摘要：为解决带有非匹配不确定的弹性高超声速飞行器(FHV)鲁棒跟踪控制问题,设计一种基于有限时间干扰观测器的非奇异终端滑模控制器.首先,通过将弹性模态的影响视为不确定,与系统参数不确定一起处理为综合不确定,将带有弹性的高超声速飞行器模型简化为便于控制器设计的面向控制模型;其次,设计有限时间干扰观测器估计模型的综合不确定;进而,基于干扰观测器,设计一种新型的非奇异终端滑模面,将高阶不匹配问题转化成一阶匹配问题,进行控制器的设计;最后通过Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性.仿真结果表明:所设计的控制器可以有效抑制非匹配不确定及弹性的影响,实现了飞行器速度与高度的稳定跟踪控制.

摘要：分散式风电点多面广接入中高压配电网成为趋势,导致弱端电网的频率和电压支撑能力不足,分散式风储系统频率和电压调节能力评估有助于调度管理和及时发现避免潜在的稳定性问题,但复杂性和多变性使评估体系构建变得相当复杂。为此,从分散式风储系统频率和电压调节能力的影响因素分析、综合评估指标、综合评估方法三方面入手,分析现有技术方法,点明关键技术挑战。重点阐述包括:多时间尺度的高精度风电出力预测技术,不同条件下风储系统配置方案的调节能力差异等影响因素;在多模态因素耦合下分散式风储系统调频-调压容量裕度和贡献度指标计算方法提升;不确定性条件下评估方法的鲁棒性提升。最后针对技术难题,给出了分散式风储系统频率和电压调节能力评估新思路,以期为我国风电发展提供一些借鉴。

摘要：针对可重复使用运载器(RLV)的再入轨迹重构问题,提出一种基于变信赖域序列凸规划的RLV再入轨迹快速求解方法.首先,通过离散化及对非凸约束的线性化处理,将RLV的非凸轨迹优化问题转换为凸优化问题,然后通过序列凸规划方法对凸优化问题进行求解.在序列凸规划求解过程的初始迭代中,采用预测校正算法对初值猜测轨迹进行设计,确定轨迹求解的终端时间;在后续迭代过程中,设计基于优化性能指标的信赖域更新策略,提升算法的收敛性能.在轨迹快速求解方法的基础上,考虑RLV再入过程中可能发生的突发事件,如实际轨迹大幅度偏离参考轨迹或目标点变更,基于变化的初值约束及终端约束在线重构轨迹,并结合重构轨迹和LQR(Linear quadratic regulator)方法设计再入制导律实现对重构轨迹的有效跟踪.最后,将此设计方法与Gauss伪谱法及传统序列凸规划算法进行仿真对比验证.仿真结果表明:变信赖域序列凸规划方法相较于伪谱法和传统的序列凸规划方法在轨迹求解实时性及收敛性方面有较大的提升,具备应用于轨迹在线重构的能力,此外,所提出的轨迹在线重构方法具备良好的鲁棒性以及抗扰性.

摘要：主要考虑了四旋翼无人机(Unmanned aerial vehicle, UAV)吊挂飞行系统的位置控制及负载摆动抑制的设计问题.在存在欠驱动特性以及未知系统参数的约束下,本文基于能量法设计了一种非线性控制策略,实现了对无人机位置的精确控制和飞行过程中负载摆动的快速抑制.基于Lyapunov方法的稳定性分析证明了闭环系统的稳定性,位置误差的收敛及摆动的抑制.实验结果表明本文提出的控制策略取得了较好的控制效果.

摘要：为了快速且精准地抑制助听器中的啸叫效应,该文提出一种中心频率可以精确控制的全相位有限脉冲响应(FIR)陷波器解析设计。首先,为了获得较高的陷波精度,引入了整数部分m和小数部分λ来控制陷波的中心频率。然后,设计了一个偶对称的闭式解析式来计算陷波器系数。最后,为了保证输出信号的连续性和线性相位,进行数据延拓和截取操作。该陷波器具有线性传输特性,避免了非线性失真。为了检验陷波器的滤波性能,将其应用在助听器中去除啸叫。实验结果表明,该滤波器在啸叫频率下的衰减值可达–330 dB,信噪比达22 dB,输出波形质量好,算法复杂度低,鲁棒性高,具有一定的应用前景。

摘要：针对爪极混合励磁皮带驱动起动/发电一体机(BSG)初始设计方案中气隙磁通密度低、磁场调节范围窄、发电性能和低速输出性能较差等问题,该文对BSG电机进行了优化设计。首先介绍该电机的结构特点和磁场调节原理;然后结合三维有限元仿真,对永磁体厚度、气隙大小、定子槽口宽度进行了优化,并对优化前后的电机进行性能对比,优化后的结构具有磁通密度高、波形品质佳、发电性能好和起动转矩大的特点;最后制造样机并进行相关实验。样机实验与有限元分析结果吻合,验证了有限元仿真计算的准确性,进一步证明了分析的正确性。

摘要：为降低运行噪声,提升仿生鱼腰关节驱动用电动机(简称腰电机)无故障工作时间,降低维护成本,腰电机采用直驱方式,且还应轻质高效.根据仿生鱼鱼体尺寸、鱼体结构及鱼尾的拍动模式,结合流体力学理论,对仿生鱼尾鳍部分进行了力学分析.根据腰电机的安装位置、旋转角速度及尾鳍受力,计算得腰电机的输出转矩和输出功率要求.由于电机转矩与气隙处直径的平方成正比,故针对腰电机低速大扭矩设计要求,选择外转子电机结构形式;但是,考虑到安装空间的限制,以及腰电机运行角度有限的特点,提出了一种有限转角旋转电枢式永磁同步电动机用作腰电机,即通过变换传统外转子永磁同步电动机拓扑结构,将传统的永磁外转子变换为定子,将传统的定子电枢改为在有限转角内旋转的转子电枢,在克服安装空间受限的同时增大了电机单位体积的输出转矩.运用有限元方法对一台54槽60极有限转角旋转电枢式永磁同步电动机进行了电磁设计,通过选取合适的齿宽达到腰电机轻质高效的设计目的.根据实际运行工况,分析了腰电机在仿生鱼尾部拍动频率为0.35 Hz时的运行效率为75.5%,满足不低于75%的设计要求.最后,对腰电机样机进行了寿命试验.结果表明:该电机满足仿生鱼腰关节驱动设计要求,且运行效率较高.

摘要：针对倾转式三旋翼无人机的建模及控制设计问题,本文通过对此类无人机动力学特性的分析,构造了以电机转速和尾舵倾角作为控制输入的动力学模型.为补偿动力学模型中未知的外部扰动及参数不确定性,设计了一种非线性自适应鲁棒控制策略.在此基础上,基于Lyapunov分析方法及Barbalat引理证明了所设计控制器的闭环系统稳定性,以及误差渐近收敛性.最后通过半实物仿真平台进行了实验验证.实验结果表明,本文中提出的控制策略对倾转式三旋翼无人机外部扰动及参数不确定性具有较好的鲁棒性.

摘要：针对小型无人直升机精确动力学模型难以获取以及姿态控制易受未知外界风扰影响的问题,设计一种基于强化学习(reinforcement learning,RL)与super twisting相结合的非线性控制算法.利用直升机在线飞行数据,训练执行者-评价者(actor-critic,AC)网络以逼近系统建模不确定部分.为了抑制未知外界风扰,提高系统鲁棒性,同时补偿AC网络逼近误差,设计基于super twisting的鲁棒控制算法.进而,利用Lyapunov稳定性分析方法证明无人直升机姿态误差能在有限时间内收敛到零.最后对所提出的算法进行实验验证,实验结果表明,所提出算法具有良好的控制效果,对系统不确定性和外界扰动具有良好的鲁棒性.

摘要：针对一组欠驱动四旋翼无人机在编队飞行中仅有部分无人机可以直接获取领机状态信息的问题,提出了一种基于状态观测器的分布式有限时间编队跟踪控制策略.根据四旋翼无人机系统严格反馈的结构特点,将四旋翼无人机的动力学模型划分为位置子系统和姿态子系统,然后分别进行位置控制器和姿态控制器的设计.首先,考虑到在分布式的编队控制策略下,并非所有的无人机都能直接与领机进行通信并获取领机的状态信息.对每架四旋翼无人机分别设计分布式有限时间状态观测器估计自身与领机的相对状态信息,稳定性分析表明所设计的状态观测器的观测误差能够在有限时间内趋近于零;其次,在四旋翼无人机状态观测器观测结果的基础上设计了有限时间位置控制器,稳定性分析表明位置控制器能够在有限时间内实现对领机位置的稳定跟踪;然后根据位置环控制量解算出期望的姿态角,基于滑模控制方法设计了姿态控制器,稳定性分析表明各架无人机的姿态角能在有限时间内跟踪上期望的姿态角;最后,从仿真结果中能够看出所设计的状态观测器的观测误差能够在有限时间内趋近于零,即每架无人机的状态观测器能够在有限时间内观测到自身与领机的相对状态信息.从无人机飞行轨迹中能够看出各架无人机能够在有限时间内形成并保持期望的队形.