检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：裴大成哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

微型四旋翼无人机具有质量小、便携性好、灵活机动等特点,因此在消防救援、地质勘测、军事侦察等领域均有广泛的应用。然而,传统的微型四旋翼无人机控制方法在某些特殊情况并不适用。例如,在面对强风干扰或者其他扰动时;四旋翼无人机机... 详细信息

微型四旋翼无人机具有质量小、便携性好、灵活机动等特点,因此在消防救援、地质勘测、军事侦察等领域均有广泛的应用。然而,传统的微型四旋翼无人机控制方法在某些特殊情况并不适用。例如,在面对强风干扰或者其他扰动时;四旋翼无人机机构发生严重故障等情景。考虑到工作环境的突变、执行器的故障以及无人机系统工作点的转变等现象都可视为一类系统的模态随机切换,本研究将采用多模态系统理论对微型四旋翼无人机进行建模,分别给出了系统存在时变特性、观测模态异步、执行器故障等情况下的控制方法,并针对微型四旋翼无人机的状态防抖问题进行研究。论文的主要内容和研究成果简述如下:第2章针对存在执行器效率损失的微型四旋翼无人机系统,基于半马尔可夫随机过程理论,给出了具有半马尔可夫切换特性的微型四旋翼无人机模型与控制方法。本研究假设微型无人机执行器的实际效率是在一定范围内变化的,且执行器实际效率的随机变化规律服从半马尔可夫随机过程。本章在经典的四旋翼无人机模型和随机切换理论的基础上,通过线性化方法以及所提出的李雅普诺夫函数,给出了基于半马尔可夫随机过程的微型四旋翼无人机系统的随机稳定判据。在此基础上,构造了一个模态相关的控制器镇定闭环微型四旋翼无人机系统。最后,通过数值仿真验证了该方法对于具有半马尔可夫切换特性的微型四旋翼无人机系统的有效性。第3章研究了一类具有时变参数和不准确的观测模态信息的微型四旋翼无人机系统的随机稳定性与镇定问题。在上述微型四旋翼无人机模型的基础上,本章假设系统的观测模态与真实模态之间存在异步现象,且两者为相互独立的半马尔可夫随机过程。通过引入隐马尔可夫随机过程理论,本章有效的建模了此时微型四旋翼无人机系统中存在的模态不匹配现象。其中,系统中的发射概率是随时间变化的且服从分段齐次特性。基于所提出的李雅普诺夫函数,本章构造了一个依赖于系统观测模态的控制器,有效的镇定闭环微型四旋翼无人机系统。最后,基于仿真实验验证了本章所提出的控制方法在系统模态不匹配情况下的有效性。第4章研究了一类具有执行器故障的微型四旋翼无人机系统的容错控制与防抖控制问题。考虑到系统故障检测信息的随机性,本章基于上述半马尔可夫微型四旋翼无人机模型和隐半马尔可夫随机切换理论,建立了微型四旋翼无人机故障容错控制结构。其中,系统的发射概率具有时变特性。然后,为了有效克服微型四旋翼无人机系统随机切换带来的状态突变,本章构造了一个具有防抖约束的控制器,保证微型四旋翼无人机系统的随机稳定同时,还具有良好的防抖性能。最终,本章所提出控制方法的有效性通过一个实际的微型四旋翼无人机模型得到验证。

关键词：多模态切换半马尔可夫随机过程隐半马尔可夫随机过程微型四旋翼无人机防抖控制随机稳定性

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智能飞行汽车关键技术及发展趋势

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中国科学：技术科学 2024年第4期54卷 601-624页

作者：张新钰荣松松李骏李德毅刘华平黄元昊黄康尧罗建曦清华大学车辆与运载学院北京100084 清华大学计算机科学与技术系北京100084 清华大学猛狮无人驾驶实验室北京100084 新加坡科技设计大学数据驱动创新实验室新加坡487372

城市立体交通是未来智慧出行发展的热点方向,近年来受到了广泛的关注.作为城市立体交通的载体,智能飞行汽车融合了飞机与汽车两种运动模态,能够灵活地在空中与地面进行切换.本文介绍了智能飞行汽车的背景、历史与现状,阐述了其与城市空... 详细信息

城市立体交通是未来智慧出行发展的热点方向,近年来受到了广泛的关注.作为城市立体交通的载体,智能飞行汽车融合了飞机与汽车两种运动模态,能够灵活地在空中与地面进行切换.本文介绍了智能飞行汽车的背景、历史与现状,阐述了其与城市空中交通载具的区别,分析与讨论了飞行汽车的系统设计,并介绍了智能飞行汽车的关键技术创新,包括动力技术和机电总体设计、多模态切换、模块复用与飞车脑认知等.重点讨论了飞行汽车的智能化技术,包括近地感知、决策与规划、智能控制与智能通信系统的关键技术与瓶颈.最后,结合现有技术,对智能飞行汽车的技术进行了剖析,并讨论了潜在的解决方案与发展趋势.

关键词：智能飞行汽车城市立体交通飞车脑认知多模态切换智能化技术

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基于多模型MPC的变体飞机协调优化控制

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系统工程与电子技术 2023年第9期45卷 2902-2911页

作者：徐文丰李颖晖裴彬彬禹志龙空军工程大学航空工程学院陕西西安710038 空军工程大学研究生院陕西西安710038

针对变体飞机纵向动力学模型的变形机构、升降舵、发动机推力的协调优化控制问题,基于多模型切换的模型预测控制方法,建立了变体飞机的纵向动力学模型与气动模型,并分析了其在不同状态和构型下的动力学特性。针对变体飞机纵向运动的平... 详细信息

针对变体飞机纵向动力学模型的变形机构、升降舵、发动机推力的协调优化控制问题,基于多模型切换的模型预测控制方法,建立了变体飞机的纵向动力学模型与气动模型,并分析了其在不同状态和构型下的动力学特性。针对变体飞机纵向运动的平衡点转移问题,基于小扰动线性模型设计了一种多模型切换的模型预测控制器。该控制器能够通过协调控制变形机构、发动机推力和升降舵优化飞行性能,并保证了输入幅值和速率受限的条件下变体飞机的状态变量不超出预先设定的范围。然后,给出了将控制器求解转换为二次规划的详细可行步骤。最后,通过仿真验证了方法的有效性。

关键词：多模态切换模型预测控制变体飞机协调控制约束控制

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一种小型并网风力发电系统及其控制策略

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电气传动 2016年第12期46卷 57-61页

作者：李德强郄伟王超万宝刘慧芳王议锋天津市电力公司滨海供电分公司天津300072 天津大学智能电网教育部重点实验室天津300072

提出并分析了一种小型并网风力发电系统,该系统采用了新的电路拓扑结构,并在传统的小型并网型风电系统的基础上引入一条储能支路,使得系统可以收集微弱的风能,以提高风能利用率。该系统采用了一种基于电池荷电状态的控制策略,根据电池... 详细信息

提出并分析了一种小型并网风力发电系统,该系统采用了新的电路拓扑结构,并在传统的小型并网型风电系统的基础上引入一条储能支路,使得系统可以收集微弱的风能,以提高风能利用率。该系统采用了一种基于电池荷电状态的控制策略,根据电池在不同荷电状态下的不同工况将控制策略分为多个模态,同时可以有效地根据不同风速调整系统的工作模态,因此具有延长电池使用寿命与针对小型风场的适应性。最后实验结果表明了所述小型风力发电系统的有效性以及理论分析的可靠性。

关键词：小型风力发电系统荷电状态多模态切换

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基于Sugeno模糊推理的静止无功补偿器多模态切换方法

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电网技术 2011年第8期35卷 140-143页

作者：唐酿肖湘宁陈众电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 长沙理工大学电气与信息工程学院湖南省长沙市410076

多模态控制主要采用快速切换控制方式实现,此方法在切换瞬间易引起控制器输出和系统响应出现抖动现象。为平滑过渡过程,提出了一种基于Sugeno模糊推理的控制模态切换方法,将不同控制器的控制输出作为输入引入到Sugeno系统的输出隶属函数... 详细信息

多模态控制主要采用快速切换控制方式实现,此方法在切换瞬间易引起控制器输出和系统响应出现抖动现象。为平滑过渡过程,提出了一种基于Sugeno模糊推理的控制模态切换方法,将不同控制器的控制输出作为输入引入到Sugeno系统的输出隶属函数,并将输出隶属函数的概念扩展以实现模态的平滑过渡。通过仿真分析基于非线性度变换比例积分微分(proportional integral differential,PID)控制和常规PID控制2种方式在静止无功补偿器上的控制效果,验证了该方法可以平滑抖动现象,实现模态切换的平稳过渡。

关键词：多模态切换非线性比例-积分-微分 Sugeno模糊推理静止无功补偿器

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航空发动机多模态切换控制方法研究

航空发动机多模态切换控制方法研究

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作者：仇小杰南京航空航天大学

学位级别：博士

随着航空发动机控制系统的发展，智能发动机技术已经成为其重要的发展方向。智能发动机通过“健康”管理，实时监视性能和环境的变化，根据状态的变化切换到相应的控制模式，从而大大提高发动机性能、可靠性、备战性，并延长发动机的寿... 详细信息

随着航空发动机控制系统的发展，智能发动机技术已经成为其重要的发展方向。智能发动机通过“健康”管理，实时监视性能和环境的变化，根据状态的变化切换到相应的控制模式，从而大大提高发动机性能、可靠性、备战性，并延长发动机的寿命。航空发动机多模态切换控制技术作为智能发动机的关键技术，正受到越来越多的关注，已成为研究的热点。本文围绕航空发动机多模态切换控制这一主题，研究了航空发动机建模、模态切换方法、故障诊断以及基于模态切换的容错控制方法。论文的主要工作和贡献如下：（1）建立了某型涡扇发动机非线性部件级模型和状态变量线性模型。提出了基于变尺度法的混合求解方法来建立状态变量线性模型，该方法避免了小扰动方法精度不高、稳态终值响应法动态过程不一致以及传统拟合法的随着维数增加精度下降和拟合时间长等缺点。仿真结果表明利用该方法建立的线性模型与非线性部件级模型在动态过程响应中吻合良好，具有较高的稳态精度。（2）针对航空发动机不同控制通路切换过程中参数跳变甚至系统不稳定问题，提出了模糊切换控制方法，设计了不同结构控制通路的模糊切换控制器，基于无源性理论对航空发动机多路模糊切换控制系统进行了稳定性分析，给出了多路模糊切换控制系统稳定的充分条件。仿真结果表明了该方法不仅能够在全包线内使切换过程稳定过渡，保证系统的稳定性，而且还具有良好的动静态性能。（3）研究了航空发动机分段加速优化和加速过程的切换控制问题。将航空发动机加速过程分为三个阶段，在不同阶段引入不同的目标函数以及采用不同的约束条件，采用SQP算法分段优化加速过程，得到了加速控制规律。提出了基于云模糊切换的分段最优加速控制方法，解决航空发动机加速过程中各阶段切换瞬间出现的参数跳变以及超限的问题。仿真结果表明，该方法不仅能够提高发动机加速性能，而且能保证航空发动机分段加速过程平滑过渡。（4）分别运用基于数据和基于模型的方法来设计航空发动机部件故障和传感器故障的诊断和隔离系统。结合云理论和关联度分析方法，提出了基于知识的云关联度方法，并在分析航空发动机传感器故障和部件故障特点的基础上，利用云关联度方法，设计了航空发动机部件、传感器故障的识别系统，该系统不仅能够区分发动机部件、传感器故障，还能诊断发生故障的传感器或部件位置。设计了基于卡尔曼滤波器的发动机部件故障与传感器故障诊断方法。针对传感器故障诊断过程中诊断阈值的选择问题，提出了双层阈值机制，提高了传感器故障诊断系统的准确性和鲁棒性。建立了航空发动机部件与传感器故障诊断与隔离系统，该系统不仅能够对发动机传感器故障、部件故障以及部件与传感器同时故障进行区分，而且对于部件与传感器同时故障情况，能够隔离出传感器故障的位置以及部件故障的类型，提高了航空发动机复合故障诊断的精度。（5）综合发动机控制和故障诊断方法，设计基于控制模式切换的发动机容错控制系统，包括任务级模式和发动机级模式。任务级模式主要针对发动机部件故障情况，设计了航空发动机性能恢复控制系统，系统根据发动机的工作状态以及健康状态在常规转速控制模式、稳态性能恢复控制模式和加速性能恢复控制模式之间切换，从而保证故障发动机的性能得以恢复；发动机级模式主要针对发动机在慢车状态、节流状态以及中间状态下的控制计划，在控制回路失效时，根据故障情况改变控制策略，切换到其它控制回路，从而保证发动机继续正常工作，将传感器的容错控制从硬件和软件冗余提升到发动机控制与健康管理综合的层次上。

关键词：航空发动机多模态切换稳定性分析加速控制及优化云理论关联度分析故障诊断容错控制性能恢复

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近空间可变翼飞行器多模态智能鲁棒控制研究

近空间可变翼飞行器多模态智能鲁棒控制研究

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作者：焦鑫南京航空航天大学

学位级别：博士

近空间可变翼飞行器（Near-space Morphing Vehicle,NMV）可在大气层和近空间中飞行，它可通过改变机翼外形从而改变飞行器的性能，以保证在其它气动舵面不动或少动的情况下完成相关飞行动作，因此，NMV不仅机动性更强，而且可节约大量... 详细信息

近空间可变翼飞行器（Near-space Morphing Vehicle,NMV）可在大气层和近空间中飞行，它可通过改变机翼外形从而改变飞行器的性能，以保证在其它气动舵面不动或少动的情况下完成相关飞行动作，因此，NMV不仅机动性更强，而且可节约大量能源，所以对NMV的研究是航空航天领域及控制领域一个研究的重点和热点。但由于NMV不仅具有近空间飞行器激烈快时变、严重非线性、强耦合和严重不确定的特点，而且还存在飞行模态和机翼外型变化时的模态切换问题，所以对NMV飞行控制系统的研究是控制领域一项富有挑战性的工作。本文将从NMV建模、模型参数不确定性分析及预测补偿、机翼不变时的非线性自适应飞行控制、多模态分析以及不同模态之间自适应切换控制等方面进行研究，具体如下：\n 首先，结合国内外对近空间飞行器的研究现状及实验室已有成果，考虑到NMV的特点，建立NMV的弹性动力学模型、运动学模型，结合大气环境模型及发动机推力模型，从而完整地建立NMV纵向非线性模型并对其开环特性进行分析。为了进行飞控系统设计，对所建立的NMV模型进行反馈线性化，从而得到反馈线性化后的等效模型。\n 其次，根据反馈线性化后的等效模型，对NMV的不确定性进行分析。考虑到灰色理论是一种研究少数据、贫信息不确定性问题的新方法，特别适合解决模型不确定性问题，故将灰色预测与滑模控制相结合，提出了灰色预测滑模控制，并用以设计NMV的鲁棒飞行控制器。本文利用李亚普诺夫稳定性理论证明了该系统的稳定性，并通过三组仿真实例验证了该方法的有效性。但该方法需要在离线的前提下进行设计，不适合在线使用，工程应用受限制。\n 由于灰色预测滑模控制不能实现自适应在线控制，考虑工程实际应用，所以加入自适应控制思想。针对NMV纵向控制模型参数不确定性问题，考虑到二型模糊逻辑系统是基于二型模糊集合建立的系统，能够增强传统一型模糊系统描述和处理不确定性的能力，将二型模糊逻辑系统、自适应控制以及滑模控制相结合，提出二型模糊自适应滑模控制，通过李亚普诺夫稳定性理论设计了NMV鲁棒自适应飞行控制器，并得到系统的自适应律，从而保证系统的稳定性和自适应性。另外，本文将所设计控制器控制基于输出的被控对象，分析并对比验证其控制效果，保证所设计控制器具有一定的工程实用性。\n 然后，由于NMV在近空间大包络飞行时，需要进行飞行模态的切换，同时根据飞行任务以及飞行模态的特点，需要通过伸缩小翼来调整飞行器的状态，所以需要对NMV的飞行模态进行划分，对各飞行模态中的特点和约束条件进行分析，研究不同飞行模态切换对飞行控制的影响。然后，对各飞行模态中小翼的状态和作用进行定性分析，并进一步定量研究小翼伸缩对飞行器气动特性的影响，以及对飞行控制的影响，为设计模态切换控制器奠定基础。\n 最后，研究不同飞行模态和小翼伸缩模态切换控制。由于切换控制信号是两个模态控制信号的线性组合，以及二型Takagi-Sugeno-Kang(TSK)模糊逻辑系统的规则后件是输入量的线性组合，且二型TSK模糊逻辑也具有二型模糊的优点和特点，将滑模控制与二型TSK模糊逻辑系统相结合，提出自适应模态切换控制，利用二型TSK模糊控制的输出信号估计理想的期望控制信号。然后，为了保持系统的稳定性，根据李亚普诺夫稳定性理论进行控制器设计，并得到系统的自适应律。\n 综上所述，本文将从NMV建模、模型参数不确定性分析及预测补偿、机翼不变时的非线性自适应飞行控制、多模态分析以及不同模态之间自适应切换控制等方面进行研究，从而确保NMV在小翼不变时不仅拥有稳定的飞行特性、良好的控制性能，而且对不确定性因素具有一定的鲁棒性能；在不同飞行模态以及小翼伸缩模态切换过程中不仅具有稳定的控制性能，而且使切换过程具有一定的平滑性。

关键词：近空间可变翼飞行器自适应控制灰色预测滑模控制模糊逻辑系统多模态切换

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基于多智能体的分布式发电系统能量管理切换控制

基于多智能体的分布式发电系统能量管理切换控制

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作者：王蔚乾燕山大学

学位级别：硕士

分布式发电系统是利用分散的太阳能、风能等可再生能源和本地可方便获取的天然气、氢气等燃料，通过容量不大、分布在用户附近的发电设备来经济、高效地发电的新型能源系统。采用分布式发电技术，充分利用清洁、可再生能源，是电力行业... 详细信息

分布式发电系统是利用分散的太阳能、风能等可再生能源和本地可方便获取的天然气、氢气等燃料，通过容量不大、分布在用户附近的发电设备来经济、高效地发电的新型能源系统。采用分布式发电技术，充分利用清洁、可再生能源，是电力行业实现低碳经济的重要手段。分布式发电系统在综合效率、能源多样化、环保、节能、资源节约、供电可靠性等方面都具有显著的优越性。然而，分布式发电大规模并网运行容易引发安全稳定性和能源管理等一系列系统性问题。为此，本文集中于基于稳定性评估的分布式发电系统能量管理问题的研究，目的在于确保系统在安全稳定的前提下低碳经济运行。本文首先对智能体和Petri网理论进行介绍；然后对分布式能源特性和分布式发电系统的稳定性进行了分析，提出了基于信息融合技术的分布式发电系统的电压安全评估指标，并根据该评估指标把系统划分为四种不同的运行模态；利用Petri网理论构建分布式发电单元多模态切换模型和分布式能源系统四种运行模态切换模型，考虑分布式能源系统能量管理特点，构建基于多智能体的能量管理系统；根据针对系统四种运行模态，基于Petri网多模态切换模型，构建能量管理切换控制策略，保证分布式发电系统在安全稳定的前提下低碳经济运行；最后，通过MATLAB和JADE对包含多种分布式能源的典型的分布式发电系统进行了仿真，验证了在不同运行模态下该控制策略的合理性和有效性。

关键词：分布式发电系统多智能体稳定性评估 Petri网多模态切换切换控制策略

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基于模态切换的无人直升机双回路鲁棒控制器的研究

基于模态切换的无人直升机双回路鲁棒控制器的研究

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作者：郎哲彦天津大学

学位级别：硕士

随着技术的发展,无人直升机因其具有的独特飞行特性、体积小、质量轻、造价低等特点,在军民用领域发挥着越来越大的作用。在自主飞控系统控制下能够完成固定翼飞行器无法胜任的任务,如线缆巡检、反恐侦查、灾情巡查等。所以研发无人直... 详细信息

随着技术的发展,无人直升机因其具有的独特飞行特性、体积小、质量轻、造价低等特点,在军民用领域发挥着越来越大的作用。在自主飞控系统控制下能够完成固定翼飞行器无法胜任的任务,如线缆巡检、反恐侦查、灾情巡查等。所以研发无人直升机自主飞控系统具有非常重要的意义。本课题旨在研究基于模态切换的无人直升机双回路鲁棒控制算法,并开发一套飞行姿态控制试验平台。首先针对文献中提供的多个模态MIMO无人直升机线性模型进行分析,证明其对象本身各通道均存在静不稳定性和较大耦合性。在借鉴内外回路控制和鲁棒控制思想的基础上,提出一种基于模态切换的双回路鲁棒控制算法。其中内回路控制器采用H∞回路成形技术进行设计,使得内回路不仅能够实现ADS- 33 E - PRF标准规定的三维姿态角和垂向速率通道间解耦,满足通道内的带宽、静动态ACAH性能要求,而且具有一定的鲁棒稳定裕度,以克服模型不确定性带来的内环系统摄动;外回路控制器采用H∞混合灵敏度优化技术进行设计,使外回路实现纵向、横向速率以及高度的控制,并以此为基础,给出了降阶控制器参数化设计的结构;对于多模态系统控制问题,给出了多模态切换控制实现的条件。并且在一定假设条件下,提出了一种基于模糊“软切换”的多模态切换控制策略,以此减小切换过程中的抖动和冲击。该算法经仿真验证,获得了期望的控制效果。其次,设计了一套无人直升机飞行姿态控制试验平台。考虑到系统的可靠性和可扩展性,该平台设计为“机载上位机——机载下位机——地面站”的系统架构方式。机载上位机采用“Wifi模块+PC104 plus”嵌入式计算机作为硬件平台,在其上面安装Windows XP系统,用Visual C++ 6.0进行应用软件开发,完成与机载下位机进行指令信号与监测数据的串行通讯,数据机载存储以及向地面站进行数据无线转发。地面站负责接收机载上位机无线转发的数据并进行存储。机载下位机软硬件完全进行自主设计、开发和调试。通过系统需求分析,设计采用“DSP +CPLD”架构模式,在CCS和QuartusⅡ开发环境中进行程序开发,实现IMU导航姿态解算、姿态指令跟踪控制算法、伺服舵机的驱动PWM波形的生成以及手动自动切换等功能。平台开发完成后,被移植到“雷虎90”原型直升机模型上,并进行了室内和室外的试飞实验。对摄录的影像资料和采集到的检测数据的分析,证明了该飞行姿态控制平台的实用性和可行性。

关键词：无人直升机 H∞回路成形 H∞混合灵敏度优化多模态切换飞行姿态控制试验平台

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倾转旋翼机过渡过程姿态控制仿真研究

倾转旋翼机过渡过程姿态控制仿真研究

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作者：陈超南京航空航天大学

学位级别：硕士

倾转旋翼机是一种将固定翼飞机和直升机特点融为一体的新型飞行器。它可以像直升机一样在空中悬停、前后飞行和侧飞,也能像固定翼飞机那样以较高的速度作远程飞行,兼具了固定翼飞机和直升机各项优点。但是其过渡过程的控制问题是国内外... 详细信息

倾转旋翼机是一种将固定翼飞机和直升机特点融为一体的新型飞行器。它可以像直升机一样在空中悬停、前后飞行和侧飞,也能像固定翼飞机那样以较高的速度作远程飞行,兼具了固定翼飞机和直升机各项优点。但是其过渡过程的控制问题是国内外研究的重点和难点。本文在对国内外研究成果的分析和总结的基础上,针对其过渡过程的非线性模型进行了以下几项研究: 首先,详细推导了非线性系统的逆模型,采用动态逆与奇异摄动理论相结的方法分别推导和设计了倾转旋翼机姿态角速度和姿态角回路的控制律,并在各个阶段进行了输入指令的跟踪仿真,验证了动态逆方法的解耦作用和具有良好的动态特性,并分析了其不足。其次,针对动态逆方法对模型的高精确性以及鲁棒性较差等缺点,在逆模型基础上提出了单隐层神经网络结构及其实现方法,从而补偿了模型逆与被控对象之间产生的误差,通过对其鲁棒性的仿真与分析,验证了动态逆与神经网络相结合的有效性。最后,针对倾转旋翼机在过渡过程中控制量不断变化的特性,在动态逆方法的基础上,提出了多模态切换方案,采用模糊控制理论设计了ACAH和RCAH混合模态控制律,并对倾转旋翼机从0度-90度整个匀速倾转过程进行了姿态角输入指令跟踪仿真,验证了其有效性。

关键词：倾转旋翼机动态逆神经网络多模态切换姿态角

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