导读:本文包含了建模与控制一体化论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:李群SE(3),姿轨耦合控制,非奇异快速终端滑模
建模与控制一体化论文文献综述
段玉瑞,廖瑛,王勇,龚轲杰,郑宇昕[1]（2019）在《基于SE(3)的航天器姿轨一体化建模与控制》一文中研究指出随着航天技术的快速发展,大型航天任务对航天器动力学与控制提出了更高的要求,提高控制精度和加快收敛速度已经成为研究的热点。然而高精度的控制算法不能忽略轨道运动和姿态运动的相互影响,必须考虑二者之间的耦合。因此,本文基于李群SE(3)的简洁形式对航天器进行姿轨一体化建模,然后针对此模型设计了非奇异快速终端滑模控制器,使航天器的姿轨耦合动力学误差在有限时间收敛到零,控制效果良好。(本文来源于《第二十届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集（20th CCSSTA 2019）》期刊2019-08-20）
吕晓宇[2]（2019）在《基于姿轨一体化建模的近地圆轨道两航天器控制策略研究》一文中研究指出随着航天器任务的日趋多元和航天器技术的日趋发展。航天器的位置交会和姿态对接在追踪航天器近距离操作起到了至关重要的作用,对航天器运动学和动力学的建模以及控制策略提出了新的要求。本文基于航天器轨道动力学方程,姿态运动学方程和姿态动力学方程,最优化控制理论等,在目标航天器本体坐标系下建立了轨道动力学方程和采用欧拉四元数描述姿态建立了姿态动力学方程。姿轨一体化模型同时考虑了因地球形状不均匀引起的2J摄动项和其它有界扰动项。系统化的研究了基于姿轨一体化建模的近地圆轨道两航天器最优控制策略,并给出相关参数和期望状态,对论文提出的控制策略进行数值仿真验证。论文研究的内容主要包含以下方面:1.建立了近地圆轨道两航天器姿轨一体化动力学模型。首先介绍了近地圆轨道两航天器的相对动力学模型,然后介绍了四元数的概念、运算关系以及四元数和欧拉角的转换关系,基于四元数给出了近地圆轨道两航天器相对姿态动力学方程和轨道动力学方程,随后将相对轨道动力学模型和相对姿态动力学模型联立起来,给出了基于近地圆轨道的两航天器相对运动姿轨一体化动力学模型。2.介绍了最优控制理论,首先针对圆形轨道运行的两航天器的交会对接问题,基于能量最小的性能指标,进行了最优化控制理论的算例验证,为本文的近地圆姿轨一体化模型最优化控制策略的研究奠定基础。为了消除姿态和轨道独立控制间的变化产生影响,针对本文的近地圆姿轨一体化模型首先设计了立方体形推力器,然后进行最优化控制策略的研究,实现姿态和跟踪误差收敛。3.首先介绍了航天器轨道通用参数及相互之间的转换关系,给出了目标航天器的轨道参数,并给出了追踪航天器初始期望跟踪误差和目标航天器的期望状态和受到的干扰力矩进行数值仿真,并对仿真结果进行分析,验证了最优化控制策略的有效性。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
范睿超[3]（2019）在《挠性航天器姿轨一体化动力学建模与控制问题研究》一文中研究指出复杂多变的航天任务,对航天器的控制系统提出了更为严苛的标准。更优良的控制性能依赖于更精确的的动力学模型以及更完善的控制器设计。传统的建模思路是分别进行轨道以及姿态建模,这种分开建模的方式的精度越来越难以满足需求。另一方面,当带挠性附件的航天器执行高精度航天任务时,还需考虑挠性附件造成的影响。本篇学位论文对带挠性附件的航天器的姿态-轨道耦合建模以及其一体化的控制进行研究,主要进行了下面四个部分的研究:首先,对带挠性附件航天器进行姿轨、刚柔耦合动力学建模。本文选择对偶四元数与旋量数学工具来描述航天器的姿-轨耦合动力学模型,用同一套数学工具对轨道和姿态的运动进行描述。推导得出本体坐标系下的挠性航天器动力学方程组,然后基于刚体一般运动的动力学方程推导得出基于对偶四元数的挠性航天器姿态轨道耦合模型,进而得出挠性航天器姿轨耦合误差动力学模型。其次,根据推导得出的挠性航天器姿轨耦合误差动力学模型,进行一体化控制器设计。设计了线性滑模鲁棒控制律,在所设计的控制律作用下,状态误差能够渐近收敛至期望状态;设计了终端滑模鲁棒控制器,所设计的控制器能够在有限时间内完成对期望状态的跟踪;设计了快速终端滑模鲁棒控制器,所设计的控制器作用下可系统能够在有限时间内以更快的收敛速度完成期望状态跟踪。然后,针对在轨飞行期间航天器陀螺仪故障导致角速度信息不准确或速度信息不可测量等情况,设计了无速度旋量的挠性航天器姿轨耦合控制器。首先推导无干扰作用下基于滤波器的刚体航天器无速度旋量信息姿轨耦合输出反馈控制器,并且将控制器设计推广到挠性模态信息可知且无外界扰动情况下的挠性航天器无速度旋量姿轨耦合控制器。然后针对更为一般的情况设计扩张观测器,并基于该观测器,设计了挠性航天器姿轨耦合控制器。最后,对挠性航天器在姿轨控制中的挠性附件振动抑制问题进行研究,设计了抑制挠性部件振动的航天器鲁棒姿轨耦合控制器。首先,当挠性模态坐标已知的情况下,分别针对耦合系数矩阵列满秩与列不满秩的情形设计了挠性振动抑制控制器。然后在挠性模态坐标不可知且无扰动的情况下,基于观测器技术,分别针对耦合系数矩阵列满秩与列不满秩的情形设计了反馈控制器,保证了状态轨线的有限时间跟踪性能且实现了对挠性振动的有效抑制。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
张旭,任新宇,秦正[4]（2019）在《涡桨发动机一体化建模与控制系统动态仿真》一文中研究指出以某型单转子涡桨发动机为研究对象,分别建立发动机、螺旋桨和执行机构的数学模型。在此基础上,研究带有前馈环节的比例-积分-微分(PID)控制器,形成包含发动机、螺旋桨、控制系统和执行机构在内的涡桨发动机一体化数学模型。开发涡桨发动机离线仿真平台,对发动机的动态特性进行图形化仿真。仿真结果验证表明:所建立的涡桨发动机一体化数学模型满足设计要求,反映了各子系统之间的复杂集成和耦合关系,利用系统模型仿真进行控制系统的组合优化能够有效提高系统性能。(本文来源于《测控技术》期刊2019年04期）
王博豪,张勇,徐伟程,郭锦[5]（2019）在《小型混合翼无人机过渡过程一体化建模与控制》一文中研究指出混合翼垂直起降无人机解决了普通固定翼无人机无法垂直起降以及旋翼无人机航时航程小的问题。针对旋翼与固定翼结合的混合翼可垂直起降无人机系统,将过渡过程中旋翼部分和固定翼部分进行一体化结合,推导了混合翼无人机过渡过程非线性动力学方程组。通过对得到的无人机纵向气动模型进行稳定性分析,设计了基于采用LQR(Linear Quadratic Regulator)的增益调度跟踪控制器。结果表明设计的控制器能使无人机状态进行良好的跟踪。(本文来源于《宇航计测技术》期刊2019年02期）
王登峰,王丽娟,徐敏[6]（2018）在《关节一体化机器人动力学建模与伺服系统控制》一文中研究指出针对关节一体化双臂机器人手臂高速运动下稳定抓取和电机控制问题,文章研究了其动力学建模与伺服系统控制算法。首先,对其双臂机械结构进行了分析,总结了各个关节对机器人末端位姿的影响;简化后的动力学方程更利于实现,有效加快计算速度。其次针对简化后的模型参数采用最小二乘法辨识,最后通过仿真和系统实验,验证动力学计算结果的正确性。再次由机器人动力学和电机动力学建立关节转矩模型进行关节转矩力控制;最后讨论了交流永磁同步电机的建模和控制问题。经过验证简化后的模型一方面等效于直流电机便于设计控制器,另一方面可用于机器人关节转矩控制。(本文来源于《组合机床与自动化加工技术》期刊2018年08期）
马立群,段朝阳,张公平,候冰[7]（2018）在《BTT导弹叁维制导控制一体化建模与仿真》一文中研究指出针对带有一定机动能力的飞行目标,结合弹目运动关系与导弹自身的动力学特性,给出了倾斜转弯(BTT)拦截导弹的俯仰、滚转、航向叁通道独立制导控制一体化(IGC)设计。首先分别建立叁通道数学模型,并给出了指令信号的计算形式,随后设计了基于动态面的IGC反步控制算法,最后在叁维空间下进行目标拦截仿真验证。仿真结果表明,所建立的叁通道模型能够充分描述目标与导弹之间的运动关系,设计的算法能够实现导弹对目标的精确拦截,且具有一定的抗机动能力。(本文来源于《导航定位与授时》期刊2018年03期）
汤俊[8]（2017）在《混合驱动机电一体化系统建模与控制》一文中研究指出混合驱动机电一体化系统是一种半柔性系统。它采用两种不同类型的电机驱动,即普通的常速电机和伺服电机,通过混合驱动机构进行耦合,由终端执行器实现半柔性输出运动。混合驱动系统介于传统的刚性机器和现代化的全柔性机器之间,它弥补了传统刚性机器柔性不足和全柔性机器造价昂贵的特点。因此对这类半柔性机器进行研究具有重要的理论意义和应用价值。混合驱动系统到目前经历了二十多年的发展,在其构型及运动规律的分析和综合上已有大量的学者进行了研究。由于常速电机速度波动且不可控的问题,目前在对混合驱动系统的控制上的研究并不多。本文首先探讨了满足混合驱动的五杆机构构型、可动性、及其工作空间分析;设计了一个双曲柄五杆机构,并且建立了机构的叁维模型,为后面的控制系统仿真分析提供了结构参数。正运动学分析及逆运动学分析是研究五杆机构动力学及控制系统的理论基础。本文用封闭矢量法建立了五杆机构的运动学模型,分析了终端轨迹与各个杆件之间的运动关系。利用拉格朗日方程推导出五杆机构的动力学模型,并且写成类似于开链机械手动力学方程的形式,便于控制器的设计和控制参数的选择;简单分析了电机的动力学模型,与五杆机构的动力学模型结合,建立了完整的混合驱动机电一体化系统的模型,为实现其控制打下了基础。轨迹跟踪精度和轮廓跟踪精度是衡量混合驱动系统控制器的重要指标。以往针对混合驱动系统开发的控制器都没有彻底解决常速电机不可控的问题。本文首次采用自适应比例微分滑模控制,通过补偿常速电机的速度波动,从而提升终端执行器的轨迹性能,并且对控制器进行了稳定性分析。选用了直线轨迹和圆弧轨迹进行仿真分析,并与比例微分滑模控制和纯比例微分控制进行了对比,分析了不同控制参数对控制器性能的影响,及在初始误差情况下的控制性能,验证了自适应比例微分滑模控制具有优越的轨迹跟踪控制性能。最后介绍了位置域控制的概念及优点,提出了位置域的自适应比例微分滑模控制,并应用于混合驱动系统的轮廓跟踪控制,这一控制器同样选用直线轮廓和圆弧轮廓进行仿真分析。结果表明位置域自适应比例微分滑模控制能极大的提升混合驱动系统的轮廓跟踪精度,并且控制器具有很好的鲁棒性和快速响应能力。(本文来源于《湖南科技大学》期刊2017-06-01）
郭凤至[9]（2015）在《航天器姿轨一体化建模与协同控制》一文中研究指出随着航天技术的成熟和发展,空间任务趋于复杂,对航天器轨道和姿态的动力学建模和控制要求提出了更高的要求。此外,姿态运动和轨道运动之间的耦合影响、外界干扰和模型不确定性的存在使航天器姿轨一体化动力学建模和控制问题更加复杂化。在此背景下,本文研究了基于对偶四元数的航天器姿轨一体化动力学建模及有限时间控制问题。主要完成了如下几个方面的工作:利用对偶四元数可以在同一数学框架内同时描述姿态运动和轨道运动的优势,研究了基于对偶四元数的航天器姿轨一体化运动模型。首先利用对偶四元数以一体化的形式描述航天器的一般性空间运动,建立了单航天器姿轨一体化运动学和动力学模型:在此基础上,推导了航天器相对运动姿轨一体化动力学和运动学模型;针对航天器动力学模型中存在的姿态轨道耦合问题,进行了姿态轨道耦合特性分析;并针对存在质量和转动惯量不确定性的情况,分析动力学模型中由模型不确定性引起的干扰。针对航天器姿轨一体化跟踪控制问题,设计了 PD控制器,并利用Lyapunov理论证明了系统的渐近收敛。最后进行数学仿真验证动力学模型的正确性。针对航天器相对运动姿轨一体化控制问题,在建立了刚体航天器姿轨一体化动力学模型的基础上,在考虑了存在外部干扰和模型不确定性的情况下,设计了滑模变结构控制器,并选取合适的Lyapunov函数对系统的稳定性进行分析;设计快速终端滑模控制器,实现航天器姿轨一体化有限时间控制;针对控制器产生的奇异问题进行了深入研究,并设计了非奇异终端滑模控制器,并利用Lyapunov理论证明整个闭环系统的全局有限时间收敛。最后对控制器进行数学仿真验证其有效性和可行性。当由于空间环境的复杂性,而不能获知外部干扰和模型不确定性的信息时,设计了两种自适应控制器。第一种是可对模型参数进行自适应辨识的自适应滑模控制器;第二种是不含模型参数的鲁棒自适应控制器。两种控制器均能保证闭环系统的全局渐近稳定,误差对偶四元数和对偶旋量误差可渐近收敛到平衡点,并对外部干扰及模型不确定性具有更强的鲁棒性。通过数学仿真验证所设计控制器的有效性和可行性。(本文来源于《哈尔滨工程大学》期刊2015-12-01）
付明玉,徐玉杰,刘佳[10]（2015）在《S型铺管船一体化建模及管道形态控制方法研究》一文中研究指出针对S型铺管船提出了一种适于控制任务的一体化建模方法。该建模方法将管道和铺管船作为整体以机械臂方程的形式用最少的坐标表示出来。这样就可以利用机械臂的方法设计控制器和进行稳定性分析。该模型构成了一个冗余的系统并且能够证明是无源的。然后针对铺管船提出能够保证闭环系统稳定的无源控制器。仿真结果验证了所建模型的正确性和设计的控制器的有效性。(本文来源于《中国造船》期刊2015年03期）
建模与控制一体化论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
随着航天器任务的日趋多元和航天器技术的日趋发展。航天器的位置交会和姿态对接在追踪航天器近距离操作起到了至关重要的作用,对航天器运动学和动力学的建模以及控制策略提出了新的要求。本文基于航天器轨道动力学方程,姿态运动学方程和姿态动力学方程,最优化控制理论等,在目标航天器本体坐标系下建立了轨道动力学方程和采用欧拉四元数描述姿态建立了姿态动力学方程。姿轨一体化模型同时考虑了因地球形状不均匀引起的2J摄动项和其它有界扰动项。系统化的研究了基于姿轨一体化建模的近地圆轨道两航天器最优控制策略,并给出相关参数和期望状态,对论文提出的控制策略进行数值仿真验证。论文研究的内容主要包含以下方面:1.建立了近地圆轨道两航天器姿轨一体化动力学模型。首先介绍了近地圆轨道两航天器的相对动力学模型,然后介绍了四元数的概念、运算关系以及四元数和欧拉角的转换关系,基于四元数给出了近地圆轨道两航天器相对姿态动力学方程和轨道动力学方程,随后将相对轨道动力学模型和相对姿态动力学模型联立起来,给出了基于近地圆轨道的两航天器相对运动姿轨一体化动力学模型。2.介绍了最优控制理论,首先针对圆形轨道运行的两航天器的交会对接问题,基于能量最小的性能指标,进行了最优化控制理论的算例验证,为本文的近地圆姿轨一体化模型最优化控制策略的研究奠定基础。为了消除姿态和轨道独立控制间的变化产生影响,针对本文的近地圆姿轨一体化模型首先设计了立方体形推力器,然后进行最优化控制策略的研究,实现姿态和跟踪误差收敛。3.首先介绍了航天器轨道通用参数及相互之间的转换关系,给出了目标航天器的轨道参数,并给出了追踪航天器初始期望跟踪误差和目标航天器的期望状态和受到的干扰力矩进行数值仿真,并对仿真结果进行分析,验证了最优化控制策略的有效性。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
建模与控制一体化论文参考文献
[1].段玉瑞,廖瑛,王勇,龚轲杰,郑宇昕.基于SE(3)的航天器姿轨一体化建模与控制[C].第二十届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集（20thCCSSTA2019）.2019
[2].吕晓宇.基于姿轨一体化建模的近地圆轨道两航天器控制策略研究[D].哈尔滨工业大学.2019
[3].范睿超.挠性航天器姿轨一体化动力学建模与控制问题研究[D].哈尔滨工业大学.2019
[4].张旭,任新宇,秦正.涡桨发动机一体化建模与控制系统动态仿真[J].测控技术.2019
[5].王博豪,张勇,徐伟程,郭锦.小型混合翼无人机过渡过程一体化建模与控制[J].宇航计测技术.2019
[6].王登峰,王丽娟,徐敏.关节一体化机器人动力学建模与伺服系统控制[J].组合机床与自动化加工技术.2018
[7].马立群,段朝阳,张公平,候冰.BTT导弹叁维制导控制一体化建模与仿真[J].导航定位与授时.2018
[8].汤俊.混合驱动机电一体化系统建模与控制[D].湖南科技大学.2017
[9].郭凤至.航天器姿轨一体化建模与协同控制[D].哈尔滨工程大学.2015
[10].付明玉,徐玉杰,刘佳.S型铺管船一体化建模及管道形态控制方法研究[J].中国造船.2015