摘要：本文研究了无向通信拓扑下二阶多智能体系统的一致性问题,分别针对有领导者和无领导者的情形,设计了一类基于辅助动态变量的完全分布式事件触发控制策略,该策略具有参数较少且易调等特点.智能体自身的触发函数满足条件时才向邻居广播自身的状态信息,有效避免了连续通信,减少了系统能量耗散.每个智能体的控制协议和触发函数都只用到自身的状态和邻居触发时刻的状态,不涉及邻居的实时状态信息,也不依赖通信拓扑网络的任何全局信息.利用代数图论以及Lyapunov稳定性理论,证明在所提出的控制策略下,二阶多智能体系统能够实现渐近一致性,且不存在Zeno行为.仿真示例进一步验证了理论结果的有效性.

摘要：考虑空泡记忆效应的超空泡航行体控制难度较大,主要体现在滑行力的强非线性、模型中的时延特性以及运动中的未知扰动.对于此类多输入多输出的复杂非线性系统,利用传统反步法控制器设计思想,将其改进以适用于超空泡航行体的纵向运动控制.为了对系统模型中存在的未知扰动进行观测补偿,本文设计了线性扩张状态观测器(LESO),将扰动估计值与控制器设计相结合,使用Lyapunov方法分析系统稳定性.最后在不同条件下进行仿真,结果验证了所设计的LESO估计未知扰动的准确性,以及所提控制方法对超空泡航行体纵向控制的有效性.

摘要：自抗扰控制技术应用已日渐成熟,但当系统中存在高频非平稳噪声信号时,线性自抗扰控制(LADRC)存在难以选取合适的观测器带宽的问题:当带宽较小时,线性扩张状态观测器(LESO)难以实现对总扰动的实时观测,会造成时滞;当带宽较大时,LESO又会放大噪声对系统的影响,从而造成总扰动观测失真.为了解决这一问题,将小波降噪环节加入LADRC中,通过设计基于滑动窗实时小波降噪的LESO,对含噪输出信号进行实时降噪.使用Simulink搭建系统模型,分别在输出信号中加入高斯白噪声或谐波等不同类型的高频非平稳噪声进行仿真实验,并将所提方法与滑动平均法进行对比,结果验证了所提方法的有效性.

摘要：针对近距空战对抗中无人机机动决策问题,本文基于深度Q网络(DQN)算法的框架,对强化学习奖励函数设计以及超参数的选择问题进行了研究。对于强化学习中的稀疏奖励问题,采用综合角度、距离、高度和速度等空战因素的辅助奖励,能够精确描述空战任务,正确引导智能体的学习方向。同时,针对应用强化学习超参数选择问题,探究了学习率、网络节点数和网络层数对决策系统的影响,并给出较好的参数选择范围,为后续研究参数选择提供参考。空战场景的仿真结果表明,通过训练智能体能够在不同空战态势下学习到较优的机动策略,但对强化学习超参数较敏感。

摘要：为了提高飞机起飞和降落过程中的稳定性及安全性,采用磁流变阻尼器进行飞机前轮摆振控制。本文描绘了改进的Bouc-wen模型磁流变阻尼器的力学特性,并将之用于一个三自由度的飞机前起落架模型中,而后为此设计了减摆自抗扰控制器(active disturbance rejection control,ADRC);然后采用混沌分数阶天牛群算法整定优化自抗扰控制器的参数。最后,仿真结果显示经智能算法优化参数后的减摆自抗扰控制器能够较好地控制摆振现象,并且其性能具有一定的鲁棒性。

摘要：翼伞回收系统由柔性伞衣和所回收负载组成,存在对着陆场要求低、飞行安全稳定、可雀降无损着陆等独特优势,在无人机回收、物资空投等军用及航空航天领域都发挥着不可替代的重要作用。翼伞回收系统依靠柔性伞衣提供升力,但伞衣存在复杂的非线性动力学特性,导致其控制难度较传统刚性飞行器更高。针对该问题,基于部分假设,通过对柔性伞衣和系统负载间的相互作用进行动力学分析,建立翼伞回收系统的简化动力学模型。基于自抗扰控制技术设计水平控制器与归航策略,实现随机初值条件下的翼伞高精度归航,从任意初始位置及角度将无人机精确地运输至目标位置。飞行测试结果表明:所建立的动力学模型可为翼伞的实际飞行实验提供仿真调试环境,实现控制器参数调节;在15次翼伞归航控制实验中,翼伞系统的平均归航落点误差为21.9 m。

摘要：考虑到实际应用中,由于外部干扰或通信能力有限,连续通信有时无法保证,研究了间歇通信下二阶多智能体的跟踪控制问题。在持续性通信无法保证的场景下,为了提升间歇通信下系统的收敛性能,引入非周期性的持续-保持控制机制,设计了一种面向二阶多智能体系统的一致性跟踪控制协议。基于矩阵论和图论知识,并结合双线性变换证明了非周期性间歇通信结构下系统可以实现一致性跟踪,进而得到了针对无向拓扑网络的一致性跟踪条件。仿真实验验证了理论结果的正确性。

摘要：针对无向通信拓扑下二阶多智能体系统的一致性问题,本文提出了一种基于自适应动态时钟的新型事件触发控制策略.智能体根据自身的动态时钟来确定触发时刻,在触发时刻向邻居广播自身的状态信息并自适应重置时钟.每个智能体只获取邻居在触发时刻的状态信息,且仅依赖自身的状态和邻居在触发时刻的状态来更新时钟和控制信号,无需使用邻居的实时状态信息,也无需使用通信拓扑的任何全局信息.所设计的控制策略有效避免了连续通信,并且是完全分布式的.利用代数图论以及Lyapunov稳定性分析方法证明了所提出的控制策略能保证系统是渐近稳定的并且不存在Zeno行为.仿真示例进一步验证了所提出控制策略的有效性.

摘要：在实际的船舶航向控制中,航向系统在受到外界风浪干扰时表现出的模型非线性和参数不确定性,为航向控制器的设计带来了困难。针对该问题,设计了常规的线性自抗扰控制器和两种在线学习的自抗扰控制器。利用自适应神经模糊推理系统(ANFIS)实现自抗扰控制器参数的在线调整,设计了自适应PD的自抗扰控制器和自适应扩张状态观测器(ESO)的自抗扰控制器;分别在船舶受到外界扰动和参数摄动的两种情况下进行了仿真,仿真表明自适应自抗扰控制器控制效果更好,抗扰能力更强,表现出较强的鲁棒性。

摘要：自抗扰控制(active disturbance rejection control, ADRC)是一种具有两自由度控制结构的工程化方法,由于其能够直观有效地处理多种扰动,近些年来在许多机电系统上得到了成功应用.当采用ADRC对带有摩擦力的机电系统进行调节时,可能会产生极限环振动.目前,还没有ADRC框架下摩擦力振动精确分析的相关工作.因此,本文采用非线性动力学系统的分析工具对这一问题进行研究.首先,考虑两种典型摩擦力模型,静态切换模型和动态LuGre模型,对一类二阶运动系统设计不同阶次的ADRC,得到控制器的等效形式,并揭示出与比例积分微分(proportional-integral-derivative, PID)控制之间的联系.然后,采用打靶法结合拟弧长延拓方法求解系统中的极限环,并根据Floquet理论判断极限环的稳定性、可能出现的分岔以及分岔类型.此外,通过雅克比矩阵和近似数值方法对系统平衡点集的局部稳定性进行了分析.最后,通过数值计算研究了摩擦力模型和参数、ADRC阶次和参数对极限环和平衡点集的影响.计算结果表明,决定摩擦力Stribeck效应负斜率的参数β作用较大.当β> 1时,两种摩擦力模型下的闭环系统呈现出相同的特性,极限环会出现环面折叠分岔(cyclic fold bifurcation, CFB)且平衡点集是局部稳定的.然而当β<1时,两种闭环系统呈现出完全不同的特性.此外,不同阶次的ADRC在极限环的存在性和稳定性、平衡点集的稳定性上面的结论是相同的,而低阶次的ADRC能够更好地解决摩擦力补偿和稳定鲁棒性之间的矛盾问题.这些结论对实际现象的理解、ADRC阶次的选择以及参数整定提供了一定指导.