基于模型预测控制的潜水器动态控制分配 被引量：1

1

作者 方星 浦吉铭 刘飞 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1636-1643,共8页

潜水器系统在水下工作时,会受到多种干扰因素影响.同时,为了提高机动性与容错能力,载人潜水器采用了过驱动设计.针对上述问题,本文设计了一种基于抗干扰控制器与动态控制分配的双层控制结构,使得受干扰影响的潜水器系统在满足相关约束... 潜水器系统在水下工作时,会受到多种干扰因素影响.同时,为了提高机动性与容错能力,载人潜水器采用了过驱动设计.针对上述问题,本文设计了一种基于抗干扰控制器与动态控制分配的双层控制结构,使得受干扰影响的潜水器系统在满足相关约束条件的前提下,能够将期望的力与力矩分配到各个推进器以完成控制目标,并克服了静态控制分配方法忽略执行器动态特性的缺点.首先,建立潜水器的动力学模型与执行器的动态模型;其次,基于干扰观测器的干扰估计信息利用反步法设计运动控制器,获得期望控制律;此外,考虑执行器动态特性,设计基于模型预测控制(MPC)的动态控制分配算法,求取每一个执行器的实际推力;最后,使用MATLAB进行数值仿真,验证本文控制方法的有效性与优越性. 展开更多

关键词 模型预测控制 动态控制分配 过驱动 抗干扰控制 载人潜水器

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基于反步法与动态控制分配的航天器姿态机动控制 被引量：11

2

作者 李波 胡庆雷 +1 位作者 石忠 马广富 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1419-1425,共7页

针对存在未知转动惯量与外部干扰的航天器姿态机动控制问题,提出了一类基于反步法的鲁棒自适应控制器,并利用Lyapunov方法分析了系统的稳定性;考虑到作为执行机构的反作用飞轮存在冗余性,进一步提出了一种基于约束最优二次规划的动态控... 针对存在未知转动惯量与外部干扰的航天器姿态机动控制问题,提出了一类基于反步法的鲁棒自适应控制器,并利用Lyapunov方法分析了系统的稳定性;考虑到作为执行机构的反作用飞轮存在冗余性,进一步提出了一种基于约束最优二次规划的动态控制分配算法来实现指令到期望飞轮的指令分配,克服传统伪逆法难以考虑飞轮动态特性、最大力矩等物理约束,并能有效的抑制姿态敏感器的测量噪声和测量异常值,实现控制力矩的平稳性.最后,将本文提出的控制方案应用于某型轮控刚体航天器的姿态机动任务中,仿真结果验证了本文提出方法的可行性、有效性. 展开更多

关键词 航天器 反作用飞轮 反步法 二次规划 动态控制分配

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包含执行器动力学的子空间预测动态控制分配方法 被引量：18

3

作者 马建军 郑志强 胡德文 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期130-138,共9页

针对具有冗余执行机构的过驱动系统的最优控制分配问题,基于数据驱动的子空间辨识方法和预测控制理论,提出了一种考虑执行器动力学特性的动态控制分配新方法.在考虑范数有界不确定性的在线子空间辨识的基础上,对执行器动力学特性进行不... 针对具有冗余执行机构的过驱动系统的最优控制分配问题,基于数据驱动的子空间辨识方法和预测控制理论,提出了一种考虑执行器动力学特性的动态控制分配新方法.在考虑范数有界不确定性的在线子空间辨识的基础上,对执行器动力学特性进行不确定性建模,再结合预测控制理论进行动态控制分配.从而将执行机构的动力学建模、控制量最优分配和执行机构控制律的设计包含在一个子系统框架内,对执行机构的模型不确定性具有更好的鲁棒性.最后给出仿真实例验证了算法的有效性. 展开更多

关键词 过驱动系统 动态控制分配 数据驱动 子空间辨识 预测控制

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执行器不确定系统鲁棒预测动态控制分配策略 被引量：3

4

作者 陈勇 董新民 +1 位作者 薛建平 王发威 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期447-456,共10页

针对多操纵面级联飞行控制结构中执行器存在多面体不确定的问题,提出了一种基于鲁棒预测控制理论的动态控制分配策略.考虑位置约束和速率约束,建立了多面体不确定冗余执行器的增广控制模型;以执行器状态和虚拟指令跟踪误差为增广变量构... 针对多操纵面级联飞行控制结构中执行器存在多面体不确定的问题,提出了一种基于鲁棒预测控制理论的动态控制分配策略.考虑位置约束和速率约束,建立了多面体不确定冗余执行器的增广控制模型;以执行器状态和虚拟指令跟踪误差为增广变量构造二次型李亚普诺夫函数,将无穷时域Min-Max非线性规划转化为线性矩阵不等式凸优化问题,设计了保守性小的鲁棒预测控制律.各个控制指令汇集到一个混合优化控制分配器,由它分派控制指令,以最优地补偿执行器的不确定动态特性.仿真结果表明,该策略可综合补偿执行器的多面体不确定性,在操纵面偏转范围内精确地跟踪虚拟指令,保证了闭环系统的稳定性,具有较好的鲁棒性. 展开更多

关键词 级联飞控系统 不确定执行器 动态控制分配 鲁棒预测控制

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多操纵面战斗机动态控制分配策略研究(英文) 被引量：1

5

作者 柳扬 安锦文 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2009年第5期134-137,共4页

现代先进飞机配置多个操纵面且又冗余,这有利于实现非常规飞行,提高飞机敏捷性,使飞机在机动和故障时有更多的选择,但是同时也导致了飞机控制设计复杂度的增加。为了达到更好的效果,就必须利用控制分配器来充分利用多操纵面的不同带宽... 现代先进飞机配置多个操纵面且又冗余,这有利于实现非常规飞行,提高飞机敏捷性,使飞机在机动和故障时有更多的选择,但是同时也导致了飞机控制设计复杂度的增加。为了达到更好的效果,就必须利用控制分配器来充分利用多操纵面的不同带宽。从频率域角度出发,研究了动态控制分配方法,并将其应用于某型先进战斗机的控制分配器设计中,利用鸭翼的频率特性抵消府舱过载,经仿真验证,采用动态控制分配策略时,可以有效地减小座舱过载,同时还可以减小配平阻力,取得了良好的控制效果。 展开更多

关键词 多操纵面 动态控制分配 线性滤波器 座舱过载

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推力矢量飞行器动态控制分配方法研究 被引量：7

6

作者 章鸿翔 薛雅丽 王佳辉 《电光与控制》 北大核心 2016年第12期71-76,共6页

主要研究了动态分配算法在推力矢量飞机上的应用。首先对该推力矢量飞机基于时标分离原理建模,控制系统分为快、慢回路。执行器的动态特性设为一阶惯性环节。然后分析了动态控制分配的算法及求解过程,并对该算法的动态特性和稳态特性做... 主要研究了动态分配算法在推力矢量飞机上的应用。首先对该推力矢量飞机基于时标分离原理建模,控制系统分为快、慢回路。执行器的动态特性设为一阶惯性环节。然后分析了动态控制分配的算法及求解过程,并对该算法的动态特性和稳态特性做了必要的证明。针对推力矢量飞机包括传统舵面及推力矢量舵面在内的执行器的动态特性,对其进行了动态控制分配的仿真。仿真结果表明,高频执行器在机动过程中的使用程度相对增加了,飞行器跟踪姿态角指令更敏捷;推力矢量舵面偏转速率保持较小水平,有利于延长发动机的使用寿命。动态控制分配在推力矢量飞行器上的应用取得了良好的效果。 展开更多

关键词 推力矢量 飞行器 动态控制分配 执行器频率 发动机寿命

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考虑动态控制分配的空天飞行器再入姿态复合控制设计 被引量：13

7

作者 董哲 刘凯 +1 位作者 李旦伟 章吉力 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期749-756,共8页

针对空天飞行器再入大气层阶段的直接力/气动力复合控制分配问题,设计了一种基于改进指标函数的动态控制分配律,兼顾了反作用控制系统燃料消耗和闭环控制系统响应速度需求。此外,针对空天飞行器面对称大攻角再入引发的横侧向气动强耦合... 针对空天飞行器再入大气层阶段的直接力/气动力复合控制分配问题,设计了一种基于改进指标函数的动态控制分配律,兼顾了反作用控制系统燃料消耗和闭环控制系统响应速度需求。此外,针对空天飞行器面对称大攻角再入引发的横侧向气动强耦合问题,在预测控制律中引入了通道间交叉耦合反馈项,对姿控过程进行增稳。对比仿真结果表明,动态分配算法在提高了再入姿态控制精度的同时降低了反作用控制系统的燃料消耗;交叉耦合反馈项的引入,缓解了倾侧角指令突变对偏航通道稳定性的干扰影响。 展开更多

关键词 空天飞行器 动态控制分配 二次规划 模型预测控制

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舵机动态系统耦合补偿控制分配策略 被引量：7

8

作者 陈勇 董新民 +1 位作者 薛建平 王发威 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1496-1501,共6页

为降低舵机动态特性引起飞行器各操纵面对控制分配指令的跟踪误差,提出了一种动态耦合补偿策略。考虑3种典型的舵机,基于增益补偿的思想分别设计了动态调节控制律,证明了离散状态下控制律的有效性;利用线性矩阵不等式方法,给出了混合优... 为降低舵机动态特性引起飞行器各操纵面对控制分配指令的跟踪误差,提出了一种动态耦合补偿策略。考虑3种典型的舵机,基于增益补偿的思想分别设计了动态调节控制律,证明了离散状态下控制律的有效性;利用线性矩阵不等式方法,给出了混合优化控制分配问题中加权矩阵存在的充分条件,并在此基础上设计了耦合补偿虚拟舵指令的控制分配器。仿真结果表明该方法能够有效避免部分操纵面出现不必要的饱和,具有良好的自适应性能和跟踪性能。 展开更多

关键词 飞行控制系统 舵机系统 多操纵面 动态控制分配 线性矩阵不等式

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基于动态分配的多缸驱动承载平台的调平控制 被引量：4

9

作者 任锐 马大为 +1 位作者 姚建勇 乐贵高 《机床与液压》 北大核心 2018年第16期87-91,共5页

针对多缸承载平台的高精度快速调平问题,综合考虑多个活塞缸驱动承载平台系统中的偏心矩、缸内摩擦、泄漏的不确定性及油液缓慢时变特性,提出将多级自适应控制与动态控制分配相结合,保证平台质心位置不变实现高精度快速调平。对活塞缸... 针对多缸承载平台的高精度快速调平问题,综合考虑多个活塞缸驱动承载平台系统中的偏心矩、缸内摩擦、泄漏的不确定性及油液缓慢时变特性,提出将多级自适应控制与动态控制分配相结合,保证平台质心位置不变实现高精度快速调平。对活塞缸存在的输出力约束及调平过驱动问题,采用能量最小化且考虑输入约束的动态控制分配方法,并以有效集算法进行求解,实现各活塞缸受力的合理分配。车载快速调平仿真实例表明,所设计的控制器能有效实现车载平台的高精度快速调平。该控制策略为解决多活塞缸驱动承载平台的调平控制问题提供了理论依据及实践参考。 展开更多

关键词 调平控制 承载平台 过约束 自适应控制 动态控制分配 车载调平

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考虑执行器安装偏差时航天器姿态稳定的控制分配 被引量：8

10

作者 李波 胡庆雷 +1 位作者 石忠 马广富 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期25-31,共7页

针对存在执行机构安装偏差和外干扰的航天器姿态控制问题,提出一类基于反步法的自适应滑模控制策略,该方法在实现姿态控制快速性和高精度的同时,能有效地避免因执行机构安装偏差引起的不确定性所导致的控制奇异现象。在此基础上,考虑到... 针对存在执行机构安装偏差和外干扰的航天器姿态控制问题,提出一类基于反步法的自适应滑模控制策略,该方法在实现姿态控制快速性和高精度的同时,能有效地避免因执行机构安装偏差引起的不确定性所导致的控制奇异现象。在此基础上,考虑到执行机构冗余特性,进一步提出一种基于能量最优约束二次规划的动态控制分配算法来完成期望指令到执行机构的指令分配,克服了传统伪逆法难以考虑的控制力矩位置和速度约束,减少了系统功耗,实现了分配后控制力矩的平稳性和能量最优。最后,将提出的控制方案应用于某型轮控刚体航天器的姿态稳定任务中,仿真结果验证了提出方法的可行性、有效性。 展开更多

关键词 航天器 安装偏差 反步法 动态控制分配

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基于非线性干扰观测器的拦截弹动态逆控制 被引量：5

11

作者 郭超 梁晓庚 王俊伟 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第11期2259-2265,共7页

针对直接力/气动力复合控制的临近空间拦截弹,提出了一种基于非线性干扰观测器(nonlinear disturbance observer,NDO)的动态逆复合跟踪控制器设计方法。首先设计NDO,对系统的不匹配干扰进行估计,并通过干扰估计值设计前馈补偿项来有效... 针对直接力/气动力复合控制的临近空间拦截弹,提出了一种基于非线性干扰观测器(nonlinear disturbance observer,NDO)的动态逆复合跟踪控制器设计方法。首先设计NDO,对系统的不匹配干扰进行估计,并通过干扰估计值设计前馈补偿项来有效消除外部干扰对系统的影响。接着,设计基于NDO的动态逆复合控制律,获取期望控制力矩。然后,利用动态控制分配技术将期望控制力矩分配到气动舵和反作用喷流装置。最后,仿真结果表明,所设计复合控制器对过载指令具有较好的跟踪效果,适用于临近空间拦截弹复合控制。 展开更多

关键词 临近空间拦截弹 干扰观测器 动态逆控制 复合控制 动态控制分配

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飞行器不确定系统鲁棒D-稳定控制分配策略 被引量：2

12

作者 陈勇 董新民 +1 位作者 薛建平 王龙 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期138-142,共5页

为降低建模误差及外部扰动对飞行器多变量不确定系统的影响,提出了一种闭环系统鲁棒D-稳定的动态混合控制分配策略。飞控系统采用模块化的设计思想,利用线性矩阵不等式方法设计了基于虚拟控制指令的鲁棒D-稳定输出反馈控制律;建立了多... 为降低建模误差及外部扰动对飞行器多变量不确定系统的影响,提出了一种闭环系统鲁棒D-稳定的动态混合控制分配策略。飞控系统采用模块化的设计思想,利用线性矩阵不等式方法设计了基于虚拟控制指令的鲁棒D-稳定输出反馈控制律;建立了多目标混合优化控制分配模型,推导并证明了该模型的等价实现形式,用于将虚拟控制指令协调分配到各个操纵面。仿真结果表明,该策略能够综合考虑各操纵面不同的物理约束和控制效能,具有较好的鲁棒性能。 展开更多

关键词 飞行控制系统 动态控制分配 区域极点配置 线性矩阵不等式

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临近空间拦截弹的非奇异终端滑模控制 被引量：10

13

作者 郭超 梁晓庚 +1 位作者 王俊伟 孙长银 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期58-67,共10页

针对临近空间直接力/气动力复合控制拦截弹的抗干扰控制问题,提出了一种基于有限时间干扰观测器(FTDO)的非奇异终端滑模(NTSM)复合跟踪控制策略。首先,设计FTDO估计系统的不匹配干扰;在此基础上,设计基于FTDO的NTSM复合控制律,获取期望... 针对临近空间直接力/气动力复合控制拦截弹的抗干扰控制问题,提出了一种基于有限时间干扰观测器(FTDO)的非奇异终端滑模(NTSM)复合跟踪控制策略。首先,设计FTDO估计系统的不匹配干扰;在此基础上,设计基于FTDO的NTSM复合控制律,获取期望的控制力矩。接着,考虑到作为执行机构的气动舵和反作用喷气装置存在冗余性,进一步提出了一种动态控制分配算法实现期望控制指令到执行机构的分配,获得良好的控制分配精度和较小的执行机构能耗。最后,仿真结果验证了所设计复合控制系统的有效性。 展开更多

关键词 临近空间拦截弹 有限时间干扰观测器 非奇异终端滑模 动态控制分配

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固定时间收敛的空空导弹直接力/气动力复合控制 被引量：6

14

作者 刘祥 李爱军 +2 位作者 郭永 王硕 王长青 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期29-34,42,共7页

针对带有直接力/气动力复合控制系统的空空导弹控制律设计问题,提出了一种基于固定时间收敛的滑模控制理论和动态控制分配技术的复合控制策略.首先,根据导弹纵向运动模型设计一种固定时间收敛的滑模控制器,获得建立导弹过载所需要的虚... 针对带有直接力/气动力复合控制系统的空空导弹控制律设计问题,提出了一种基于固定时间收敛的滑模控制理论和动态控制分配技术的复合控制策略.首先,根据导弹纵向运动模型设计一种固定时间收敛的滑模控制器,获得建立导弹过载所需要的虚拟控制力矩,并实现过载跟踪误差在指定时间内收敛;其次采用动态控制分配技术将期望控制力矩分别映射到气动力和直接力装置;然后,通过李雅普诺夫理论证明了系统是固定时间收敛的,可以快速收敛到平衡点;最后通过数字仿真验证了所设计复合控制策略的有效性和可实现性. 展开更多

关键词 复合控制策略 直接力 固定时间收敛 动态控制分配 滑模控制

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