光学 精密工程
2022, 30(14): 1716
针对高超声速飞行器纵向模型存在的不确定性与外界干扰问题,基于终端滑模控制理论,设计了带有滑模干扰观测器的非线性动态逆控制器。对飞行器的纵向运动模型进行反馈线性化,实现高度与速度通道的解耦,用极点配置方法设计非线性动态逆控制器。将模型参数不确定性和外界干扰视为“等效扰动”,设计滑模干扰观测器估计系统的等效扰动,将其反馈到动态逆控制器进行补偿。仿真结果表明,该控制器能够快速稳定地跟踪指令信号,而且在干扰存在时具有较强的鲁棒性,满足高超声速飞行控制要求。
高超声速飞行器 反馈线性化 滑模干扰观测器 动态逆控制器 hypersonic vehicle feedback linearization sliding mode disturbance observer dynamic inverse controller
辽宁师范大学 物理与电子技术学院, 辽宁 大连 116029
基于微分几何理论, 提出了一个通过零动态控制实现同结构单模激光Lorenz系统的混沌同步控制方法。对于误差动力学系统, 通过动态扩充相对阶和部分状态反馈线性化获得两个子系统, 分别独立设计控制器形成复合控制。对于非最小相位系统和最小相位系统两种情形的模拟仿真, 验证了方法的有效性, 表明了对同类问题的适用性。
单模激光Lorenz系统 混沌同步 零动态 反馈线性化 最小相位系统 single-mode laser Lorenz system chaos synchronization zero-dynamics feedback linearization minimum phase system
针对大型导弹电驱动垂直起竖过程中, 伺服电机驱动起竖力大、负载时变、需对起竖速度进行实时跟踪等问题, 采用反馈线性化控制策略, 解决了交流永磁同步电机非线性系统中的角速度与电流相互耦合而不易控制的难题。分别选择以Id轴、Iq轴作为控制器的输入和以角速度ω、Id轴作为输入以及传统PI控制进行仿真实验, 仿真结果表明：反馈线性化控制能提高起竖机构的动态响应速度, 能有效防止起竖初始阶段电机速度出现反向的情况, 提高其在起竖过程中负载的稳定性能, 这对电驱动垂直起竖过程的控制具有一定的参考意义。
电驱动起竖系统 大型导弹 反馈线性化 速度跟踪 electric vertical erection large missile PMSM PMSM feedback linearization speed tracking
变桨距四旋翼飞行器可以通过改变4个旋翼的桨距大小来控制对应旋翼的拉力, 从而调节四旋翼飞行器的姿态和位置。四旋翼飞行器的桨距调节控制策略相比传统的单一转速调节对于提高自身运动的机动性及可靠性具有重要意义, 未来在微型飞行器的编队飞行、精确任务方面应用前景广阔。为了分析变桨距四旋翼飞行器大角度非线性运动的控制可实现性, 采用欧拉法对其建立了非线性动力学模型, 并将反馈线性化的非线性控制方法应用于所建立的飞行器模型。最后, 结合Simulink软件对非线性控制下四旋翼运动过程的仿真, 探讨了非线性控制理论对四旋翼飞行器运动的控制作用, 为变桨距四旋翼飞行器大角度非线性运动的控制实现提供参考。
四旋翼飞行器 变桨距 机动性 反馈线性化 quadrotor aircraft blade pitch variation maneuverability feedback linearization
北京航空航天大学 惯性技术重点实验室 新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室, 北京 100191
针对轴向永磁偏置磁轴承一侧线圈无电流时磁轴承承载能力下降且非线性增强的情况, 提出一种反馈线性化与保性能控制相结合的组合容错控制策略来提高轴向磁轴承在故障情况下的承载能力并使其能在承重时稳定悬浮转子。首先, 建立了故障情况下后轴向磁轴承-转子系统的非线性动力学模型, 通过反馈线性化方法使系统大范围线性化。然后, 在考虑参数摄动的基础上设计最优保性能控制器使转子稳定悬浮。最后, 在轴向一侧线圈无电流的永磁偏置磁悬浮转子上进行了多项实验。实验结果表明, 所设计的组合容错控制器实现了承重情况下转子的稳定悬浮, 摄动最大的参数变化约35%时位移跳动量峰值为2.6 μm, 超调量小于3%, 调节时间为82 ms。结果验证了该方法不仅能实现容错控制, 而且具有良好的动静态性能及鲁棒性。
磁轴承 容错控制 反馈线性化 保性能控制 magnetic bearing fault-tolerant control feedback linearization guaranteed cost control
