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半球谐振陀螺控制及补偿技术 被引量:10
1
作者 伊国兴 魏振楠 +2 位作者 王常虹 奚伯齐 孙一为 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期780-789,共10页
首先介绍了半球谐振陀螺(HRG)发展历程,分析国内外研究现状并总结了现阶段半球谐振陀螺发展趋势;其次讨论了半球谐振陀螺控制技术,包括不同条件下驻波的激励检测方法、陀螺工作模式、驻波控制方案,以及一种全新的频率调制控制方案;另外... 首先介绍了半球谐振陀螺(HRG)发展历程,分析国内外研究现状并总结了现阶段半球谐振陀螺发展趋势;其次讨论了半球谐振陀螺控制技术,包括不同条件下驻波的激励检测方法、陀螺工作模式、驻波控制方案,以及一种全新的频率调制控制方案;另外,分别以驻波调制补偿、电极增益补偿、多陀螺补偿以及环境载荷补偿为例,分析了控制方案补偿、器件补偿、系统补偿以及场景补偿等四种半球谐振陀螺补偿技术;最后通过对现有技术和研究的分析,提出了半球谐振陀螺控制及补偿技术未来的发展方向。 展开更多
关键词 半球谐振陀螺 哥氏振动陀螺 驻波控制技术 陀螺补偿技术
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一种低成本MEMS惯性传感器应用技术研究 被引量:11
2
作者 李仁 曾庆双 陈希军 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1670-1674,共5页
讨论和分析了标定一种低成本MEMSINS传感器的方法和过程,MEMS传感器价格低廉但是误差很大,因此对其进行精确的标定对减少系统误差有很大的作用,包括零偏、刻度因子以及未对准误差和非正交误差等。通过对陀螺误差进行建模分析,利用卡尔... 讨论和分析了标定一种低成本MEMSINS传感器的方法和过程,MEMS传感器价格低廉但是误差很大,因此对其进行精确的标定对减少系统误差有很大的作用,包括零偏、刻度因子以及未对准误差和非正交误差等。通过对陀螺误差进行建模分析,利用卡尔曼滤波对数据进行处理,使用不需要传感器与测试平台精确对准的多位置对准方法来标定加速度计参数,结果表明陀螺的系统方差有很大改善,同时在静态情况下进行导航解算,表明标定结果有效。 展开更多
关键词 标定 导航 惯性测量单元 ADIS16350 误差分析 MEMSINS
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惯性元件的失准角分离技术研究 被引量:5
3
作者 李巍 任顺清 赵洪波 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期43-46,共4页
针对陀螺仪和加速度计存在失准角的问题,采取误差分离技术,设计了简单、高精度测试失准角的方法.对失准角进行了定义,利用方向余弦阵的基本性质,从小角度的原理推导了惯性元件失准角的二维分解表达式,在测量陀螺仪的失准角时,对安装误... 针对陀螺仪和加速度计存在失准角的问题,采取误差分离技术,设计了简单、高精度测试失准角的方法.对失准角进行了定义,利用方向余弦阵的基本性质,从小角度的原理推导了惯性元件失准角的二维分解表达式,在测量陀螺仪的失准角时,对安装误差、夹具误差和失准角误差进行了误差分离.针对加速度计失准角的测试,设计了简易的测试方法,有效分离了加速度计的失准角以及夹具体的安装误差.对一个半球谐振陀螺仪和一个石英加速度计的失准角进行了实测,标定精度达到角秒级,验证了采用误差分离技术的测试方案的正确性,提高了失准角测试精度. 展开更多
关键词 失准角 陀螺仪 加速度计 误差分离技术
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空间机器人的智能控制器设计(英文) 被引量:3
4
作者 丰保民 马广程 +1 位作者 解伟男 王常虹 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期730-734,共5页
自由漂浮空间机器人动力学方程不能被参数线性化并且存在模型不确定性,使得基于数学模型的控制问题变得十分复杂。本文研究了自由漂浮空间机器人的智能控制方法,提出了一个鲁棒的模糊神经网络控制器。首先利用模糊神经网络控制器来逼近... 自由漂浮空间机器人动力学方程不能被参数线性化并且存在模型不确定性,使得基于数学模型的控制问题变得十分复杂。本文研究了自由漂浮空间机器人的智能控制方法,提出了一个鲁棒的模糊神经网络控制器。首先利用模糊神经网络控制器来逼近理想控制器,然后利用鲁棒控制器对逼近误差进行估计和抑制。根据Lyapunov函数建立的新的网络学习算法保证了系统的稳定性。最后利用该控制器对平面二连杆空间机器人进行了研究。仿真结果表明该智能控制方案是有效的。 展开更多
关键词 空间机器人 模糊神经网络 智能控制 轨迹控制
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基于动不平衡补偿的加速度计二次项系数的精确标定方法
5
作者 李巍 李大庆 +1 位作者 汤莉 刘逸康 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第3期293-300,共8页
针对精密离心机标定加速度计时其动不平衡误差将引入虚假二次项,导致加速度计二次项系数标定精度差,提出了一种基于动不平衡补偿的加速度计二次项系数精确标定方法。通过对称安装两只参考加速度计作为桥梁,提出轮询调度法和动不平衡误... 针对精密离心机标定加速度计时其动不平衡误差将引入虚假二次项,导致加速度计二次项系数标定精度差,提出了一种基于动不平衡补偿的加速度计二次项系数精确标定方法。通过对称安装两只参考加速度计作为桥梁,提出轮询调度法和动不平衡误差实时补偿技术,分离并抑制了离心机动不平衡误差对测试加速度计标定精度的影响,显著提升了二次项系数的标定准确性。参考加速度计表现出较稳定的不确定度,验证了其作为动不平衡实验基准器件的可行性。仿真结果表明,所提方法将加速度计二次项系数标定不确定度由2.59×10^(-6) g/g^(2)降低至5.83×10^(-8) g/g^(2),为高精度加速度计标定提供了技术支持和理论依据。 展开更多
关键词 精密离心机 动不平衡 加速度计 二次项系数 不确定度分析
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天文导航中的星敏感器技术 被引量:24
6
作者 李葆华 刘国良 +1 位作者 刘睿 王常虹 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1615-1620,共6页
由于星敏感器仅仅工作在全天球的识别模式下远不能满足当前飞行器任务的需要,提出了当星敏感器有足够的先验信息情况下,可在星跟踪模式或者预测星像模式下工作,来提高星敏感器的数据更新率,降低由全天球识别带来误匹配的可能性。本文提... 由于星敏感器仅仅工作在全天球的识别模式下远不能满足当前飞行器任务的需要,提出了当星敏感器有足够的先验信息情况下,可在星跟踪模式或者预测星像模式下工作,来提高星敏感器的数据更新率,降低由全天球识别带来误匹配的可能性。本文提出了一种新的星跟踪算法来克服飞行器在大角速度飞行情况下传统星跟踪算法处理时间过长等不足;为了消除由于系统噪声带来的误差,还提出了星图滤波和星像滤波的方法。实验结果表明,当飞行器在2.25°/s的角速度下飞行时,星敏感器能在10pixel×10pixel的范围内从星图中正确提取星像,星图经去噪后,星敏感器输出精度提高了近5″,从而使星敏器可在飞行器高动态飞行情况下实现高精度、高更新率的姿态输出。文中描述的所有方法已在2007年和2008年进行了地面观星测试,并于2009年即将应用于某些卫星的姿控系统中。 展开更多
关键词 天文导航 星敏感器 星跟踪算法 星像预测
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采用复合控制的直流力矩电机摩擦补偿 被引量:20
7
作者 于志伟 曾鸣 乔大鹏 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期539-544,共6页
针对陀螺漂移测试转台直流力矩电机系统中存在的非线性动态摩擦和负载扰动,为提高转台位置跟踪精确度,采用复合控制方法进行摩擦补偿研究。在转台直流电机系统中,电机模型采用简化的二阶线性直流电机模型,摩擦模型采用摩擦参数为非一致... 针对陀螺漂移测试转台直流力矩电机系统中存在的非线性动态摩擦和负载扰动,为提高转台位置跟踪精确度,采用复合控制方法进行摩擦补偿研究。在转台直流电机系统中,电机模型采用简化的二阶线性直流电机模型,摩擦模型采用摩擦参数为非一致性变化的动态摩擦模型。补偿方法包含一个参数自适应律和CMAC神经网络,用于估计未知模型参数、辨识位置周期摩擦扰动并给与补偿。仿真结果表明,复合控制补偿方法保证了闭环系统全局稳定性和对期望位置信号的渐进跟踪,提高了转台位置跟踪精确度。 展开更多
关键词 转台 自适应控制器 神经网络 复合控制 摩擦
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小范围回转轴系感应同步器测角系统的误差分离技术 被引量:8
8
作者 任顺清 伊国兴 +1 位作者 曾庆双 王常虹 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第2期183-186,共4页
利用 391齿盘、平面反射镜及自准直仪测量了某一小范围(50°)回转轴系的圆感应同步器测角系统的角位置误差,利用测角系统的误差特性,建立了回归误差模型,并通过最小二乘法得出了圆感应同步器一个节距内的一次谐波和二次谐波误差,根... 利用 391齿盘、平面反射镜及自准直仪测量了某一小范围(50°)回转轴系的圆感应同步器测角系统的角位置误差,利用测角系统的误差特性,建立了回归误差模型,并通过最小二乘法得出了圆感应同步器一个节距内的一次谐波和二次谐波误差,根据误差的幅值和相位,采用硬件补偿技术,使圆感应同步器测角系统的误差大大降低。 展开更多
关键词 红外地球敏感器 地面测试设备 感应同步器 测角系统 误差分离技术 最小二乘法
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一种激光陀螺捷联惯性导航系统级标定方法 被引量:10
9
作者 董春梅 任顺清 +1 位作者 陈希军 李巍 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1618-1626,共9页
为优化激光捷联惯性导航在卧式三轴转台上的系统级标定方案,设计了卧式三轴转台外环轴整周旋转对惯性测量单元(IMU)误差参数的激励方法。基于捷联惯性导航的误差方程,阐述了速度误差与IMU误差参数间的关系,从而建立IMU系统级标定模型。... 为优化激光捷联惯性导航在卧式三轴转台上的系统级标定方案,设计了卧式三轴转台外环轴整周旋转对惯性测量单元(IMU)误差参数的激励方法。基于捷联惯性导航的误差方程,阐述了速度误差与IMU误差参数间的关系,从而建立IMU系统级标定模型。该模型具有加速度计误差参数仅反应在观测量北向分量、陀螺误差参数仅反应在观测量东向分量的特点,消除了加速度计和陀螺误差参数标定误差的相互影响。根据准D最优准则,设计了正二十面体12点计划的双轴位置单轴速率翻滚法,利用最小二乘法辨识出IMU的24项误差参数。通过给加速度计和陀螺加入不同测量噪声,对IMU标定模型进行仿真,结果表明该方法可抑制加速度计和陀螺的测量噪声对标定结果的影响。 展开更多
关键词 捷联惯性导航系统 加速度计 陀螺仪 系统级标定 惯性测量单元 误差参数
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精密离心机的惯性组合加速度计的参数标定方法 被引量:7
10
作者 王世明 王翌 +2 位作者 伊国兴 任顺清 鲁金瑞 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期264-270,共7页
为了实现应用精密离心机对捷联惯导系统不拆分整体标定时各加速度计误差模型系数进行精确辨识,分析了可能影响加速度计标定精度的离心机误差源进而建立了相应的坐标系。在考虑各加速度计与反转平台轴线距离的情况下,应用齐次变换法计算... 为了实现应用精密离心机对捷联惯导系统不拆分整体标定时各加速度计误差模型系数进行精确辨识,分析了可能影响加速度计标定精度的离心机误差源进而建立了相应的坐标系。在考虑各加速度计与反转平台轴线距离的情况下,应用齐次变换法计算了各加速度计各轴实际的比力输入,结合给定的加速度计误差模型,设计了一种可辨识误差模型中全部二阶误差模型系数的测试方法。仿真结果表明,该方法经修正离心机误差后可以有效地提高所有误差模型系数的标定精度,并能给出各加速度计与反转平台轴线的距离。仿真还分析了离心机误差对标定精度的影响,结果表明:离心机误差项主要影响1号加速度计KF、KP、KPP的标定精度,而对于KII、KIO的标定无影响;另外主要影响2号加速度计KF,KI,KII的标定精度,以及3号加速度计KF、KO的标定精度。 展开更多
关键词 捷联惯导系统 精密离心机 加速度计标定 测试方法
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卫星姿态控制系统鲁棒故障诊断方法 被引量:7
11
作者 贾庆贤 张迎春 +1 位作者 李化义 李葆华 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期19-22,共4页
针对卫星姿控系统的鲁棒故障诊断问题,在未知输入观测器(UIO)基础上,提出利用非线性未知输入观测器(NUIO)对执行机构和敏感器故障诊断.考虑姿控系统存在外部干扰以及系统不确定性,建立姿控系统非线性模型,设计NUIO对部分干扰和系统不确... 针对卫星姿控系统的鲁棒故障诊断问题,在未知输入观测器(UIO)基础上,提出利用非线性未知输入观测器(NUIO)对执行机构和敏感器故障诊断.考虑姿控系统存在外部干扰以及系统不确定性,建立姿控系统非线性模型,设计NUIO对部分干扰和系统不确定性解耦,令未解耦部分到系统残差H∝范数作为性能指标使之最优,运用线性矩阵不等式(LMI)求解观测器增益矩阵.最后,对执行机构和敏感器发生突变故障和缓变故障进行诊断仿真,结果验证此方法的有效性. 展开更多
关键词 姿态控制系统(ACS) NUIO H∞控制 LMI 鲁棒故障诊断
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自适应滑模控制具有状态和输入时滞的不确定系统 被引量:6
12
作者 吴立刚 凌明祥 +1 位作者 王常虹 曾庆双 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第5期443-447,451,共6页
针对一类对象模型具有非匹配不确定性,且同时具有状态时滞和输入时滞的线性系统,基于LMI方法,提出了系统存在滑动模态时滞相关的充分条件,考虑到在处理输入时滞时引入了未知扰动,进一步设计了对扰动参数具有自适应估计能力自适应滑模控... 针对一类对象模型具有非匹配不确定性,且同时具有状态时滞和输入时滞的线性系统,基于LMI方法,提出了系统存在滑动模态时滞相关的充分条件,考虑到在处理输入时滞时引入了未知扰动,进一步设计了对扰动参数具有自适应估计能力自适应滑模控制器,该方法保证了闭环系统鲁棒渐近稳定。仿真结果进一步证实了该控制策略的可行性。 展开更多
关键词 时滞相关 滑模控制 线性矩阵不等式 非匹配不确定性 自适应律
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基于模糊自适应强跟踪滤波的惯性/地磁组合导航方法 被引量:10
13
作者 刘睿 董汉成 王常虹 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期329-334,共6页
针对在量测噪声统计特性发生变化时,基于滤波算法的惯性/地磁组合导航系统存在精度下降甚至发散的问题,提出了一种基于模糊自适应强跟踪滤波算法的惯性/地磁组合导航方法,该方法通过制定模糊规则,实时监控系统残差变化,自适应地调整柔... 针对在量测噪声统计特性发生变化时,基于滤波算法的惯性/地磁组合导航系统存在精度下降甚至发散的问题,提出了一种基于模糊自适应强跟踪滤波算法的惯性/地磁组合导航方法,该方法通过制定模糊规则,实时监控系统残差变化,自适应地调整柔化因子的大小,即增强了滤波器对时变噪声的跟踪能力又保证了滤波器处理当前信息的能力。仿真结果表明:该方法能够很好地抑制纯惯性导航系统随时间累积的误差,而且在量测噪声统计特性发生变化时,系统误差没有出现明显的跳变,保证了整个导航系统的精度,提高了系统的鲁棒性。 展开更多
关键词 惯性/地磁组合导航 强跟踪滤波 模糊规则 自适应
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涵道式无人机鲁棒控制系统设计 被引量:5
14
作者 李远伟 王常虹 +1 位作者 伊国兴 奚伯齐 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第9期81-87,共7页
介绍了一种小型涵道式无人机的姿态控制系统的设计及实现技术。首先通过对无人机组成部分的动力学分析建立了涵道式无人机的数学模型,将模型进行线性化,并针对飞行试验过程中的不确定性以及结构紧凑带来的易受外部干扰的特性设计了基于... 介绍了一种小型涵道式无人机的姿态控制系统的设计及实现技术。首先通过对无人机组成部分的动力学分析建立了涵道式无人机的数学模型,将模型进行线性化,并针对飞行试验过程中的不确定性以及结构紧凑带来的易受外部干扰的特性设计了基于H∞理论的鲁棒控制器,并将控制器带入非线性系统进行仿真,仿真结果验证了该算法的有效性。飞行试验结果表明,该控制器在悬停及小范围机动时比传统的PID控制器具有更强的抗干扰性,提高了飞行器的稳定性和操控性。 展开更多
关键词 涵道式无人机 动力学模型 参数摄动 干扰抑制 H∞控制理论 飞行试验
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时滞LPV系统的H_∞控制新方法 被引量:9
15
作者 王俊玲 王常虹 高会军 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期144-148,共5页
研究了具有随参数变化状态时滞的线性参数变化系统的H∞控制问题,该系统的状态空间矩阵和时滞是实时可测且在闭集内变化的参数的确定函数.提出了一种新的依赖于参数的H∞性能准则,该准则通过引入附加矩阵解除了系统矩阵与依赖于参数的Ly... 研究了具有随参数变化状态时滞的线性参数变化系统的H∞控制问题,该系统的状态空间矩阵和时滞是实时可测且在闭集内变化的参数的确定函数.提出了一种新的依赖于参数的H∞性能准则,该准则通过引入附加矩阵解除了系统矩阵与依赖于参数的Lyapunov函数之间的耦合而更易于数值实现.在此基础上设计了系统的H∞状态反馈控制器,该控制器能够保证相对于所有能量有界的输入信号闭环系统满足给定的性能指标.采用线性矩阵不等式技术,将控制器存在的充分条件转化为凸优化问题.最后用数值仿真验证了所提出算法的可行性. 展开更多
关键词 线性参数变化系统 H∞性能 线性矩阵不等式 状态时滞
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离散广义分段仿射系统的静态输出反馈控制 被引量:7
16
作者 王茂 魏延岭 邱剑彬 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期14-21,共8页
为了消除离散广义分段仿射系统的非正则性和非因果性对控制系统性能的不利影响,研究了一类具有参数不确定离散广义分段仿射系统的鲁棒静态输出反馈控制问题.基于分段Lyapunov函数、投影定理和几个基本引理,提出了两种方法来设计使具有... 为了消除离散广义分段仿射系统的非正则性和非因果性对控制系统性能的不利影响,研究了一类具有参数不确定离散广义分段仿射系统的鲁棒静态输出反馈控制问题.基于分段Lyapunov函数、投影定理和几个基本引理,提出了两种方法来设计使具有参数不确定广义分段仿射系统鲁棒容许的静态输出反馈控制器.利用这两种方法得到的控制器不仅可以保证系统的稳定性,而且可以保证系统的正则性和因果性.通过求解一组包含参变量的LMIs,可以得到保证广义分段放射系统容许的反馈控制器增益.仿真结果证明了所提设计方法的有效性. 展开更多
关键词 广义分段仿射系统 静态输出反馈 分段LYAPUNOV函数 容许性
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Lorenz混沌系统的自适应模糊滑模控制 被引量:4
17
作者 吴立刚 凌明祥 +1 位作者 王常虹 张立宪 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期499-502,共4页
应用指数趋近律的方法为一类Lorenz混沌系统设计了滑模控制器.考虑系统所受外部扰动且其界参数未知,引入了简单的自适应律,使其能对外部扰动的界参数进行在线估计.为解决滑模控制系统中的滑模抖振问题,同时保证系统的暂态性能,通过模糊... 应用指数趋近律的方法为一类Lorenz混沌系统设计了滑模控制器.考虑系统所受外部扰动且其界参数未知,引入了简单的自适应律,使其能对外部扰动的界参数进行在线估计.为解决滑模控制系统中的滑模抖振问题,同时保证系统的暂态性能,通过模糊规则来调节指数趋近律的参数,得到了一类自适应模糊滑模控制器.仿真结果表明该控制方案的可行性. 展开更多
关键词 LORENZ混沌系统 指数趋近律 滑模控制 自适应 模糊逻辑控制器
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免疫调节增益的单神经元PID控制器 被引量:17
18
作者 王伟 高晓智 +1 位作者 王常虹 王冲 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期74-79,共6页
针对单神经元PID控制中学习速度较慢,动态响应时间长等问题,提出了免疫调节增益的单神经元PID控制器。将T细胞免疫调节机理与单神经元PID控制算法相结合,以提高单神经元PID控制器的学习速度,缩短动态响应时间,改善单神经元PID控制器的... 针对单神经元PID控制中学习速度较慢,动态响应时间长等问题,提出了免疫调节增益的单神经元PID控制器。将T细胞免疫调节机理与单神经元PID控制算法相结合,以提高单神经元PID控制器的学习速度,缩短动态响应时间,改善单神经元PID控制器的性能。仿真研究了免疫调节增益的单神经元PID控制器的定值跟踪性能和抗干扰性能以及直流电机伺服控制性能。仿真实验结果表明,这种新的控制算法学习速度快,动态响应时间短,具有较强的自适应性和鲁棒性,其控制性能优于单神经元PID控制。 展开更多
关键词 免疫调节 单神经元控制 PID控制 直流电机
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自适应蚁群算法在空间机器人路径规划中的应用 被引量:11
19
作者 金飞虎 高会军 钟啸剑 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1014-1018,共5页
为了弥补传统路径规划方法缺乏足够鲁棒性的问题,采用自适应蚁群算法实现了空间机器人路径规划.针对传统蚁群算法在计算初期出现停滞的现象,修改了信息激素物质的更新方法.自适应蚁群算法根据学习次数和与最近障碍物的距离来调节信息激... 为了弥补传统路径规划方法缺乏足够鲁棒性的问题,采用自适应蚁群算法实现了空间机器人路径规划.针对传统蚁群算法在计算初期出现停滞的现象,修改了信息激素物质的更新方法.自适应蚁群算法根据学习次数和与最近障碍物的距离来调节信息激素物质.仿真结果表明,该算法在采用较少蚂蚁的情况下,与一般蚁群算法相比,能够快速找到理想路径. 展开更多
关键词 蚁群算法 空间机器人 路径规划
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饱和切换系统鲁棒H_∞静态输出反馈控制 被引量:4
20
作者 王茂 樊友高 +1 位作者 邱剑彬 顾玥 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期12-18,共7页
研究一类具有饱和输入的多胞不确定性离散切换系统,在平均驻留时间切换方式下的鲁棒H∞静态输出反馈控制问题.基于参数依赖间断切换Lyapunov函数和几个基本引理,通过求解LMI最优问题,设计出在平均驻留时间切换信号下,使闭环系统达到局... 研究一类具有饱和输入的多胞不确定性离散切换系统,在平均驻留时间切换方式下的鲁棒H∞静态输出反馈控制问题.基于参数依赖间断切换Lyapunov函数和几个基本引理,通过求解LMI最优问题,设计出在平均驻留时间切换信号下,使闭环系统达到局部指数稳定的鲁棒H∞静态输出反馈控制器.仿真结果表明了所提设计方法的有效性. 展开更多
关键词 切换系统 参数依赖LYAPUNOV函数 饱和执行器 平均驻留时间
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