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基于增量非线性动态逆的导弹液压起竖系统控制
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作者 马嘉华 王锦源 +6 位作者 姚志凯 邓文翔 姚建勇 周正寿 周忠华 哈良 朱威霖 《弹箭与制导学报》 北大核心 2025年第2期193-198,207,共7页
针对导弹液压起竖系统非线性动力学建模困难,且存在机械与液压动态不确定性的现实问题,提出一种增量非线性动态逆控制方法。该方法弱化了对复杂液压非线性模型的依赖,具备良好的鲁棒性,且控制器设计简洁高效、结构清晰。首先建立阀控缸... 针对导弹液压起竖系统非线性动力学建模困难,且存在机械与液压动态不确定性的现实问题,提出一种增量非线性动态逆控制方法。该方法弱化了对复杂液压非线性模型的依赖,具备良好的鲁棒性,且控制器设计简洁高效、结构清晰。首先建立阀控缸驱动下的系统动力学模型,并通过反步法构造液压通道的虚拟控制律;随后利用一阶泰勒展开对液压非线性动态进行解耦,设计增量非线性动态逆控制器跟踪虚拟控制律,实现导弹起竖轨迹的精确控制。通过Lyapunov方法证明了对比仿真闭环系统的稳定性及所提控制器的有效性。 展开更多
关键词 增量非线性动态逆控制 导弹液压起竖系统 阀控缸系统 液压非线性动态
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一种快时变气动下双旋飞行器非线性动态逆解耦控制方法
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作者 李亚峰 唐文桃 +3 位作者 纪毅 范军芳 王伟 张思幸 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第6期622-630,共9页
分析双旋飞行器参数快时变性与不确定性特征,并提出一种基于时间尺度分离架构的非线性动态逆解耦控制方法。首先,构建了双旋飞行器七自由度多刚体耦合动力学模型,将气动参数不确定性视为归一化扰动,继而将动力学模型分解为滚转通道和俯... 分析双旋飞行器参数快时变性与不确定性特征,并提出一种基于时间尺度分离架构的非线性动态逆解耦控制方法。首先,构建了双旋飞行器七自由度多刚体耦合动力学模型,将气动参数不确定性视为归一化扰动,继而将动力学模型分解为滚转通道和俯仰/偏航通道动力学子系统。采用时间尺度分离方法,进一步将俯仰和偏航通道解耦为包含快速和慢速动力学特性的级联子系统。设计了能够精确估计姿态角变化并补偿扰动的扩张状态观测器;引入积分滑模面以增强系统对扰动和模型不确定性的鲁棒性;并据此分别设计非线性动态逆控制器。仿真结果表明,所提控制方法在频率1000 Hz、幅值拉偏±30%气动参数摄动的情况下,能够实现俯仰和偏航过载的平均跟踪误差不大于2%,展现出良好的控制性能和鲁棒性。 展开更多
关键词 双旋飞行器 时间尺度分离 非线性动态 解耦控制
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基于增量非线性动态逆的导弹解耦控制设计
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作者 陈星阳 赵霞 +1 位作者 周小志 李良 《弹箭与制导学报》 北大核心 2024年第2期76-81,共6页
针对导弹大迎角机动存在强耦合动力学特点,提出了一种基于增量非线性动态逆的解耦控制方法,将自动驾驶仪分为高带宽的快变角速率内回路和低带宽的慢变角回路控制,用部分逆近似求解的方法分别设计了增量形式的动态逆控制律对消不同的耦合... 针对导弹大迎角机动存在强耦合动力学特点,提出了一种基于增量非线性动态逆的解耦控制方法,将自动驾驶仪分为高带宽的快变角速率内回路和低带宽的慢变角回路控制,用部分逆近似求解的方法分别设计了增量形式的动态逆控制律对消不同的耦合项,实现控制解耦的目的。典型工况数字仿真结果表明,所设计的导弹增量非线性动态逆控制解耦律大大改善了强耦合动力学下的稳定控制性能。相比传统PID控制,它能够完全消除过载响应的低频振荡和超调量,同时还使得滚转角响应能够准确跟踪指令。 展开更多
关键词 自动驾驶仪 耦合 增量非线性动态 解耦控制
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增量非线性动态逆小型无人机速度控制 被引量:5
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作者 郑积仕 蒋新华 陈兴武 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第9期1923-1927,共5页
针对小型无人机速度控制精度差的问题,提出一种基于增量非线性动态逆的速度控制方法。首先,根据无人机运动方程和推力模型建立速度控制模型;其次,应用非线性动态逆方法获得油门控制指令与速度的直接关系式;最后,再重写无人机运动方程为... 针对小型无人机速度控制精度差的问题,提出一种基于增量非线性动态逆的速度控制方法。首先,根据无人机运动方程和推力模型建立速度控制模型;其次,应用非线性动态逆方法获得油门控制指令与速度的直接关系式;最后,再重写无人机运动方程为增量形式,得到油门控制指令增量与加速度的控制关系式,并依此设计了速度控制律。为某飞机构建推力模型和增量动态逆速度控制器,飞行试验验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 飞行器控制、导航技术 速度控制 增量非线性动态 小型无人机 推力模型
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基于增量非线性动态逆的液压执行器力控制策略研究 被引量:2
5
作者 解占新 闫政 《液压与气动》 北大核心 2022年第7期74-82,共9页
针对液压执行器力控跟踪要求高度的非线性及不确定性的动力学模型问题,导致液压驱动系统高精度运动控制存在困难,提出采用一种基于传感器的增量式非线性动态逆控制方法来解决液压执行器的力跟踪问题。建立液压执行器动力学模型,理论分析... 针对液压执行器力控跟踪要求高度的非线性及不确定性的动力学模型问题,导致液压驱动系统高精度运动控制存在困难,提出采用一种基于传感器的增量式非线性动态逆控制方法来解决液压执行器的力跟踪问题。建立液压执行器动力学模型,理论分析了INDI控制策略在力控制模型上具有稳定性好、抗干扰能力强、系统标定范围大的优势。利用该控制器压力差导数作为反馈,不依赖于精确的液压执行器数学模型和参数标定,对模型不确定性具有固有的鲁棒性。仿真试验和理论分析表明:采用高频率采样的INDI控制器力跟踪误差始终稳定在6%左右;最大跟踪误差也不超过8%;对参数不确定性具有极强的鲁棒性。 展开更多
关键词 液压执行器 控制策略 增量非线性动态 模型不确定
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基于改进跟踪微分器的增量动态逆控制器设计 被引量:1
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作者 符式康 刘俊辉 +1 位作者 陈昊 单家元 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期3820-3826,共7页
针对大迎角飞行控制过程中存在的强气动非线性和模型不确定性,提出一种基于改进跟踪微分器的增量动态逆控制方法。考虑飞行器大迎角飞行姿态控制动力学特性,设计了外环为动态逆、内环为增量动态逆的控制器。针对采用传统跟踪微分器获得... 针对大迎角飞行控制过程中存在的强气动非线性和模型不确定性,提出一种基于改进跟踪微分器的增量动态逆控制方法。考虑飞行器大迎角飞行姿态控制动力学特性,设计了外环为动态逆、内环为增量动态逆的控制器。针对采用传统跟踪微分器获得增量动态逆所需的角加速度信息时存在的信号颤振和滤波效果差的问题,采用非线性函数和线性函数结合的方式,设计了一种改进的跟踪微分器。通过大迎角飞行数值仿真,验证了设计的跟踪微分器在准确提取角加速度的同时具有一定的抗噪性,基于此微分器设计的增量动态逆控制器对气动不确定性具有鲁棒性。 展开更多
关键词 改进跟踪微分器 非线性 增量动态控制 气动不确定性
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基于反步法和非线性动态逆的无人机三维航路跟踪制导控制 被引量:11
7
作者 刘重 高晓光 +1 位作者 符小卫 郤文清 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期2030-2040,共11页
为实现无人机在大范围内稳定、精确地跟踪三维参考航路,基于制导与控制回路独立设计的思路,提出了一种无人机三维航路跟踪制导控制方法。在制导外环,引入沿参考航路飞行的虚拟无人机作为向导并利用反步法设计三维航路跟踪的非线性制导律... 为实现无人机在大范围内稳定、精确地跟踪三维参考航路,基于制导与控制回路独立设计的思路,提出了一种无人机三维航路跟踪制导控制方法。在制导外环,引入沿参考航路飞行的虚拟无人机作为向导并利用反步法设计三维航路跟踪的非线性制导律;在控制内环,以非线性动态逆理论和奇异摄动理论为基础,设计由机动指令生成器、角度转换器、慢回路姿态控制器和快回路角速度控制器所组成的飞行控制模块,对制导外环给出的制导指令进行快速精确地跟踪。基于Lyapunov稳定性理论证明了无人机航路跟踪制导控制方法的稳定性。通过对比分析无人机6自由度模型下的三维航路跟踪仿真,说明所提出的制导控制方法能够使得无人机精确地跟踪参考航路,从而验证了该方法的有效性、合理性。 展开更多
关键词 飞行器控制、导航技术 无人机 航路跟踪 反步法 非线性动态 制导控制
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飞机穿越风切变的非线性动态逆控制 被引量:6
8
作者 陈勇 曹义华 金长江 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2003年第7期1036-1039,共4页
介绍了非线性动态逆的基本原理及其在低空风切变改出飞行中的应用。利用较真实的风切变工程化模型和非线性动态逆方法,对飞机改出低空风切变的控制进行了设计。文中获得了动态逆方法控制下的改出飞行参数曲线,并与其他的改出引导策略的... 介绍了非线性动态逆的基本原理及其在低空风切变改出飞行中的应用。利用较真实的风切变工程化模型和非线性动态逆方法,对飞机改出低空风切变的控制进行了设计。文中获得了动态逆方法控制下的改出飞行参数曲线,并与其他的改出引导策略的结果进行了对比。结果表明,动态逆方法在飞机穿越风切变的轨迹控制过程中实用有效。 展开更多
关键词 飞行控制系统 非线性动态控制 飞机 非线性动力学系统 飞行参数
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基于一种新型动态神经网络的非线性自适应逆控制 被引量:5
9
作者 李明 李会莹 +1 位作者 杨汉生 杨成梧 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第17期4021-4024,共4页
根据生物神经元的机能,提出了一种具有动态激励函数的新型神经元模型,由此构成的神经网络(DAFNN)应用在非线性自适应逆控制中时只需要确定隐层神经元个数,从而克服了用NARX回归神经网络时需确定输入和输出延时阶数及隐层神经元个数等多... 根据生物神经元的机能,提出了一种具有动态激励函数的新型神经元模型,由此构成的神经网络(DAFNN)应用在非线性自适应逆控制中时只需要确定隐层神经元个数,从而克服了用NARX回归神经网络时需确定输入和输出延时阶数及隐层神经元个数等多个参数的不足。通过对单输入单输出(SISO)及多输入多输出(MIMO)非线性系统的自适应逆控制仿真研究,证实了DAFNN是一种很好的非线性系统建模和控制工具。 展开更多
关键词 动态神经网络 自适应控制 非线性系统 NARX回归神经网络
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非线性动态逆控制在高超飞控系统中的应用 被引量:8
10
作者 刘燕斌 陆宇平 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期613-617,共5页
与传统飞机不同,高超音速飞机的推进系统与机体相互整合,导致高超音速飞机模型是严重非线性的,并且输入输出之间存有耦合.该文应用非线性动态逆控制来设计高超音速飞行控制系统,以求为其提供满意的非线性解耦控制能力,维持良好的纵向稳... 与传统飞机不同,高超音速飞机的推进系统与机体相互整合,导致高超音速飞机模型是严重非线性的,并且输入输出之间存有耦合.该文应用非线性动态逆控制来设计高超音速飞行控制系统,以求为其提供满意的非线性解耦控制能力,维持良好的纵向稳定性能.仿真研究表明该方法满足其控制系统的要求. 展开更多
关键词 纵向飞行控制 高超音速飞机 最优控制 非线性动态控制
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基于非线性动态逆的水下运载器控制方法研究 被引量:2
11
作者 崔乃刚 白瑜亮 +2 位作者 常亚武 王小刚 许江涛 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期443-450,共8页
针对水下运载器具有强非线性、强耦合、多输入多输出、水动力作用复杂以及姿态变化剧烈等特点,设计了一种非线性动态逆控制系统,解决了传统控制器设计方法在线性化过程中因忽略非线性因素带来局限性的问题。通过慢回路姿态控制器和快回... 针对水下运载器具有强非线性、强耦合、多输入多输出、水动力作用复杂以及姿态变化剧烈等特点,设计了一种非线性动态逆控制系统,解决了传统控制器设计方法在线性化过程中因忽略非线性因素带来局限性的问题。通过慢回路姿态控制器和快回路姿态控制器的设计解决了水下运载器非线性、强耦合以及多输入多输出的问题,并且运用Lyapunov稳定性分析证明了控制器的稳定性。控制方法跟踪单位阶跃信号时稳态时间为1 s,超调量为4%,较PID控制的动态特性有较大提升。非线性控制系统仿真结果表明该控制器对于±30%水动力参数不确定性具有一定的鲁棒性。 展开更多
关键词 控制理论 水下运载器 非线性动态控制 多输入多输出 快、慢回路控制
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基于PI型非线性动态逆的再入飞行控制技术研究 被引量:3
12
作者 马文涛 高晨 张庆振 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第A01期149-151,共3页
再入飞行器飞行环境复杂,具有大空域、强非线性、强耦合的再入飞行特性,基于小扰动原理的经典线性控制理论难以适应再入控制系统的要求,提出了采用动态逆的非线性再入控制器设计方法,同时在非线性动态逆控制器设计中引入积分环节,以消... 再入飞行器飞行环境复杂,具有大空域、强非线性、强耦合的再入飞行特性,基于小扰动原理的经典线性控制理论难以适应再入控制系统的要求,提出了采用动态逆的非线性再入控制器设计方法,同时在非线性动态逆控制器设计中引入积分环节,以消除由动态逆建模和系统干扰带来的跟踪误差,从而使得系统对姿态进行高精度跟踪。最后,在Matlab/Simulink中进行了仿真验证。仿真结果表明,此控制系统对姿态指令输入有很好的跟踪效果,且具有较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 再入飞行器 非线性动态 控制系统
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基于FTESO的固定时间增量动态逆容冰控制方法
13
作者 江飞鸿 刘小雄 +2 位作者 刘贞报 李煜 陈家鑫 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期996-1004,共9页
结冰严重影响飞机的飞行性能。针对此问题,提出一种基于扩张状态观测器的固定时间增量动态逆的容冰飞行控制方法,并基于此方法设计某型运输机的飞行控制律,用于增强结冰工况下的飞行控制能力,保障飞行安全。所设计的控制器中,扩张状态... 结冰严重影响飞机的飞行性能。针对此问题,提出一种基于扩张状态观测器的固定时间增量动态逆的容冰飞行控制方法,并基于此方法设计某型运输机的飞行控制律,用于增强结冰工况下的飞行控制能力,保障飞行安全。所设计的控制器中,扩张状态观测器用于估计角加速度信号中的干扰,解决现有增量动态逆控制中鲁棒性依赖角加速度准确性的问题。重要的是,该控制方法能够在固定时间内保证飞机状态误差收敛至稳定区域,并且收敛时间不依赖于误差初值。仿真结果表明所设计的控制器能够克服结冰对飞机的影响,并且在角加速度干扰下保证飞机达到期望的飞行性能,提高运输机在结冰工况下的安全飞行能力。 展开更多
关键词 结冰飞机 改进增量动态控制 扩张状态观测器 固定时间容冰控制
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非线性动态逆在大攻角导弹控制系统设计中的应用 被引量:4
14
作者 雷延花 陈士橹 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2003年第S1期109-112,共4页
导弹在大攻角飞行时,非线性及耦合严重,本文对推力矢量控制的空空导弹的控制系统进行了研究。根据导弹状态变化快慢不同,在奇异摄动理论的基础上,采用非线性动态逆设计了导弹的控制系统,并对导弹大攻角有侧滑飞行进行了仿真,结果表明文... 导弹在大攻角飞行时,非线性及耦合严重,本文对推力矢量控制的空空导弹的控制系统进行了研究。根据导弹状态变化快慢不同,在奇异摄动理论的基础上,采用非线性动态逆设计了导弹的控制系统,并对导弹大攻角有侧滑飞行进行了仿真,结果表明文中设计的控制系统可以很好地控制导弹作机动飞行。 展开更多
关键词 大攻角 非线性动态 解耦 控制系统
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非线性动态增量内模控制算法及应用 被引量:1
15
作者 刘宝 刘群峰 +2 位作者 王君红 李良川 王磊 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1001-1005,共5页
为了提高非线性工艺对象的控制质量,基于动态增量内部模型提出一种非线性动态增量内模控制算法.其中,动态增量内部模型是利用一阶纯滞后模型建立;动态增量内模控制算法是依据该动态内部模型和传统内模控制算法原理设计.在对该动态增量... 为了提高非线性工艺对象的控制质量,基于动态增量内部模型提出一种非线性动态增量内模控制算法.其中,动态增量内部模型是利用一阶纯滞后模型建立;动态增量内模控制算法是依据该动态内部模型和传统内模控制算法原理设计.在对该动态增量内模控制系统的稳定性分析的基础上,选择一种具有高度非线性和时变性的生物反应器作为控制对象来检验其控制性能.仿真结果表明:动态增量内模控制算法的控制效果和抗干扰能力等均优于传统PID控制算法和人工神经网络控制等高级控制算法,具有较好的实际控制工程意义. 展开更多
关键词 动态增量内模控制 生物反应器 非线性控制
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静止无功发生器动态模型和非线性逆系统-PI控制策略研究 被引量:4
16
作者 张晓滨 钟彦儒 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第11期3166-3170,共5页
应用状态空间平均建模法推导出静止无功发生器(SVG)的动态数学模型。基于此模型,采用双变量传统PI控制策略控制SVG系统,发现该控制策略在两个控制目标变量(无功功率和直流侧电压)的动态性能方面存在不足。依据所建立的动态数学模型推导... 应用状态空间平均建模法推导出静止无功发生器(SVG)的动态数学模型。基于此模型,采用双变量传统PI控制策略控制SVG系统,发现该控制策略在两个控制目标变量(无功功率和直流侧电压)的动态性能方面存在不足。依据所建立的动态数学模型推导出SVG系统的逆函数,由此进一步得出非线性逆系统-PI控制策略以提高SVG系统无功功率和直流侧电压的动态响应速度。应用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建SVG的控制系统模型,仿真结果表明了SVG动态数学模型的正确性和非线性逆系统-PI控制策略的有效性。 展开更多
关键词 静止无功发生器 状态空间平均建模法 动态数学模型 非线性系统-PI控制策略 动态响应速度
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基于最小二乘支持向量机动态逆的非线性系统自适应控制 被引量:1
17
作者 谢春利 邵诚 赵丹丹 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期100-105,共6页
提出基于最小二乘支持向量机动态逆的一种非线性系统自适应控制方法.该方法采用最小二乘支持向量机辨识非线性系统的动态逆模型,并将其串联在原系统之前得到复合的伪线性系统.对于建模误差、不确定因素等引起的非线性系统逆误差,采用在... 提出基于最小二乘支持向量机动态逆的一种非线性系统自适应控制方法.该方法采用最小二乘支持向量机辨识非线性系统的动态逆模型,并将其串联在原系统之前得到复合的伪线性系统.对于建模误差、不确定因素等引起的非线性系统逆误差,采用在线最小二乘支持向量机进行自适应补偿.最小二乘支持向量机的在线参数调整规律由Lyapunov稳定性理论导出,并证明了非线性闭环系统的稳定性.仿真结果证明了该方法的有效性. 展开更多
关键词 动态 最小二乘支持向量机 非线性 自适应控制
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非线性动态逆控制律在ASTOVL升力风扇 飞机侧向控制中的应用 被引量:1
18
作者 金爱娟 郭锁凤 宋德风 《电机与控制学报》 EI CSCD 2000年第4期239-242,246,共5页
对ASTOVL升力风扇飞机的侧向控制进行了研究,采用非线性动态逆控制律设计控制器,使复杂非线性强耦合的滚转、偏航、侧滑以及侧向速度等实现了线性化对消及解耦,从而使驾驶员易于操纵,进而可减少事故率。并对其进行了仿真,结... 对ASTOVL升力风扇飞机的侧向控制进行了研究,采用非线性动态逆控制律设计控制器,使复杂非线性强耦合的滚转、偏航、侧滑以及侧向速度等实现了线性化对消及解耦,从而使驾驶员易于操纵,进而可减少事故率。并对其进行了仿真,结果验证了其正确性和有效性。 展开更多
关键词 升力风扇发动机 飞机 倾向控制 非线性动态控制
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基于α阶逆的大时滞非线性动态矩阵控制 被引量:3
19
作者 李华 黄鲁江 《控制工程》 CSCD 北大核心 2009年第6期701-704,共4页
针对一类大时滞非线性系统,提出了基于α阶逆的动态矩阵控制新方法。该方法采用BP神经网络辨识逼近原非线性系统的α阶逆系统,并与原系统串联复合组成伪线性系统;采用基于线性系统的动态矩阵预测控制方法设计系统附加控制器。在系统存... 针对一类大时滞非线性系统,提出了基于α阶逆的动态矩阵控制新方法。该方法采用BP神经网络辨识逼近原非线性系统的α阶逆系统,并与原系统串联复合组成伪线性系统;采用基于线性系统的动态矩阵预测控制方法设计系统附加控制器。在系统存在建模误差、存在扰动和模型参数发生较大变化等情况下,采用该控制方法依然具有很好的动、静态性能和很强的鲁棒性。给出了详细的设计原理和步骤,并通过大量的仿真分析与已有的大时滞非线性系统内模控制研究结果进行了比较:内模控制依赖于系统模型,当模型出现严重失配的情况下,系统性能变坏,而采用提出的方法则不依赖系统精确的数学模型,计算量小,简化了非线性系统的设计;研究与仿真结果证明了所提控制方法的有效性。 展开更多
关键词 大时滞非线性系统 Α阶系统 BP神经网络 动态矩阵控制 线性系统
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针对高超声速飞行器的非线性动态逆最优控制 被引量:3
20
作者 谭毅伦 闫杰 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2011年第1期36-39,共4页
高超声速飞行器具有高度非线性,并且输入输出之间存有耦合。传统控制方案中的线性化处理方法有严重的局限性。采用状态反馈线性化方法对高超声速飞行器纵向模型输入输出线性化,并结合最优控制理论设计控制系统,以求提供满意的非线性解... 高超声速飞行器具有高度非线性,并且输入输出之间存有耦合。传统控制方案中的线性化处理方法有严重的局限性。采用状态反馈线性化方法对高超声速飞行器纵向模型输入输出线性化,并结合最优控制理论设计控制系统,以求提供满意的非线性解耦控制能力,维持良好的纵向稳定性能。基于某常用的高超声速飞行器模型的仿真研究表明该方案能够使飞行器有效跟踪参考轨迹,满足系统需要。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 非线性动态 最优控制 纵向飞行控制
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