阶段的固定时间稳定性
针对可重复使用飞行器再入姿态跟踪控制问题,在考虑执行器饱和、气动参数摄动和外部扰动的情况下,提出了一种保性能姿态跟踪控制方案.通过构造预设性能函数,使姿态跟踪误差在预先设置的包络内演化,保证了系统的瞬态和稳态性能;其次,借助于高增益扩张状态观测器解决了气动参数摄动和外部扰动的问题;之后,基于反步控制框架,设计了一种低复杂度的输出反馈扰动补偿控制方法,保证跟踪误差的收敛性.与已有方法相比,所设计的方法不包含一些复杂的非线性动力学近似技术,如神经网络等,降低了参数调节的复杂性,且无需对虚拟控制律重复微分,避免
在轨加注是一种典型的在轨服务操作,它对于降低空间运输成本和任务风险起着重要的作用,视觉感知系统可以感知操作任务周围环境并提供给控制系统.目前在轨加注依赖于人,在人员监控下完成或通过遥操作完成,缺乏自主性.本文围绕未来高自主性的基于深度强化学习的在轨加注方法,对基于深度学习的视觉感知方法展开了研究,针对基于深度学习的方法对相似实例的检测存在精确率低、对光照变化敏感等缺点,提出了基于深度图推理的卫星背板部件检测方法.提出的方法可以有效地检测复杂形状的目标,不依赖于手工设计的特征;提高了复杂光照环境下部件的检测
对高超声速流中带有热防护系统(TPS)的二维壁板进行了热气动弹性的双向耦合建模与分析,采用三阶活塞理论计算气动力,通过参考焓法获得气动热流,在有限差分法的基础上进行结构热传导计算,拟合了结构材料特性随温度退化的曲线,最后将气动热模块、气动弹性模块进行双向耦合以考虑气动热与结构形变之间的相互反馈,并在2种典型弹道状态下进行热气动弹性响应分析.结果表明,在X-34A的设计弹道下,双向耦合分析会引起更加剧烈的热应力与热弯矩的变化与较长的瞬态混沌过程.在FALCON弹道下,双向耦合得到的结果加热更为剧烈,而温度下
以环境保护为前提,为实现开发利用秦岭北麓西安段古镇的目的,研究秦岭北麓西安段古镇环境保护开发利用适宜性.以秦岭北麓西安段为研究区,以可操作性、永续性、经济性及便利性等为原则,通过构建古镇环境保护开发利用适宜性评价指标体系与模糊物元模型,运算综合评价指标值,然后评价研究区各古镇的环境保护开发利用适宜性等级.评价结果表明,所研究古镇中,五台、将军山、青木及白鹿古镇的适宜性等级较低,不适宜开发利用;葛牌、欣集、漫川关及楼观古镇的适宜性等级较高,适合开发利用.
针对远距离非合作慢旋目标位姿估计精度问题,提出一种融合图像超分辨与视觉SLAM的相对位姿估计方法.算法主要包含3个步骤:通过梯度引导生成式对抗超分辨技术,提升目标图像的质量以获取更多更高质量的特征点;构建特征数据库实现当前帧与特征数据库的匹配,提升旋转目标的特征跟踪稳定性;利用图优化对多帧图像进行联合位姿优化,消除累计误差,得到更为精确的估计结果.为稳定网络的训练,将自然进化算法引入到对抗训练中.为增强模型的泛化性和鲁棒性,实验中的数据集采用半物理仿真获得.实验结果表明,当等效距离为25 m且失效卫星以2
以“食藻虫引导水下生态修复技术”在上海市花博园水系原位生态修复的应用案例为研究对象,介绍了沉水植物群落快速恢复关键技术及生态系统运行期的主要调控措施,通过跟踪评估生态修复后水域水质指标及系统稳定性,为城郊河湖一体富营养化水系治理提供经验参考与理论支撑.沉水植物在城镇水体水环境提升方面发挥着重要作用的同时,废弃后若处理不当又会形成二次污染,因此进一步探讨了沉水植物等典型城镇废弃物资源化处置的问题,以期为营养盐转移上岸途径并资源化循环利用提供新思路.
在临近空间机动目标拦截中,拦截器的初始动力段对中制导段乃至末端拦截性能具有重要影响.在模型预测静态规划(MPSP)理论基础上提出了一种初、中制导联合规划制导方法,旨在解决多阶段、快速、最优拦截轨迹规划和制导问题.首先,提出了一种改进的模型预测静态规划方法,该方法不仅可以满足终端约束,还可以生成最优初始状态,并在性能指标中考虑状态变量相关函数.其次,基于等效阻力模型建立了包含动力段与非动力段的两段规划模型,通过采用分段离散以及构建关机点变分关系的方法,避免了内点约束的引入,使MPSP算法可直接求解该两段规划