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控制受限柔性航天器姿态机动内闭环成形控制 被引量:6
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作者 孔宪仁 杨正贤 +1 位作者 董晓光 廖俊 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期329-335,共7页
针对柔性航天器带有执行机构饱和的姿态控制问题,提出了一种将反馈控制与内闭环信号成形相结合的控制方法。将成形器作用于系统内闭环回路中,通过人为引入控制延时达到抑制振动的目的,避免敏感器扰动、执行机构饱和等非线性影响控制器... 针对柔性航天器带有执行机构饱和的姿态控制问题,提出了一种将反馈控制与内闭环信号成形相结合的控制方法。将成形器作用于系统内闭环回路中,通过人为引入控制延时达到抑制振动的目的,避免敏感器扰动、执行机构饱和等非线性影响控制器振动抑制效果。全物理实验结果表明,在反作用飞轮存在控制力矩饱和的情况下,该方法不仅使航天器快速地、平稳地完成高精度姿态机动,而且显著地减少了柔性结构的弹性振动,具有算法简单、易于在轨实时计算的优点。 展开更多
关键词 柔性航天器 控制受限 内闭环信号成形 振动抑制 全物理实验
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控制受限的编队航天器鲁棒自适应控制 被引量:9
2
作者 宋申民 郑重 苏烨 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期1422-1429,共8页
研究了考虑控制受限的编队航天器鲁棒自适应轨道跟踪控制问题。针对航天器编队飞行系统中控制受限、外部扰动和模型不确定性的情况,利用反步控制方法和指令滤波设计提出了一种鲁棒自适应控制策略。指令滤波器用于补偿控制受限对于控制... 研究了考虑控制受限的编队航天器鲁棒自适应轨道跟踪控制问题。针对航天器编队飞行系统中控制受限、外部扰动和模型不确定性的情况,利用反步控制方法和指令滤波设计提出了一种鲁棒自适应控制策略。指令滤波器用于补偿控制受限对于控制器的影响,同时设计了自适应律对未知参数进行估计,并且利用Lyapunov稳定性理论分析了闭环系统的渐近稳定性。和滑模控制等传统鲁棒控制不同,所设计的鲁棒自适应控制器是连续的,更便于航天器编队飞行系统的实现。仿真结果表明所设计的控制器既能实现高精度的编队飞行跟踪控制,又能保证控制受限的要求。 展开更多
关键词 编队飞行 控制受限 鲁棒自适应控制 指令滤波器 稳定性
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控制受限的火箭炮位置伺服系统鲁棒自适应反步控制 被引量:10
3
作者 吴跃飞 马大为 乐贵高 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期477-483,共7页
针对火箭炮位置伺服系统运行过程中所存在的转动惯量和负载力矩变化大,输入控制受限等各种不确定因素,提出了一种基于动态面滤波法的自适应鲁棒位置控制器。对于模型中的不确定参数,采用投影算法进行有效估计,利用鲁棒滑模滤波器简化控... 针对火箭炮位置伺服系统运行过程中所存在的转动惯量和负载力矩变化大,输入控制受限等各种不确定因素,提出了一种基于动态面滤波法的自适应鲁棒位置控制器。对于模型中的不确定参数,采用投影算法进行有效估计,利用鲁棒滑模滤波器简化控制器的设计,引入一个辅助分析系统来对控制输入限制的影响进行有效分析,同时将辅助分析系统与反步方法结合,通过对模型的等价变换和选择适当的Lyapunov函数,给出系统的自适应控制器的设计方法。仿真结果表明,该方法保证了系统的响应速度和控制精度,对参数摄动及外界负载扰动具有较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 自动控制技术 防空火箭炮 输入控制受限 动态面滤波法 鲁棒自适应反步
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控制受限滑模控制Buck变换器优化设计 被引量:6
4
作者 倪雨 许建平 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期555-560,共6页
该文针对传统滑模控制开关变换器的滑模系数选取困难的问题,分析了控制受限的传统滑模控制Buck变换器的滑动模态区与滑模系数的关系.根据电感电流为零时系统在相平面的运动规律与滑模区的关系,给出了选取最优滑模系数的方法,以确保开关... 该文针对传统滑模控制开关变换器的滑模系数选取困难的问题,分析了控制受限的传统滑模控制Buck变换器的滑动模态区与滑模系数的关系.根据电感电流为零时系统在相平面的运动规律与滑模区的关系,给出了选取最优滑模系数的方法,以确保开关变换器系统在负载变动范围内快速进入滑动模态区,避免输出电压振荡现象.可根据负载变化范围直接采用公式计算最优滑模系数.仿真研究和实验结果验证了优化设计方法的正确性和有效性. 展开更多
关键词 滑模控制 控制受限 临界滑模系数 滑动模态区 BUCK变换器
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控制受限航天器无角速度反馈姿态控制 被引量:2
5
作者 王岩 唐强 陈兴林 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期64-69,76,共7页
重点研究了控制受限和角速度不可测情况下航天器姿态快速跟踪问题。首先定义了四元数辅助系统,并设计了包含实际误差四元数和观测误差四元数的双曲正切函数的非线性控制律;然后,证明了系统的稳定性以及控制量的有界性;最后通过数字仿真... 重点研究了控制受限和角速度不可测情况下航天器姿态快速跟踪问题。首先定义了四元数辅助系统,并设计了包含实际误差四元数和观测误差四元数的双曲正切函数的非线性控制律;然后,证明了系统的稳定性以及控制量的有界性;最后通过数字仿真与已有的方法进行比较研究,说明该方法能大大提高卫星姿态跟踪精度和响应速度。 展开更多
关键词 姿态控制 四元数运动方程控制受限航天器
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控制受限欠驱动桥吊系统改性终端滑模控制 被引量:1
6
作者 王杰 强宝民 +1 位作者 何祯鑫 杜文正 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2019年第10期221-228,共8页
设计了一种改性终端滑模控制方法,满足了桥吊系统的快速性要求;采用非线性趋近律代替等速趋近律,大幅减弱了系统抖振幅度和频率;根据驱动力矩有限的工业背景,设计自适应辅助系统,实现了有限控制信号输入。仿真结果表明,提出的控制方法... 设计了一种改性终端滑模控制方法,满足了桥吊系统的快速性要求;采用非线性趋近律代替等速趋近律,大幅减弱了系统抖振幅度和频率;根据驱动力矩有限的工业背景,设计自适应辅助系统,实现了有限控制信号输入。仿真结果表明,提出的控制方法在控制受限的情况下能够较终端滑模大幅缩短系统状态收敛时间;控制系统抗扰性测试表明,控制方法对外界干扰有较强的鲁棒性能,验证了控制方法的可行性与有效性。 展开更多
关键词 欠驱动系统 桥吊 控制受限 非线性控制 终端滑模 变结构控制
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具有H_(∞)性能的输入受限三级倒立摆控制器设计
7
作者 韩光信 张保葵 《河南科技》 2024年第17期4-9,共6页
【目的】针对直线三级倒立摆控制输入受限下的稳摆控制问题,设计了具有H_(∞)性能的输入受限三级倒立摆控制器。【方法】利用线性矩阵不等式(LMI)方法,将控制输入约束问题转化为利用线性矩阵不等式求解优化值的优化问题,经Lyapunov稳定... 【目的】针对直线三级倒立摆控制输入受限下的稳摆控制问题,设计了具有H_(∞)性能的输入受限三级倒立摆控制器。【方法】利用线性矩阵不等式(LMI)方法,将控制输入约束问题转化为利用线性矩阵不等式求解优化值的优化问题,经Lyapunov稳定性推导出符合条件的LMI,利用MATLAB中的LMI工具箱求解得到有效的K。进一步在控制输入受限下引入H_(∞)性能指标,使所设计的控制输入受限下的算法具有H_(∞)性能。【结果】仿真结果表明,该控制器对于控制输入受限下的复杂高阶次不稳定系统具有很好的控制效果。【结论】控制输入信号在给定的受限范围内实现了三级倒立摆的稳摆要求,且引入H_(∞)性能指标后控制输入和摆杆波动更小。 展开更多
关键词 直线三级倒立摆 控制输入受限 线性矩阵不等式(LMI) H_(∞)性能指标
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基于特征模型的力矩受限卫星三轴姿态控制 被引量:2
8
作者 于海祥 雷拥军 《空间控制技术与应用》 2013年第4期44-48,53,共6页
针对控制力矩受限的卫星大角度姿态机动控制问题,设计了一种基于特征模型的低增益反馈控制器.根据原对象动力学模型建立二阶时变差分方程形式的特征模型,通过推导得到了特征模型参数范围。给出了低增益饱和控制方法,并设计低增益反馈控... 针对控制力矩受限的卫星大角度姿态机动控制问题,设计了一种基于特征模型的低增益反馈控制器.根据原对象动力学模型建立二阶时变差分方程形式的特征模型,通过推导得到了特征模型参数范围。给出了低增益饱和控制方法,并设计低增益反馈控制器,解决了控制输入饱和所带来的性能下降甚至系统不稳定的问题.通过使用特征建模有效地解决了常规控制方法难以使用于一些复杂对象控制的问题.控制受限卫星大角度姿态机动仿真验证了所提出控制方法的有效性. 展开更多
关键词 控制受限 姿态机动 特征模型 低增益反馈控制
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输入受限卫星姿态的鲁棒非线性镇定与跟踪控制 被引量:2
9
作者 孙亮 霍伟 《空间控制技术与应用》 2011年第4期24-30,共7页
研究控制输入受限的卫星在存在外部干扰和转动惯量不确定性时的姿态镇定和姿态跟踪控制问题,利用双曲正切函数的性质分别设计了两种有界鲁棒非线性反馈控制律,并用李雅普诺夫方法证明:通过适当选择两种控制律中的参数,可保证闭环系统角... 研究控制输入受限的卫星在存在外部干扰和转动惯量不确定性时的姿态镇定和姿态跟踪控制问题,利用双曲正切函数的性质分别设计了两种有界鲁棒非线性反馈控制律,并用李雅普诺夫方法证明:通过适当选择两种控制律中的参数,可保证闭环系统角速度误差渐近趋于零,且姿态误差收敛到事先给定的原点小邻域内.仿真结果表明利用所设计的控制律可在控制输入受限情况下有效抑制外部干扰和转动惯量不确定性的影响,达到预期控制目标. 展开更多
关键词 卫星姿态镇定 卫星姿态跟踪 控制受限 鲁棒非线性控制 双曲正切函数
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输入受限LQ控制的参变量变分原理和算法 被引量:2
10
作者 彭海军 高强 +2 位作者 张洪武 吴志刚 钟万勰 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期488-495,共8页
在最优控制理论中根据模拟理论思想发展了塑性力学和接触力学中的参变量变分原理,并建立了控制输入受限的线性二次(linear quadratic,LQ)最优控制问题的求解新方程—耦合的Hamilton正则方程与线性互补方程.通过将连续时间离散成一系列... 在最优控制理论中根据模拟理论思想发展了塑性力学和接触力学中的参变量变分原理,并建立了控制输入受限的线性二次(linear quadratic,LQ)最优控制问题的求解新方程—耦合的Hamilton正则方程与线性互补方程.通过将连续时间离散成一系列等间距时间区段,在离散时域内采用参数二次规划方法给出数值求解输入受限的LQ最优控制问题的新算法.数值仿真验证了该算法在求解控制输入受限的LQ最优控制问题中的有效性,并且该算法具有较快的收敛性,在大步长下具有较高的计算精度. 展开更多
关键词 LQ最优控制 控制输入受限 线性互补 参数二次规划 参变量变分原理
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基于遗传监督的受限预测控制及其在热工控制中的应用 被引量:4
11
作者 郭颖 张铁军 吕剑虹 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期55-59,共5页
将普通的预测控制优化方法与遗传算法的优化方法有机地融合起来,用遗传算法来监督整个优化过程.当由普通广义预测控制GPC所计算出的控制作用能满足受限条件时,就直接采用所算出的控制作用;当由普通GPC获得的控制作用突破受限条件时,直... 将普通的预测控制优化方法与遗传算法的优化方法有机地融合起来,用遗传算法来监督整个优化过程.当由普通广义预测控制GPC所计算出的控制作用能满足受限条件时,就直接采用所算出的控制作用;当由普通GPC获得的控制作用突破受限条件时,直接启动遗传优化算法,在约束范围内搜索控制作用的最优解.通过计算实例并与其他已有控制算法进行了详细的比较,其结果表明本文所提出的基于遗传监督的受限预测控制算法在控制系统品质、算法复杂性及实时性方面均具有明显的优点. 展开更多
关键词 广义预测控制 受限控制 遗传算法 监督 热工过程
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考虑控制输入受限的卫星姿态控制 被引量:2
12
作者 高岱 吕建婷 王本利 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期683-686,共4页
研究了刚体卫星在控制输入受限时的姿态调节控制问题.设计了基于饱和函数的非线性控制器,在控制输入受限的同时,也是角速度受限的.通过李亚普诺夫方法证明了闭环系统零平衡点的全局渐近稳定性,保证了姿态和角速度都是渐近趋于零的.所提... 研究了刚体卫星在控制输入受限时的姿态调节控制问题.设计了基于饱和函数的非线性控制器,在控制输入受限的同时,也是角速度受限的.通过李亚普诺夫方法证明了闭环系统零平衡点的全局渐近稳定性,保证了姿态和角速度都是渐近趋于零的.所提出的控制方案是模型独立的,不依赖于卫星的转动惯量.仿真结果表明,在控制输入受限情况下,用所设计的控制方案实现姿态控制是可行的、有效的. 展开更多
关键词 姿态控制 控制输入受限 修正罗德里格参数
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控制力矩受限情况下漂浮基空间机械臂基于饱和速度滤波器的自适应控制方法 被引量:3
13
作者 谢立敏 陈力 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期213-218,共6页
讨论了控制力矩受限且系统参数不确定情况下,载体位置不受控、姿态受控的漂浮基空间机械臂系统的智能控制问题.运用系统动量守恒关系和拉格朗日方程建立系统的动力学方程.针对控制力矩受限和机械臂末端爪手所抓持的载荷参数不确定的情况... 讨论了控制力矩受限且系统参数不确定情况下,载体位置不受控、姿态受控的漂浮基空间机械臂系统的智能控制问题.运用系统动量守恒关系和拉格朗日方程建立系统的动力学方程.针对控制力矩受限和机械臂末端爪手所抓持的载荷参数不确定的情况,设计了一种基于饱和速度滤波器的自适应控制方法.该控制方法运用自适应调节规律有效地克服了系统不确定参数对控制精度的影响;运用双曲函数限制控制力矩的幅值大小,使其更符合空间实际的要求.此外,速度滤波器的运用使得在控制过程中不需要测量和反馈系统的速度信号,从而使得控制更加简单易行.仿真结果证明了所提出控制方法的有效性. 展开更多
关键词 漂浮基空间机械臂 控制力矩受限 参数不确定 速度滤波器 自适应控制
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执行器存在故障的汽车半车主动悬架系统自适应受限控制 被引量:2
14
作者 华长春 柳世莹 +1 位作者 陈健楠 李亮 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 2018年第1期41-47,共7页
为使悬架系统在执行器故障下仍能稳定运行,针对一类执行器存在故障的汽车半车主动悬架系统提出自适应控制方法。在提出的控制框架下,汽车半车主动悬架系统分为两个子系统;基于第1个子系统设计控制器,第2个子系统为悬架系统的零动态;针对... 为使悬架系统在执行器故障下仍能稳定运行,针对一类执行器存在故障的汽车半车主动悬架系统提出自适应控制方法。在提出的控制框架下,汽车半车主动悬架系统分为两个子系统;基于第1个子系统设计控制器,第2个子系统为悬架系统的零动态;针对第1个子系统提出了受限控制和自适应的方法,针对第2个子系统提出了与零动态相对应的稳定性分析方法。结果表明:受限控制方法确保了系统重要状态性能受限,自适应方法解决了执行器故障带来的不利影响,并且稳定性分析方法保证了系统状态最终一致有界;仿真结果证明了所设计控制器的有效性。 展开更多
关键词 主动悬架系统 执行器故障 受限控制 自适应控制 零动态
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高超声速飞行器机动飞行受限控制方法研究 被引量:3
15
作者 杜昊昱 凡永华 闫杰 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期945-950,共6页
吸气式高超声速飞行器飞行过程中舵偏不能过大,攻角、角速率等飞行状态必须满足约束,这既是超燃冲压发动机工作条件的要求,也是为了减小飞行器状态散布。针对吸气式高超声速飞行器进行高度控制时,飞行器状态和舵偏必须满足约束的实际问... 吸气式高超声速飞行器飞行过程中舵偏不能过大,攻角、角速率等飞行状态必须满足约束,这既是超燃冲压发动机工作条件的要求,也是为了减小飞行器状态散布。针对吸气式高超声速飞行器进行高度控制时,飞行器状态和舵偏必须满足约束的实际问题,引入指令调节器进行高度回路设计。基于PI+LQ方法设计过载控制器,利用高度回路的比例-微分产生过载信号,过载信号经过指令调节器生成调节指令,过载控制器跟踪该指令完成高度跟踪。仿真结果表明,该方法设计的控制系统在阵风干扰情况下能够满足状态约束并实现快速跟踪。 展开更多
关键词 指令调节器 状态约束 受限控制 模型预测控制 最优控制
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控制量受限情况下的有限时间收敛制导律 被引量:3
16
作者 段美君 周荻 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1030-1037,共8页
针对动能拦截器拦截临近空间高速机动目标的问题,基于零化视线角速率原理,应用有限时间收敛理论推导出了控制量受限情况下的Bang-Bang型滑模制导律有限时间收敛条件,既适用于二维平面情况又适用于三维空间问题。通过设计制导律中滞环控... 针对动能拦截器拦截临近空间高速机动目标的问题,基于零化视线角速率原理,应用有限时间收敛理论推导出了控制量受限情况下的Bang-Bang型滑模制导律有限时间收敛条件,既适用于二维平面情况又适用于三维空间问题。通过设计制导律中滞环控制开关门限的上下限,在视线角速率可控的条件下去除了其抖振。仿真结果表明,制导律有限时间收敛,具有较高的制导精度,并对目标机动具有鲁棒性。 展开更多
关键词 控制科学与技术 滑模制导律 有限时间收敛 控制受限 滞环控制开关
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输入受限乘波体飞行器的最优跟踪控制方法 被引量:1
17
作者 齐强 卜祥伟 +2 位作者 姜宝续 唐骁 钟伟杰 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期38-44,共7页
针对存在输入受限的乘波体飞行器最优跟踪问题,基于反演控制设计了最优跟踪控制器。将控制分为稳态跟踪控制和瞬态最优控制两部分。首先基于反演控制框架,引入有限时间收敛跟踪器对虚拟控制律进行估计,避免了普遍存在的"微分项膨胀... 针对存在输入受限的乘波体飞行器最优跟踪问题,基于反演控制设计了最优跟踪控制器。将控制分为稳态跟踪控制和瞬态最优控制两部分。首先基于反演控制框架,引入有限时间收敛跟踪器对虚拟控制律进行估计,避免了普遍存在的"微分项膨胀"问题。其次,考虑系统中存在不确定项,设计了非线性干扰观测器对不确定项进行估计,确保控制器的鲁棒性。同时,充分考虑输入受限情况,基于辅助误差补偿策略对控制输入进行修正。然后,为了实现最优控制,基于自适应动态规划设计瞬态最优控制器。最终通过数字仿真,验证所设计控制方法的有效性。 展开更多
关键词 反演控制 输入受限控制 有限时间收敛微分器 自适应动态规划 最优控制
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基于神经网络的自主水下航行器滑模控制方法 被引量:1
18
作者 欧阳晨 李璟璟 《科学技术创新》 2024年第7期96-99,共4页
针对传统滑模控制在自主水下航行器(AUV)的控制过程中存在抖振以及执行机构饱和对其控制性能的不利影响,提出一种基于神经网络的滑模控制方法。采用径向基函数神经网络(RBFNN)和自适应观测器对运动模型中的不确定项和未知外界干扰进行... 针对传统滑模控制在自主水下航行器(AUV)的控制过程中存在抖振以及执行机构饱和对其控制性能的不利影响,提出一种基于神经网络的滑模控制方法。采用径向基函数神经网络(RBFNN)和自适应观测器对运动模型中的不确定项和未知外界干扰进行在线估计,削弱滑模抖振;采用RBFNN对控制输入受限前后的差值进行逼近,克服执行机构饱和引起的控制振荡。仿真结果表明,该控制方法相较于传统滑模控制具有更好的适应性和控制精度。 展开更多
关键词 自主水下航行器(AUV) 滑模控制 径向基函数神经网络(RBFNN) 控制输入受限
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考虑状态约束的二体旋转库仑卫星系统重构控制 被引量:6
19
作者 黄静 李传江 +1 位作者 马广富 许康 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期557-565,共9页
研究考虑控制输入饱和与状态约束的深空旋转二体库仑卫星构型控制问题,只采用卫星之间的库仑力作为控制力,提出一种基于反步法的非线性控制方法。首先推导了二体库仑卫星在地—月系平动点附近的相对运动方程,利用旋转二体库仑卫星的特性... 研究考虑控制输入饱和与状态约束的深空旋转二体库仑卫星构型控制问题,只采用卫星之间的库仑力作为控制力,提出一种基于反步法的非线性控制方法。首先推导了二体库仑卫星在地—月系平动点附近的相对运动方程,利用旋转二体库仑卫星的特性,对方程进行了简化。为了完成禁止相对运动区域的回避,设计了新的状态限制辅助函数,结合抗饱和方法与反步法得到了二体库仑卫星的构型控制器。接着证明了由于状态限制辅助函数的加入,所设计的控制器可以保证卫星相对运动不超出限制范围。进一步应用Lyapunov稳定性定理证明了其闭环系统的一致最终有界性。最后在Matlab/Simulink平台上进行了仿真校验,结果表明了方法的有效性。 展开更多
关键词 卫星编队 反步控制 库仑力 重构控制 控制受限
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针对一类无人飞行器复合控制的控制分配策略 被引量:2
20
作者 冯国虎 章大勇 +3 位作者 张新立 罗兵 庹洲慧 肖正良 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期1302-1307,共6页
针对一类无人飞行器即碟式飞行器静不稳定的特点,选择了变质量矩/推力矢量复合控制方法。为了解决复合控制中的控制分配问题,提出了两种分配策略:基于误差的非线性分配策略和基于能量的最优分配策略。这两种分配策略的设计和控制律设计... 针对一类无人飞行器即碟式飞行器静不稳定的特点,选择了变质量矩/推力矢量复合控制方法。为了解决复合控制中的控制分配问题,提出了两种分配策略:基于误差的非线性分配策略和基于能量的最优分配策略。这两种分配策略的设计和控制律设计相分离,控制律确定总的控制量,分配由单独的环节实现。仿真表明,不考虑控制量受限时,这两种设计都实现了变质量矩控制和推力矢量控制的优势互补,达到了良好的控制性能;考虑控制量受限时,相对于非线性分配策略,最优分配策略避免了控制量受限的影响。 展开更多
关键词 碟式飞行器 复合控制 控制分配 控制受限
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