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水下滑翔机航向控制 Article

You LIU, Qing SHEN, Dong-li MA, Xiang-jiang YUAN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第7期页码 898-914 doi: 10.1631/FITEE.1601735

摘要：水下滑翔机动力学特性随有效载荷及外形变化而变化，其航向控制富有挑战性。解决方法是使用在线系统辨识算法捕捉当前动力学特性，更新运动模型。为此，我们设计了一个在线多项式辨识器，不断更新当前动力学模型，同时用一个自适应模型预测控制器计算并输出最优化的控制指令。该控制器根据用户自定义的指标函数，使用二次规划方法得到最优控制指令。输入指令抑制性能一定程度上可以代表该控制器的能量消耗性能。设计师可以通过调节这两项的权重，平衡两个控制器的性能。比较二次与五次多项式模型的控制效果，发现：二次多项式模型不足以表达无人机的动力学特性，且控制结果易发生剧烈波动。硬件在环模拟以及湖试结果验证了控制器性能。

关键词：水下滑翔机；在线系统辨识；航向控制；自适应控制；最优控制；节能控制；硬件在环模拟

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先进控制方法在航天器上的应用：进展、挑战和未来发展 Review

Yong-chun XIE,Huang HUANG,Yong HU,Guo-qi ZHANG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2016年第17卷第9期页码 841-861 doi: 10.1631/FITEE.1601063

摘要：概要：本文从工程师角度出发，对当前先进控制方法在航天器上的应用情况进行综述。本文没有从先进控制方法的理论研究入手，而是从工程实际出发，重点关注包括在轨试验、地面物理仿真实验以及基于在轨数据的仿真实验三类工程应用情况。我们通过大量的文献调研发现，尽管当前先进控制理论和方法发展得非常迅速，但是绝大部分先进控制方法距离在航天器上实际应用还有较远的距离。目前，国内外发射的大量航天器中，只有屈指可数的极少数航天器采用了先进控制方法，其中H2/Hinfinity鲁棒控制主要用在弹性模态较为明显的航天器上，MARC等自适应控制方法主要用于处理模型不确定的情况望从事航天器控制的工程师们通过本文的研究，可以对具有较强工程应用价值的先进控制方法有一个全面的认识；同时，也向理论研究者们提出了航天器实际的工程需求。

关键词：航天器控制；鲁棒控制自适应控制；最优控制

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面向未知连续非线性系统的间接自适应模糊规划最优控制方法

张海运1,2,孟德远2,王进1,陆国栋1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第2期页码 141-286 doi: 10.1631/FITEE.1900610

摘要：针对动力学未知、不匹配和扰动条件下的连续非线性系统，提出一种新的间接自适应模糊规划最优控制方案。首先，建立非线性系统汉密尔顿-雅各比-贝尔曼（HJB）方程及其匹配的性能函数。与现有自适应动态规划（ADP）方法不同，在执行器-评判器架构下，所提方案采用特殊的非二次变量性能函数作为强化媒介。构造一个自适应模糊规划的评判器结构来配置性能函数的权重矩阵，以逼近和平衡非线性HJB方程。同时，设计一种并行的自组织学习技术用于自适应更新该评判器的权重。在此基础上，提出一种自适应最优反馈控制器与一个新形式的增广黎卡提方程作为执行器，实时优化模糊规划后的性能函数。通过设计上述执行器-评判器架构获得一种在线间接自适应最优控制机制，可同时实现最优成本函数和最优控制策略的连续实时自适应调整。该方法的控制收敛性和闭环稳定性得到证明和保证。

关键词：间接自适应最优控制；汉密尔顿-雅各比-贝尔曼方程；模糊规划评判器；自适应最优控制执行器；执行器-评判器架构；未知非线性系统

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火箭炮交流位置伺服系统的鲁棒最优控制

柴华伟,马大为,李志刚,乐贵高,王锋

《中国工程科学》 2007年第9卷第10期页码 83-87

摘要：

为了实现某火箭炮交流伺服系统的高速、高精度位置控制，针对实际系统中存在的转动惯量和负载力矩变化大、冲击力矩强等各种不确定因素，提出了一种鲁棒最优控制方法实验结果表明，该控制器鲁棒性强，而且具有较好的动态性能及稳态精度。

关键词：火箭炮交流位置伺服系统鲁棒控制最优控制

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离心机的自适应鲁棒控制系统

李果,张培昌,胡剑飞,余达太

《中国工程科学》 2006年第8卷第9期页码 30-34

摘要：

为了改善离心机的控制性能和稳定性，进行了离心机的自适应鲁棒控制系统研究；基于电动机与离心机相连的结构，设计了控制器以期得到满意的控制性能；首先提出了一种基于自适应鲁棒控制器的离心机控制系统，针对离心机模型设计了自适应鲁棒控制算法；试验结果证明了该控制算法的有效性；在环境条件不同的情况下，离心机控制系统仍表现了满意的控制性能。

关键词：离心机自适应控制鲁棒控制

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双轮铣槽机铣削系统自适应模糊积分滑模转速控制

Qi-yan Tian, Jian-hua Wei, Jin-hui Fang, Kai Guo,jhfang@zju.edu.cn

《信息与电子工程前沿（英文）》 2016年第17卷第1期页码 55-66 doi: 10.1631/FITEE.15a0160

摘要：在负载特性未知、扰动复杂的情况下，本文基于自适应模糊积分滑模（AFISMC）控制算法，实现对铣削系统铣轮转速的良好控制。本文针对以上难点，设计新型自适应模糊积分滑模转速控制器。方法：针对双轮铣槽机铣削系统的特性，提出一种基于自适应模糊积分滑模控制（AFISMC）的铣轮转速控制方案。该控制方案将自适应控制的参数自整定特性、积分滑模控制的鲁棒性以及模糊系统独立于数学模型的特性结合起来。通过自适应模糊系统对被控对象未知模型有效逼近，使用反步法对控制器进行设计，采用Lyapunov理论证明整个闭环系统（包括自适应模糊推理系统、积分滑模控制器和被控对象）的稳定性。结论：在双轮铣槽机液压模拟实验台对不同工况下的铣轮转速控制进行实验，分别采用PI、ISMC和AFISMC三种控制方法进行对比。

关键词：铣削系统；电液系统；铣削转速控制；自适应模糊积分滑模控制

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非线性系统的自适应可拓控制器设计

翁庆昌,陈珍源

《中国工程科学》 2001年第3卷第7期页码 54-58

摘要：

探讨可拓控制器的设计方法,利用自适应控制的设计策略来修正可拓控制器的增益参数,以近似获得所期望的最佳控制。所提出的控制器结构仅需调整单一参数,故易于实现。另外,引入最大值控制以保证所设计的可拓控制系统的稳定性，并将该控制器应用在非线性系统的控制上,以验证它的有效性及控制能力。

关键词：可拓理论自适应控制可拓控制器鲁棒稳定性

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水库调度的最优控制模型与最大值原理求解方法

方强,王先甲,方德斌

《中国工程科学》 2007年第9卷第4期页码 55-59

摘要：

试图用最优控制理论来描述水库调度的连续变化特性，建立了水库调度的最优控制模型，用最大值原理给出了水库调度最优控制的必要条件，分析了不同条件和环境下水库调度最优控制策略和具体表示形式

关键词：水利管理最优控制模型最大值原理水库调度

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适用于湖水监测的水下滑翔机的空间高效转向方法 Article

Yu-shi ZHU, Can-jun YANG, Shi-jun WU, Qing LI, Xiao-le XU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第4期页码 485-497 doi: 10.1631/FITEE.1500399

摘要：越来越多的水下滑翔机正在被应用到湖水监测中。由于湖水具有有限的竖直空间，为了让水下滑翔机能够扩大不同监测点的间距，水下滑翔机应具有空间高效的转向能力。本文提出一种使用小俯仰角的转向方法，以便让外形固定的水下滑翔机能够具有空间高效的转向能力。使用小俯仰角转向可以提高水下滑翔机在单位竖直空间下的转向角度。本文提出了一种同时适用于大小攻角的水下滑翔机水动力模型，对小俯仰角转向过程中最优的净浮力与横滚角度展开了研究。为了验证水动力模型和转向方法的适用性，研制了小型水下滑翔机原型机并进行了湖水试验。试验表明，水下滑翔机使用小俯仰角进行转向比使用大俯仰角转向更能节省竖直方向消耗的空间。仿真结果与湖水试验结果一致。另外，多监测点连续监测试验表明，与比不使用小俯仰角转向相比，水下滑翔机使用小俯仰角进行转向能够覆盖更大的监测区域。

关键词：水下滑翔机；湖水监测；空间高效；转向方法；小俯仰角；水动力

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基座参数欠精确环境下双机械臂刚体夹持系统的自适应神经鲁棒控制 Research

Fan XU, Jin WANG, Guo-dong LU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第11期页码 1316-1327 doi: 10.1631/FITEE.1601707

摘要：针对基座参数欠精确环境下双机械臂刚体夹持系统的自适应调控问题进行研究。提出一种自适应神经鲁棒控制器，能同时解决基座参数欠精确、系统内力、建模不确定性、关节摩擦以及外部干扰等多种问题。该控制器采用一个径向基神经网络来逼近系统包括非预期内力在内的全部动力学部分。结合仿真实验和分析，该控制器能有效保证轨迹跟踪误差渐进收敛于0，并保持内力在可接受范围。在自适应调节机制下，该方法能对系统中双机械臂进一步在线精确标定。为保证系统全局稳定性，该控制器建立定制化鲁棒补偿，结合李雅普诺夫理论，证明该控制器在基座欠精确以及其他多种不确定环境下的鲁棒性。

关键词：协同机械臂；神经网络；欠精确基座平移坐标；自适应控制；鲁棒控制

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飞航导弹高精度自适应预测控制设计

孙明玮,陈增强,袁著祉,任强,杨明

《中国工程科学》 2005年第7卷第10期页码 23-27

摘要：通过以小扰动模型为基础的导弹动力学特性分析，建立了导弹姿态控制回路的串级控制结构，并且以离散模型作为基于递推最小二乘法的自适应预测控制的被控对象，把原先响应较慢的质心控制转换为反应较快而且精度高的弹道角控制根据导弹的特性，在姿态内回路采用广义预测控制，在弹道外回路采用一种积分形式的预测控制。在参考信号上，实现了质心指令到弹道指令的有效变换，为高精度小超调跟踪奠定了基础。这种方法实现了姿态参考信号与导引指令的统一，姿态控制与质心控制的统一，充分降低了对气动等数据的精度要求，参数选择简单。数值仿真结果说明了这种方法的有效性；提出了进一步的研究方向。

关键词：飞航导弹自适应控制模型预测控制鲁棒性

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连续非线性最优控制问题的勒让德—伽辽金逼近方法 Article

Xue-song CHEN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第10期页码 1479-1487 doi: 10.1631/FITEE.1601101

摘要：使用逼近方法获得一类连续非线性最优控制问题的近似最优解。勒让德—伽辽金逼近方法（GALP）尚未被用于求解连续非线性最优控制问题。由于勒让德多项式（Legendre polynomials）具有正交性，在计算函数内积时，该方法可以明显减少积分计算量。数值算例表明，按此方法获得的控制律，能够收敛到连续非线性控制系统的最优控制。

关键词：广义哈密尔顿—雅可比—贝尔曼方程；非线性最优控制；伽辽金逼近（Galerkin approximation）；勒让德多项式（Legendre polynomials）

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一种控制规则自调整的模糊控制器

程金,张承慧,夏东伟

《中国工程科学》 2003年第5卷第9期页码 78-81

摘要：

根据模糊控制理论和实际工程经验，设计了一个控制规则能够自调整的模糊控制器，详细介绍了该模糊控制器的控制原理和运行机制，并作出了仿真。该模糊控制器控制精度高，动态和稳态性能均优于传统的PID和基本模糊控制器，且具有较好的鲁棒性和抗扰动能力。仿真和工程实践证明，该模糊控制器具有简便、稳定的优点，且易于工程实现，具有较高的工程应用价值。

关键词：模糊控制控制规则自调整自适应

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一类非仿射离散非线性系统的直接自适应模糊滑模控制 Article

Xiao-yu ZHANG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2016年第17卷第12期页码 1331-1343 doi: 10.1631/FITEE.1500318

摘要：针对非仿射离散非线性系统的带干扰轨迹跟踪问题，提出一种直接自适应模糊滑模控制设计。为了获得自适应特性及消除滑模控制抖振，通过使用一个动态模糊逻辑系统（Dynamic fuzzy logical system, DFLS）实现等价控制。DFLS的参数实行在线自调节。用Lyapunov分析方法验证了滑模控制的稳定性，结果表明，整个系统渐近稳定且具备自适应、消除抖振的特点。通过数值仿真和一个2自由度机械臂的应用设计仿真证明了所提出设计的良好性能。

关键词：非线性系统；离散系统；动态模糊逻辑系统；直接自适应；滑模控制

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基于价格机制的无线网自适应接纳控制算法

张雪

《中国工程科学》 2006年第8卷第4期页码 32-38

摘要：

为了有效地控制对无线网资源的使用，针对自适应的多媒体应用带宽可以动态调整的特点以及价格对用户行为的影响，提出一种与价格机制相结合的自适应的接纳控制算法，该算法适合于无线网中具有多服务类、多优先级服务的情况最后与未结合价格机制的自适应接纳控制算法进行性能对比表明，将价格机制与接纳控制结合起来，可以很大程度上改善无线网的性能。

关键词：无线网络自适应的接纳控制微观经济学价格机制连接级QoS