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Solution of the HJI equations for nonlinear H_∞ control design by state-dependent Riccati equations approach 被引量:1
1
作者 Xueyan Zhao Feiqi Deng 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2011年第4期654-660,共7页
The relationship between the technique by state- dependent Riccati equations (SDRE) and Hamilton-Jacobi-lsaacs (HJI) equations for nonlinear H∞ control design is investigated. By establishing the Lyapunov matrix ... The relationship between the technique by state- dependent Riccati equations (SDRE) and Hamilton-Jacobi-lsaacs (HJI) equations for nonlinear H∞ control design is investigated. By establishing the Lyapunov matrix equations for partial derivates of the solution of the SDREs and introducing symmetry measure for some related matrices, a method is proposed for examining whether the SDRE method admits a global optimal control equiva- lent to that solved by the HJI equation method. Two examples with simulation are given to illustrate the method is effective. 展开更多
关键词 nonlinear system robust control Hamilton-Jacobi-Isaacs (HJI) equation state-dependent Riccati equation sdre global stabilization optimal control.
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采用SDRE方法的无径向推力最优轨道控制 被引量:4
2
作者 张相宇 张刚 曹喜滨 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期1057-1067,共11页
针对无径向推力作用的两航天器轨道交会和编队卫星队形重构任务,采用状态依赖Riccati方程(SDRE)方法求解了其最优轨道控制问题。首先考虑J2摄动和推力仅存在于追踪航天器的周向和法向,推导了状态依赖配点(SDC)形式的非线性相对运动方程... 针对无径向推力作用的两航天器轨道交会和编队卫星队形重构任务,采用状态依赖Riccati方程(SDRE)方法求解了其最优轨道控制问题。首先考虑J2摄动和推力仅存在于追踪航天器的周向和法向,推导了状态依赖配点(SDC)形式的非线性相对运动方程。然后针对终端状态为零的轨道交会问题,采用SDRE方法得到了最优反馈控制律,并给出了状态依赖Riccati微分方程的近似求解策略和数值求解策略。接着扩展了SDRE方法并将其用于终端状态不为零的编队卫星队形重构问题,并给出了相应的数值求解策略。相比于伪谱法等优化方法,本文提出的方法不需要初始猜测值。此外,数值仿真表明,解析求解Riccati微分方程方法对于近圆轨道具有较高的精度,数值计算方法对即使偏心率为0.3的椭圆轨道,其最优性偏差仍小于6%。 展开更多
关键词 轨道交会 编队重构 状态依赖Riccati方程(sdre) 周向推力 轨迹优化
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基于SDRE具有终端碰撞角约束的非线性微分对策制导律 被引量:6
3
作者 李伟 黄瑞松 +1 位作者 王芳 崔乃刚 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期1606-1613,共8页
通过非线性微分对策理论讨论了具有终端碰撞角约束的弹目追逃问题,提出了基于求解状态相关黎卡提方程(state-dependent Riccati equation,SDRE)的方法解决该微分对策问题,得到了具有终端碰撞角约束的SDRE解析解。提出的终端碰撞角约束... 通过非线性微分对策理论讨论了具有终端碰撞角约束的弹目追逃问题,提出了基于求解状态相关黎卡提方程(state-dependent Riccati equation,SDRE)的方法解决该微分对策问题,得到了具有终端碰撞角约束的SDRE解析解。提出的终端碰撞角约束制导律是以弹目视线角速率及碰撞角误差为状态向量进行推导,并研究了闭环系统局部渐进稳定的条件。该制导律不需要进行剩余时间的预测。最后针对目标不进行机动、进行阶跃机动、正弦机动及目标最优机动形式4种情况,进行了制导律的仿真验证,仿真结果表明该制导律对于不同机动目标均具有良好的制导效果且能很好地满足末端碰撞角约束要求。 展开更多
关键词 终端碰撞角 非线性微分对策 状态相关黎卡提方程 解析解 渐进稳定
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干扰抑制SDRE姿态控制方法 被引量:1
4
作者 张银辉 杨华波 +1 位作者 江振宇 张为华 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期207-212,共6页
针对导弹姿态控制面临的非线性、参数不确定与外界干扰等问题,研究基于非线性干扰观测器的干扰抑制状态相关的黎卡提方程姿态控制方法.首先,引入总干扰概念,将参数不确定与外界干扰等因素对系统的影响统一看作系统总干扰;然后,通过设计... 针对导弹姿态控制面临的非线性、参数不确定与外界干扰等问题,研究基于非线性干扰观测器的干扰抑制状态相关的黎卡提方程姿态控制方法.首先,引入总干扰概念,将参数不确定与外界干扰等因素对系统的影响统一看作系统总干扰;然后,通过设计总干扰补偿系数,实现具有非匹配干扰抑制能力的状态相关的黎卡提方程姿态控制系统设计;最后,利用非线性干扰观测器得到系统总干扰的估计值.仿真结果表明,所设计的姿态控制方法能够有效跟踪期望攻角指令,同时对系统参数不确定与外界干扰具有较强的抑制能力. 展开更多
关键词 非线性干扰观测器 状态相关的黎卡提方程 姿态控制 干扰抑制
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基于SDRE方法的汽车线控转向系统控制方法研究 被引量:1
5
作者 陈新 张桂香 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期1496-1501,共6页
利用状态相关Riccati方程(SDRE)方法对汽车线控转向系统控制器进行研究。通过车辆动力学和轮胎模型,建立线控转向系统的状态相关系数结构(SDC)方程;针对动力学方程具有高度非线性的特点,设计了基于SDRE方法的控制器;最后采用θ-D方法对S... 利用状态相关Riccati方程(SDRE)方法对汽车线控转向系统控制器进行研究。通过车辆动力学和轮胎模型,建立线控转向系统的状态相关系数结构(SDC)方程;针对动力学方程具有高度非线性的特点,设计了基于SDRE方法的控制器;最后采用θ-D方法对SDRE控制器进行求解,以提高计算效率并保证足够的控制精度。实验平台仿真结果表明:采用SDRE方法设计的线控转向系统控制器具有较高的跟踪精度,可提高车辆操纵稳定性并减少电机能量消耗等。 展开更多
关键词 车辆动力学 sdre θ-D法 线控转向(SBW)系统
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无人直升机姿态/垂向速率SDRE控制
6
作者 唐鹏 戴跃洪 李照阳 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2021年第10期67-71,共5页
建立了无人直升机姿态/垂向通道的状态依赖伪线性模型,保留了状态耦合项,通过在线求解状态依赖Riccati方程(SDRE)得到名义模型的最优控制解,进而设计了积分扩展的状态依赖控制器。针对存在的外部扰动问题,设计了有限时间扰动观测器,对... 建立了无人直升机姿态/垂向通道的状态依赖伪线性模型,保留了状态耦合项,通过在线求解状态依赖Riccati方程(SDRE)得到名义模型的最优控制解,进而设计了积分扩展的状态依赖控制器。针对存在的外部扰动问题,设计了有限时间扰动观测器,对垂向与偏航两个耦合通道的扰动进行在线观测与补偿。最后在Yamaha-Rmax无人直升机数字平台上开展了仿真实验,结果表明,所提方法相对于经典的H∞鲁棒控制器具有模型参数依赖小、动态响应快的特点,实现了对直升机内环姿态与垂向速率的快速镇定。 展开更多
关键词 无人直升机 状态依赖Riccati方程 姿态控制 扰动观测器
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失效航天器姿态接管的SDRE微分博弈控制 被引量:8
7
作者 柴源 罗建军 +1 位作者 韩楠 谢剑锋 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期191-198,共8页
针对燃料耗尽的失效航天器姿态接管控制问题,提出多颗微卫星协同实现姿态稳定的状态相关黎卡提方程(SDRE)微分博弈控制方法。首先,将姿态接管问题转化为多颗微卫星的微分博弈问题,基于组合航天器的姿态模型和微卫星的性能指标函数建立... 针对燃料耗尽的失效航天器姿态接管控制问题,提出多颗微卫星协同实现姿态稳定的状态相关黎卡提方程(SDRE)微分博弈控制方法。首先,将姿态接管问题转化为多颗微卫星的微分博弈问题,基于组合航天器的姿态模型和微卫星的性能指标函数建立多颗微卫星的非线性微分博弈模型,微卫星通过独立优化各自的性能指标函数得到控制策略。其次,引入状态相关系数矩阵,将非线性博弈转化为状态相关线性二次型博弈,采用SDRE方法更方便地逼近微卫星的博弈均衡策略。最终通过李雅普诺夫迭代法求解耦合状态相关黎卡提方程组得到微卫星的状态反馈控制器,实现微卫星的自主决策。数值仿真验证了多颗微卫星采用微分博弈控制方法实现姿态接管的有效性和容错性。 展开更多
关键词 微卫星 微分博弈 状态相关黎卡提方程(sdre) 姿态接管
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基于SDRE方法的小型无人直升机轨迹跟踪控制 被引量:4
8
作者 瞿友杰 吴庆宪 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第A01期205-210,共6页
针对小型无人直升机姿态稳定及位置跟踪控制问题,提出了基于SDRE(state-dependent Riccati equation)的跟踪控制方法.首先,根据牛顿欧拉方程及刚体理论建立了包含主旋翼挥舞动态的14阶无人直升机动力学模型.其次,将直升机系统依次划分... 针对小型无人直升机姿态稳定及位置跟踪控制问题,提出了基于SDRE(state-dependent Riccati equation)的跟踪控制方法.首先,根据牛顿欧拉方程及刚体理论建立了包含主旋翼挥舞动态的14阶无人直升机动力学模型.其次,将直升机系统依次划分为位置环,速度环,姿态环,姿态角速率环和挥舞运动环,再对各环动力学方程进行等效变换使其满足特定条件.在此基础上,针对非仿射系统,考虑引入控制输入u的微分6)u,将u作为系统状态变量6)u作为新的控制输入.最后,将所提出的方法应用于Trex-250直升机.结果表明,所提方法能够取得良好的位置和姿态跟踪效果,且具有很好的实时性和鲁棒性. 展开更多
关键词 无人直升机 跟踪控制 sdre 挥舞动态
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基于SDRE的变体飞行器LPV稳定控制 被引量:1
9
作者 蔡光斌 毛定坤 +2 位作者 杨芊 李欣 侯明哲 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期4013-4020,共8页
针对变体飞行器飞行过程中存在的外部扰动和参数不确定性问题,提出一种基于状态相关黎卡提方程(state-dependent Riccati equation,SDRE)的线性变参数(linear parameter varying,LPV)稳定飞行控制方法。首先,基于变体飞行器的气动参数... 针对变体飞行器飞行过程中存在的外部扰动和参数不确定性问题,提出一种基于状态相关黎卡提方程(state-dependent Riccati equation,SDRE)的线性变参数(linear parameter varying,LPV)稳定飞行控制方法。首先,基于变体飞行器的气动参数模型和纵向非线性动力学模型,综合考虑外部扰动、系统参数误差以及变形产生的附加干扰,并通过雅克比线性化方法,得到LPV系统模型。其次,针对考虑复合干扰的LPV模型,设计基于SDRE的控制律,并利用θ-D方法进行求解。最后,利用蒙特卡罗方法仿真验证了所提方法能够有效抑制复合干扰,实现飞行器的稳定飞行控制,具有较强的鲁棒性能和抗干扰能力。 展开更多
关键词 变体飞行器 状态相关黎卡提方程 线性变参数 θ-D方法 外部扰动 参数不确定性
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飞行器再入段最优自适应积分滑模姿态控制 被引量:7
10
作者 耿洁 刘向东 +1 位作者 盛永智 丛炳龙 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1215-1223,共9页
针对飞行器再入段的姿态跟踪控制问题,提出了一种最优自适应积分滑模控制(Optimal Adaptive Integral Sliding Mode Control,OAISMC)方法。首先针对飞行器的标称模型设计了基于状态相依黎卡提方程(State Dependent Riccati Equation,SD... 针对飞行器再入段的姿态跟踪控制问题,提出了一种最优自适应积分滑模控制(Optimal Adaptive Integral Sliding Mode Control,OAISMC)方法。首先针对飞行器的标称模型设计了基于状态相依黎卡提方程(State Dependent Riccati Equation,SDRE)的姿态控制器,使标称系统的性能满足提出的最优指标。然后,考虑系统的不确定性和外部干扰,在SDRE标称控制器的基础上设计积分滑模姿态控制方法,使系统在满足性能指标要求的同时,对不确定性和干扰具有鲁棒性。进一步采用自适应方法调整切换增益,避免了对复合干扰上界的先验要求,并引入滑模干扰观测器提高系统的性能。最后,仿真结果表明,在考虑外部干扰以及气动系数和大气密度摄动的情况下,本文设计的控制方法不仅能够实现姿态跟踪、满足设计的性能指标,而且具有较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 再入姿态控制 状态依赖黎卡提方程 自适应积分滑模 干扰观测器
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基于非线性状态依赖Riccati方程的直线倒立摆一致性控制 被引量:2
11
作者 王志晟 张雪敏 梅生伟 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期739-746,共8页
直线倒立摆作为一种典型的非线性系统,是一种经典的控制理论研究对象.本文将状态依赖的Riccati方程(SDRE)方法与极点配置方法结合,进行倒立摆非线性控制的研究.该方法与SDRE相比,不再需要实时计算Riccati方程,同时克服了线性最优控制(LQ... 直线倒立摆作为一种典型的非线性系统,是一种经典的控制理论研究对象.本文将状态依赖的Riccati方程(SDRE)方法与极点配置方法结合,进行倒立摆非线性控制的研究.该方法与SDRE相比,不再需要实时计算Riccati方程,同时克服了线性最优控制(LQR),线性鲁棒(H∞)控制等控制域不足的问题,可实现几乎任意初始摆角的稳定控制,而且在稳定点附近保持与某期望的线性控制方法完全相同.实验表明了该控制方法的有效性和对扰动的鲁棒性.最后讨论了SDRE进行一致性起摆控制的硬件可行性,以及系统对于传感器零点漂移的鲁棒性. 展开更多
关键词 倒立摆 sdre控制 起摆 传感器误差
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基于干扰抑制的双馈风机低电压穿越控制策略 被引量:18
12
作者 张若微 秦博宇 +2 位作者 李恒毅 刘宛菘 陈娇 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2020年第20期112-120,共9页
低电压穿越要求风力发电系统在电网电压突降下保持连续运行并为电网提供无功功率支撑。为提升双馈风力发电系统的低电压穿越能力,提出基于状态相关Riccati方程技术的干扰抑制控制方法。所提干扰抑制控制目标为:确保转子侧换流器在暂态... 低电压穿越要求风力发电系统在电网电压突降下保持连续运行并为电网提供无功功率支撑。为提升双馈风力发电系统的低电压穿越能力,提出基于状态相关Riccati方程技术的干扰抑制控制方法。所提干扰抑制控制目标为:确保转子侧换流器在暂态期间为系统提供所需的无功功率支撑;控制网侧换流器以维持直流母线电压恒定。基于上述控制目标构建相应的干扰抑制控制问题,并采用状态相关Riccati方程技术获得反馈控制律。在设计权重矩阵时,充分考虑了控制目标、控制效果与控制成本的影响。为了保证转子电流和直流母线电压在低电压穿越过程中处于安全范围,设计转子电流抑制机制,并采用串联动态电阻保护电路。最后,与传统比例-积分(PI)控制、基于粒子群优化的PI控制、滑模控制以及精确线性化控制的仿真结果进行对比,结果表明所提出的控制策略具有更好的暂态性能,能够有效地提升双馈风力发电系统的低电压穿越能力。 展开更多
关键词 风力发电系统 双馈感应发电机 低电压穿越 干扰抑制控制 状态相关Riccati方程
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自由漂浮空间机器人末端轨迹优化跟踪控制 被引量:8
13
作者 羊帆 张国良 +2 位作者 原磊 陈志侃 吴戈 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期846-853,共8页
针对自由漂浮空间机器人(FFSR)末端轨迹跟踪优化控制中惯性参数不确定的问题,基于状态依赖Riccati方程(SDRE),提出一种采用标称SDRE控制器与补偿SDRE控制器相结合的组合优化控制器,通过SDRE基本理论及李雅普诺夫方法证明了控制方法能够... 针对自由漂浮空间机器人(FFSR)末端轨迹跟踪优化控制中惯性参数不确定的问题,基于状态依赖Riccati方程(SDRE),提出一种采用标称SDRE控制器与补偿SDRE控制器相结合的组合优化控制器,通过SDRE基本理论及李雅普诺夫方法证明了控制方法能够实现系统跟踪的能量优化和渐近稳定,实现了FFSR在广义雅克比矩阵非奇异条件下的末端轨迹优化跟踪控制。数值仿真表明,控制器能够实现对于期望末端轨迹的有效跟踪。 展开更多
关键词 状态依赖Riccati方程(sdre) 惯性参数不确定 优化跟踪控制 空间机器人
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