摘要：针对智能车项目在教学实践过程中硬件成本高、碰撞损耗大、场地占用大、学时有限等问题,采用CoppeliaSim、Matlab/Simulink和虚幻引擎构建具有高还原度与高自由度的智能车数字化实验教学平台与虚拟现实数字实验室,同时设计了智能车实验教学APP与配套实验课程。培养学生逐步掌握智能车的开发步骤与流程,采用引导式教学方法激发学生学习兴趣,培养学生知识应用及综合实践能力。数字化智能车实验教学平台打破传统智能车项目受设备与场地的限制,打造了更加高效的实验教学模式。

摘要：基于滑模控制理论提出一种刚体卫星姿态稳定控制方法,实现对反作用飞轮部分失效故障的容错控制,以及对其安装偏差的补偿控制,并从理论上证明了所设计的控制器在有限时间内能够实现对闭环姿态控制系统的几乎全局渐近稳定控制.最后将所设计的控制器应用于某型卫星姿态稳定任务,仿真结果验证了所提出方法的有效性.

摘要：针对挠性卫星大角度姿态机动的振动抑制问题,提出了一种双回路鲁棒主动振动控制方法。首先,采用压电智能元件作为作动器和敏感器,通过求解一个带有线性不等式约束的最优静态输出反馈控制问题,给出了设计低阶振动模态最优正位置反馈补偿器的算法;然后,考虑到挠性结构模态不可测,给出了仅利用输出信息的自适应变结构姿态控制器设计方法,使闭环系统的轨迹渐近趋于滑动模态区,并且避免了确定不确定性和外干扰界函数上限的困难。最后,将该方法应用于挠性航天器的大角度姿态机动控制,并进行了仿真研究,结果表明,所提出的方法是可行而有效的。

摘要：针对喷嘴作为执行机构的挠性航天器大角度姿态机动时帆板的振动抑制问题,提出了伪速率(PSR)调制式喷气控制和基于压电陶瓷(PZT)材料的主动振动控制技术相结合的复合控制方法。首先,基于Lyapunov方法设计PD反馈控制器保证姿态的渐近稳定和模态振动的衰减性;为了减少喷嘴的非线性开关控制激起的挠性结构振动,采用PSR的准线性调制技术使喷嘴产生所需要的控制力矩的脉冲序列,从而在完成大角度姿态机动的同时抑制振动幅值较大的挠性模态的振动;通过设计正位置反馈(PPF)补偿器以增加结构的阻尼来进一步抑制挠性结构残余振动。最后,将该方法应用于航天器大角度rest-to-rest(静止到静止)姿态机动的仿真研究,结果表明:该方法不仅能够使航天器完成对姿态的机动,而且能够抑制帆板的挠性振动。

摘要：针对挠性航天器大角度姿态机动的振动抑制问题,提出了一种基于输出反馈变结构控制和输入成形振动抑制方法相结合的主动振动控制策略.首先,采用拉格朗日方法建立中心刚体上带有弹性附件的航天器的动力学模型.然后,在基于非线性和低阶模态的动力学模型基础上,考虑挠性结构模态不可测的情况,为了避免设计状态观测器及其引入的误差,在输出反馈变结构控制的基础上,给出了滑模存在条件以及仅利用输出信息的变结构控制器设计方法,使系统的状态轨迹达到滑动平面,并保证闭环系统渐近稳定;在此基础上,应用输入成形方法设计成形控制器来抑制该系统的振动,使得航天器星体姿态和挠性附件的振动同时得到了有效的控制.该成形控制器的设计仅需闭环系统的振动频率和阻尼.将该方法应用于单轴挠性航天器的大角度rest-to-rest(静止到静止)姿态机动控制进行了仿真研究,结果表明,方法可行有效.

摘要：针对挠性航天器反作用飞轮输入力矩受限情况下的姿态机动问题,提出了一种仅利用输出信息的变结构输出反馈控制方法。在基于非线性和低阶模态的动力学模型基础上,给出了滑模存在条件以及变结构输出反馈控制器设计的方法,并保证闭环系统渐近稳定;另外,为了避免确定不确定性和外干扰界函数上限的困难,又给出了一种自适应变结构输出反馈控制器的设计方法,并基于Lyapunov方法分析了滑动模态的存在性及稳定性。最后,将本文提出的两种控制方法应用于三轴稳定挠性航天器的姿态机动控制,并进行数值仿真研究。仿真结果表明:在反作用飞轮的控制受限条件下,完成姿态机动的同时,使得挠性附件的振动幅值远远小于0.001,有效地抑制挠性附件的振动。

摘要：针对挠性航天器大角度姿态机动的振动抑制问题,提出了一种基于输出反馈滑模控制和输入成形振动抑制方法相结合的主动振动控制策略。输入形成器作为前馈控制器作用在反馈回路的前相通道,通过改变输入命令的作用形式,在保证参考模型(标称对象)完成指定的姿态机动的同时抑制掉对系统影响较大的挠性结构的振动;而对于闭环控制回路,考虑挠性结构模态不可测、模型参数具有不匹配不确定性以及外干扰力矩的作用,在输出反馈滑模控制的基础上,给出了仅利用输出信息的滑模控制器设计方法,保证跟踪参考模型的输出以获得要求的闭环系统的性能。将该方法应用于单轴挠性航天器的大角度rest-to-rest(静止到静止)姿态机动控制进行了仿真研究,结果表明,所提出的方法是可行而有效的。

摘要：针对具有特定终端碰撞角度需求的机动目标拦截问题,提出一种扰动补偿的增量式终端角度约束三维制导律设计方法。首先,基于非线性三维耦合相对运动学模型及视线转率动态方程,结合惯性延迟估计方法,设计目标机动过载与外界干扰等扰动在线补偿的三维终端角度约束制导律。其次,为了进一步提升制导律抗干扰特性,基于视线角误差方程泰勒展开的增量式动态逆方法,将误差动态系统扰动与制导指令压缩至一个采样步长内的增量形式,提出一种新近测量信息驱动的三维增量式扰动补偿角度约束制导律。理论分析表明,角度约束与扰动估计偏差能够收敛至一个有界的较小邻域内。复杂工况下多场景、多方法仿真对比及蒙特卡罗打靶仿真结果表明,所设计方法具有较强的适应性和鲁棒性。

摘要：考虑导引头量测故障下拦截机动目标的末制导问题,以提高制导系统的鲁棒性、降低制导增益、减小系统残差、避免视线角速率剧烈振荡/发散为目的,基于增量式控制方法设计了一种具有鲁棒增强特性的三维末制导律。首先,将末制导问题转化为零化视线角速率的控制问题。其次,通过弹目相对距离及视线角速率定义辅助变量,给出传统的滑模制导律作为设计参考。然后,基于增量式非线性动态逆滑模控制方法,充分挖掘视线角加速度估计信息及上一采样时刻的制导指令,得到增量式三维鲁棒制导律。最后,在目标机动及导引头量测故障下,分析并比较了两种制导律所产生的系统残差。理论分析及多工况仿真结果表明,增量式制导律不仅对目标机动及大范围失效的导引头量测故障具有强鲁棒性,而且所需制导增益也较小,同时避免了末端视线角速率严重发散的问题。

摘要：针对带有输入非线性的挠性卫星的姿态机动问题,提出一种仅利用输出信息的变结构输出反馈控制方法.首先,采用拉格朗日方法建立挠性卫星的动力学模型.然后,在基于非线性和低阶模态的动力学模型基础上,给出滑模存在条件以及变结构输出反馈控制器设计的方法;另外,为了避免确定不确定性和外干扰界函数上界的困难,又给出一种改进型自适应变结构输出反馈控制器的设计方法,通过增加一负反馈项,防止了不确定界函数的参数过大而导致控制过大及系统失稳,从而使对不确定界函数的参数的估计达到更好的效果.最后,将本文提出的控制方法应用于三轴稳定挠性卫星的姿态机动控制,并进行数值仿真研究.仿真结果表明:在反作用飞轮的控制受限条件下,完成姿态机动的同时,有效地抑制挠性附件的振动.