摘要：针对一类线性系统的执行器故障,对一种快速鲁棒自适应故障估计方法进行了设计。所设计的自适应故障估计观测器在放松严格正实(SPR)条件的同时,还具备对干扰的鲁棒性。在设计观测器参数时,根据有界实引理,对干扰和故障变化率的影响分别设计不同的约束不等式,能够更灵活地调节二者对故障估计影响的比例,并且引入松弛变量设计不同的Lyapunov矩阵,降低了设计的保守性。在设计过程中,由于出现了非线性矩阵不等式,本文采用了锥补线性化的算法进行求解,最终求得了最优的观测器参数。最后通过对某飞行器控制系统的仿真证明了算法的有效性。

摘要：针对高超声速飞行器非线性动力学系统中所特有的输出非线性、状态向量强耦合等特性,综合考虑了飞行中的不确定性、具有复杂非线性输出、状态向量不完全可测量等因素,提出一种基于Lyapunov法的滑模观测器和控制器设计方法,用于解决高超声速飞行器迎角观测器不能精确测量的问题.首先在观测器设计过程中,利用过载输出滑模面构造了Lyapunov函数,确定出观测器收敛的条件,并基于线性化理论求出观测器增益矩阵.然后在控制器设计过程中,采用基于动态面的自适应反演方法设计出控制律,用多层神经网络调节函数逼近系统中的高频未建模动态,设计鲁棒项函数解决了逼近误差的影响问题,并进行了稳定性分析和仿真验证.

摘要：针对一类具有外部扰动的不确定非仿射纯反馈非线性系统,结合反演和自抗扰技术,提出了一种新的控制设计方案,该方案中反演设计的每一步引入了自抗扰设计,同时采用微分器和扩展状态观测器分别估计虚拟控制的导数和系统的未知部分.与现有设计方法不同,它不是直接利用逼近定理来构建理想的控制器.该方案设计过程简单,并且通过输入状态稳定性分析证明了系统状态能渐近收敛到原点的任意小邻域内.仿真结果证实了该方法的有效性.

摘要：针对飞行器非线性动力学系统具有不确定项情况,研究了高超声速飞行器的飞行控制系统设计问题。由于动力学系统中存在线性参数不确定项和由于高速高热造成的未建模动态时,论文将研究对象扩展为控制矩阵中含有线性参数不确定系统,同时放宽了现有文献中许多苛刻的条件,如匹配条件、增长条件等,用自适应调节函数补偿系统不确定性带来的影响,设计鲁棒项函数解决了逼近误差的影响问题,通过引入投影算子避免了可能出现的控制器奇异问题。在自适应反演设计时,采用动态面设计方法,引入一阶滤波器,得到虚拟控制量的微分,消除传统反演设计中的"项数膨胀"的问题,用Lyapunov稳定性定理保证误差一致有界。仿真实验验证了该算法的有效性。

摘要：为满足临近空间拦截高速大机动目标的实际需求,研究了考虑直接力/气动力复合控制动态特性的前向拦截制导律设计方法。在考虑连续气动力和离散直接力特点的基础上,给出了一种在气动舵控制基础上设计连续直接力、然后通过冲量等效法进行离散化的直接力设计方法,避免了复杂的控制分配问题。根据二维前向拦截导引运动学模型和拦截导弹动力学模型,利用时间尺度分离,将拦截导弹和目标的质点运动学与加速度慢变子系统构成的动态系统,看成慢变子系统,设计了俯仰角速度指令;将俯仰角速度动态子系统看成快变子系统,通过对俯仰角速度指令的跟踪控制设计得到考虑复合控制系统动态特性的前向拦截导引律。仿真结果校验了本文方法的正确性和有效性。

摘要：针对极值搜索控制系统(Extremum seeking control systems,ESCSs)设计中,极值搜索算法与控制器采取单独设计时易导致系统难以发挥其最佳性能,而现有的一体化设计方法却存在需要根据被控对象和具体的极值搜索算法进行不同形式的一体化建模的问题,以块控型的极值搜索控制系统为研究对象,提出了一套通用的极值搜索控制系统的一体化控制方法.首先针对块控型极值搜索控制系统,采用反馈线性化设计思想,构建出系统的伪虚拟控制量;然后以极值搜索算法得到的搜索变量作为其输入量,设计多层神经网络(Multilayer neural networks,MNNs)逼近由近似模型与实际模型之间的差异而导致的误差项、状态变量的极值和极值的变化率,同时运用自适应参数和鲁棒项函数抵消神经网络逼近误差的影响;最后利用反演控制方法求取出系统的虚拟控制量和实际控制量.此一体化控制方法确保系统的状态跟踪误差、输出量与其极值之间的误差、极值搜索变量的跟踪误差以及神经网络各参数的估计误差均有界且指数收敛至系统原点的一个有限邻域内,且理论分析和仿真结果都验证了此方法的有效性.

摘要：针对一类具有未知参数、未知非线性函数及外部扰动的分数阶混沌系统,基于分数阶系统稳定性理论和Lyapunov稳定性理论,该文提出一种基于滑模自适应和投影法的同步控制策略。首先选取一类稳定的分数阶积分滑模面,运用自适应技术对不确定项进行估计,设计了同步控制器。然后对自适应设计中容易出现的增长型自适应律运用投影法进行修正,以保证参数有界,从而也保证控制输入有界。最后数值仿真证明了所设计控制器的正确性和有效性。

摘要：选用普通舵系统来设计一种低成本高性能飞航导弹过载控制系统。这种情况下舵系统的动态特性将不能忽略。假设舵系统具有一阶动态特性，导弹的单通道（例如纵向通道）成为一个三阶的被控对象。应用三时标分离的方法将导弹动力学（含舵系统）分离为三个一阶的动力学子系统，这三个子系统分别对应于过载层（慢速子系统）、角速度层（中速子系统）和角加速度层（快速子系统），对这三个子系统分别进行动态逆控制设计，应用基于李雅普诺夫稳定性的鲁棒控制方法，分别设计出期望的慢、中、快动力学子系统，以保证动态逆控制系统对气动系数摄动的鲁棒稳定性。为了简化计算，对快速子系统的控制规律进行了近似处理。给出了各个子系统带宽参数的选择方法。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。

摘要：针对多无人机(UAV)间通信拓扑可能发生变化的情况,研究了具有二阶积分特性的无人机集群系统的轨迹跟踪与时变编队控制问题。基于一致性方法设计了编队控制器,将编队控制问题转换成闭环系统的稳定性问题,引入了切换拓扑平均驻留时间的概念,并在此基础上利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出了控制器设计步骤。通过构造分段连续Lyapunov函数,证明了切换拓扑下无人机集群系统能够实现对指定轨迹的跟踪并且实现时变编队飞行。以三维空间运动的无人机集群系统为例进行了仿真验证,结果表明本文所提方法能够解决切换拓扑下无人机集群系统的轨迹跟踪与时变编队问题。

摘要：过载控制是近年来导弹控制律设计领域出现的一种新的非线性控制方法,引起越来越多的重视,但是在采用过载控制方法对侧滑转弯(STT,Skid-To-Turn)超音速巡航导弹纵向回路控制系统设计过程中,由于过载输出与舵偏输入之间存在非最小相位现象,导致系统零动态不稳定.提出用输出重定义将系统状态进行转换的思路,利用内部状态在平衡态时应具有的响应作为其期望参考轨迹,将输出跟踪转化为状态跟踪,以保证系统的零动态稳定.采用二阶滑模设计控制律,消除了一阶滑模所固有的颤振现象,用Lyapunov函数确定出控制器参数,保证了对系统输出的跟踪.鉴于攻角不易精确测量而导致了系统状态不完全可测,控制律设计过程中设计了攻角观测器解决了上述问题.系统仿真研究表明,根据上述方法设计的系统具有比较理想的稳定性和鲁棒性,同时具有更好的动态性能.