一、关于有界振动问题的稳定条件（论文文献综述）
何修宇[1]（2020）在《柔性系统的边界控制设计与研究》文中指出柔性结构具有质量轻、能耗低、灵活度高、韧性好等优点,在航空航天、机器人、工业生产、海洋工程等领域得到了广泛的应用。然而,由于其刚性小、柔性大的特性,柔性结构易受到外界环境的影响产生结构振动。这不仅会影响系统的工作性能,还会加速柔性结构的疲劳损坏,降低柔性结构的使用寿命,给系统造成一定的损失。分析柔性机械结构的动力学特性,提出一套有效的振动控制方法,对提高系统的工作效率,降低事故发生率,有着重要的意义。近年来,柔性结构的振动控制研究是国际控制领域研究的热点问题之一。本文旨在研究四种具有代表性的实际柔性系统的振动控制问题,即,柔性工业传送带系统、柔性铁木辛柯机械臂系统、起重机系统和锚泊系统。针对柔性工业传送带系统,一类轴向运动的欧拉伯努利梁结构,考虑非线性死区输入特性的影响,提出了一种边界振动控制策略,解决了柔性工业传送带结构的横向振动问题。针对参数不确定的柔性铁木辛柯机械臂系统,一类转动的铁木辛柯梁结构,考虑输入输出约束的影响,结合扰动观测器提出了一种鲁棒自适应振动控制策略,减小了柔性臂杆形变量以及保证臂杆跟踪到期望的角度位置。针对起重机系统,一类二维空间下变长的柔性弦结构,考虑输出约束的影响,提出了一种带障碍项的协同的边界振动控制策略,同时减小了钢缆二维方向上的耦合振动。针对锚泊系统,一类二维空间下耦合的多柔性弦结构,结合海洋表面平台的信号提出了边界振动控制策略,减小了各锚绳的耦合结构振动以及保证了海洋表面平台的位置固定。通过理论分析和数值仿真,验证了控制策略的可行性和有效性。本文的研究成果将为实际工程中柔性系统的振动控制提供理论上的支撑和一种可行的解决方案,也为其他相关领域的研究提供可供借鉴的思路。
张超[2]（2019）在《基于预设性能方法的挠性航天器姿态控制研究》文中进行了进一步梳理近年来,诸如深空探测、空间碎片清除和在轨服务等项目受到了极大的重视并逐渐得以实施。面对这类复杂多样的任务,航天器姿态控制系统起到至关重要的作用。对于姿态控制系统的设计应主要关注以下几方面问题:首先是鲁棒性,从可靠性角度考虑,要求姿态控制系统具有应对恶劣空间环境带来的干扰和不确定性的能力。另一方面是挠性附件结构的振动抑制,航天器大尺寸、轻质量的结构增加了系统的挠性程度,将会影响系统的性能及稳定性。此外,为更好的完成各种困难的任务,控制性能需求也急剧增加。因此,姿态控制系统的设计仍是一个具有挑战性的研究课题。出于对上述问题的考虑,本文深入研究了挠性航天器的高性能、强鲁棒性姿态控制及有效的振动抑制方案。其结构与所采用的方法有如下的突出特点:（1）充分发挥将挠性振动当作干扰或不确定性处理的集中式控制以及主动控制各自的优势,根据这两种思路分别研究了基于扰动补偿和结合主动振动抑制的挠性航天器姿态控制策略;（2）采用预设性能控制方法进行姿态控制器与主动振动控制器的设计,保证姿态误差能够获得预先设定的动态及稳态性能（如超调量、收敛速度和稳态精度等）,而挠性振动的模态坐标可以始终保持在预先给定约束边界之内,以达到理想的振动抑制效果。论文具体完成了以下几方面工作:首先给出了研究所需的定义、引理等基础知识以及挠性航天器姿态运动学方程、动力学方程和挠性附件结构振动方程。设计了几种常见及改进型干扰观测器,并初步研究了基于干扰观测器的PD控制方案,进而比较了各干扰观测器的优劣,为后续研究提供参考。针对存在外界干扰的挠性航天器姿态集中式控制问题,基于扰动补偿思想,分别提出了神经网络自适应和低复杂度无模型预设性能控制方法。采用神经网络逼近干扰和挠性附件振动影响的总和,并自适应估计所产生逼近误差的上界,进而结合自适应律给出了完整控制器。仿真结果表明,该方法可以有效补偿集总干扰影响,并使姿态控制系统获得平稳快速的动态过程和期望的稳态精度。考虑到神经网络逼近计算量较大且存在可能影响稳定性的特定问题,采用预设性能控制和反步法思想设计了一种简单形式的控制器。该控制器不需要用到姿态系统的动力学信息,且不使用任何逼近、观测器及自适应方法便能应对干扰及挠性振动影响,极大的降低了复杂程度。通过仿真验证了方法的有效性。针对存在外界干扰的挠性航天器姿态集中式控制问题,进一步研究了基于观测器的预设性能控制方法。为提升姿态控制系统收敛性能,设计了一个新的性能函数。与常用的指数形式相比,改进的性能函数具有显式可预设的终端时间,用以决定姿态控制系统的最长收敛时间。分别设计了模态观测器和非线性干扰观测器来处理挠性振动和外界干扰。当考虑执行器输出力矩存在饱和时,提出了一种采用抗饱和补偿方法的改进策略。通过Lyapunov理论分析了包含观测器的整体闭环系统的稳定性。仿真结果表明,姿态系统获得了期望的控制性能。针对存在外界干扰的挠性航天器姿态主动控制问题,研究了采用压电传感器与执行器的预设性能主动振动控制及自适应姿态控制方案。首先对于存在外界干扰和参数不确定性的挠性空间结构,提出了采用状态观测器的主动振动抑制方法。为应对速度传感器不可用的情况,设计了一种神经网络状态观测器估计模态速度。神经网络逼近的引入可以有效处理不确定性的影响进而得到更准确的观测结果。进一步利用独立模态空间控制和反步法推导控制器和自适应律,并证明闭环系统的稳定性。通过仿真说明了所提方法的振动抑制性能。然后对于带有挠性附件结构的航天器,提出了姿态与振动的预设性能复合控制策略。为减小主动控制在实际应用中的实现复杂度,采用模态观测器代替压电传感器获取模态信息。基于模态观测值,设计了具备干扰抑制能力的自适应姿态控制器,以及用于处理姿态运动所激发振动的主动控制器。通过Lyapunov理论分析了整体闭环系统的稳定性。不同情况下的仿真结果验证了所提复合控制方案的有效性。
刘闯[3]（2019）在《航天器姿态鲁棒控制方法研究》文中认为不论是刚体航天器还是带柔性附件的柔性航天器,在姿态机动过程中都会遇到诸多不确定性或扰动的影响。针对当前空间任务对航天器高精度指向和对外界干扰或诸多不确定性强鲁棒性的需求,本论文研究的主要目的是:考虑姿控系统中存在的诸多限制性问题,如外界干扰、模型参数不确定性、控制器增益摄动、输入时滞、测量误差、输入受限或饱和、执行机构输入故障,在确保姿态系统具有一定稳态精度的同时,设计控制器实现系统的稳定。本文研究内容主要包括以下几个部分:针对刚体航天器模型参数不确定性、控制器增益摄动与输入饱和问题,提出了一种输出反馈非脆弱控制方法。首先给出控制输入受限的条件,然后针对控制器增益摄动的加法式和乘法式两种形式分别设计控制器,并证明了对应控制器作用下系统的稳定性;仿真表明,与标准输出反馈控制器相比,所提出的输出反馈非脆弱控制器能够显着提高姿态角稳态精度,并大大降低总能耗。随后,针对输入时滞问题,提出了一种基于中间状态观测器的控制方法,实现了系统的一致最终有界稳定,并能够同时估计姿态信息与故障信息;仿真表明,与基于预测的采样H∞控制器相比,所提出的基于中间状态观测器的控制器能够显着提高姿态角和角速度稳态精度,并大大降低总能耗。针对刚体航天器模型参数不确定性、测量误差、控制器增益摄动、执行机构输入故障和输入饱和问题,提出了一种容错非脆弱控制方法。首先,引入一个随机中间变量,并基于该随机中间变量的期望值设计一种中间状态观测器,得到新的闭环系统;其次,针对控制器增益摄动的加法式和乘法式两种形式,分别设计了相应非脆弱控制器,并给出稳定性证明;仿真表明,与状态反馈控制器相比,所提出的容错非脆弱控制器在能耗降低方面更具有优势。针对柔性航天器模型参数不确定性、控制器增益摄动、测量误差及输入幅值受限问题,提出了一种状态反馈H∞控制方法。首先融入主被动振动抑制两种方式并化成类似的姿态动力学模型,然后根据控制器增益摄动的加法式和乘法式两种形式分别设计非脆弱控制器,并显式地考虑了控制输入幅值受限;仿真表明,与基于输入成型的主动振动抑制方法相比,状态反馈H∞控制器振动抑制效果更好,总能耗更低。随后,设计了一种基于中间状态观测器的H∞控制器,实现了无需柔性航天器姿态信息、模态信息及惯性矩阵信息即可达到姿态稳定与振动抑制效果,且控制器显式地考虑了控制输入幅值及变化率受限;仿真表明,与混合H2/H∞控制器相比,所设计的控制器使得系统稳定时间和振动抑制时间明显减少。
郭芳[4]（2019）在《柔性海洋立管系统振动控制研究》文中研究指明随着生产领域的逐渐拓宽与能源需求的持续增大,各国纷纷着眼于对海洋油气资源的开发。作为连接海下石油井与海面浮体平台的装置,柔性立管在油气集输环节中承担着至关重要的作用,同时立管也是此环节中最易受损的部件。在海洋这一特殊环境中,由于受到各种载荷影响,立管将不可避免地发生振动,从而导致其疲劳损坏,这将对油气集输环节的正常运行造成一定的影响,轻则带来开发效率的下降,重则引发油气泄漏,致使环境遭受重大污染。因此,立管系统的振动控制已成为海洋油气开发过程中一个亟待解决的问题。柔性立管系统因其较大的长径比通常被简化为典型的欧拉伯努利梁模型,其动力学特性由无限维偏微分方程和有限维常微分方程共同表示。本文以柔性立管为研究对象,针对系统中存在未知环境扰动、未知参数、不可测量状态、反向间隙输入约束以及输出约束等多种情况,直接面向其无穷维特征,将有限维反步技术、自适应技术、鲁棒控制策略、高增益观测器、观测器反步技术、障碍Lyapunov函数、扰动观测器、符号函数与边界控制方法相结合对立管系统的振动控制进行深入研究。主要内容如下:1.讨论具有未知参数且受未知环境扰动影响的柔性立管系统振动控制问题。基于立管系统的偏微分-常微分方程模型,将有限维反步技术、鲁棒自适应控制与边界控制方法相结合,在立管顶端处设计控制器以减小整个系统的振动位移。同时,设计参数自适应律对不确定参数进行补偿,引入扰动自适应律,通过对作用于海面生产船舰的未知扰动上界进行估计减弱其对于系统性能的影响。随后通过数学推导对闭环立管系统的稳定性进行理论证明。最后基于Matlab平台进行数值仿真对控制器的有效性进行验证。2.研究柔性立管系统的输出反馈控制问题。在对立管系统进行控制器设计时,同时考虑实际工程中存在的传感器测量噪声以及通过后向差分方法获取不可测状态量过程中伴随的噪声放大问题。应用观测器反步技术对系统中无法被精确获取的反馈状态量进行重构,引入高增益观测器对控制器中出现的不可测量状态进行估计,在此基础上结合边界控制方法设计一个带有扰动观测器的输出反馈边界控制算法。随后应用Lyapunov直接法证明闭环系统的一致有界稳定性。最后应用有限差分方法对所设计的输出反馈边界控制算法进行数值仿真验证其有效性。3.考虑柔性立管系统在环境载荷作用下的振动控制与输出约束问题。结合边界控制方法、Lyapunov直接法、有限维反步技术与障碍Lyapunov函数,设计一个基于障碍Lyapunov函数的边界控制律。该控制律不仅能够抑制立管振动,也能确保系统输出满足所给的约束条件。另外,构造一个带有障碍项的扰动观测器,在保证边界扰动被有效处理的前提下避免符号函数所引发的震颤现象。随后应用Lyapunov理论分析闭环立管系统的稳定性。最后仿真结果表明所设计边界控制律的有效性。4.出于对执行设备机械结构以及生产安全的考虑,研究立管系统在参数未知、干扰未知、反向间隙输入约束和输出约束多重不确定因素及限制条件下的控制设计问题。将输入反向间隙分解为一个期望控制输入与一个有界的非线性误差,并将此非线性误差与未知时变扰动相结合共同定义一个新的类扰动项,在此基础上将障碍Lyapunov函数、Lyapunov直接法、自适应技术与边界控制方法相结合,提出一个基于障碍Lyapunov函数的自适应边界控制方案,同时设计扰动自适应律对类扰动项的界值进行估计。随后对闭环立管系统状态量的一致有界性进行证明。最后仿真结果表明所设计的控制方案能够有效减小立管的振动位移并同时处理系统的输入输出约束问题。
杨婧[5]（2017）在《轨道调控期间挠性卫星的姿态容错控制算法研究》文中认为随着空间科学技术的发展,卫星与人类生活息息相关,在轨运行卫星空间任务的完成离不开姿态控制系统的作用。在轨卫星结构复杂,长时间处于工作状态,任务多样化,并且不可避免的受到强辐射、太阳光压等恶劣环境的影响,执行机构极易出现故障。一旦执行机构出现故障,卫星姿态控制系统的可控性及稳定性将明显降低,甚至出现失控的可能性,进而造成人力,物力及财力损失,并产生空间碎片等重大安全隐患。目前,学者们对在轨期间卫星姿态系统的容错控制策略的研究主要集中在卫星正常在轨运行阶段,并未考虑姿轨耦合的影响;对于轨道调控阶段,轨道调控推力影响下的的姿态容错控制研究则相对较少。区别于其他阶段,挠性卫星进行轨道调控时,轨道调控推力会激起星上相关挠性附件的振动,从而对星体的姿态运动与质心运动造成影响,并引起卫星姿态运动与轨道运动的耦合;因此,卫星姿态受到轨道推力干扰的影响极大,并且该干扰力矩远远大于其他阶段;除了大干扰、强耦合的特点外,该阶段姿态控制系统还具有非线性及参数时变性和不确定性的特点。在该背景下,为了保障轨道调控阶段卫星姿态系统的安全性和稳定性,本文考虑了参数不确定性、内外未知干扰及控制输入受限等非线性因素,针对惯性定向姿态稳定和姿态跟踪两大控制问题,展开了执行器故障情形下的轨道调控期间卫星姿态系统容错控制方法研究。具体研究内容包含以下四个方面:建立了轨道调控期间挠性卫星姿态控制系统的姿态动力学模型和姿态运动学模型,并基于坐标转换关系,给出了姿态跟踪模型,为后续姿态稳定控制及姿态跟踪控制提供理论基础;此外,分析了姿态控制系统中故障产生的原因,并将几种常见的执行器故障类型归纳为乘性故障和加性故障两大类,给出了执行器故障的模型并进行了总结。为了解决执行器部分失效故障及系统内、外干扰力矩影响条件下轨道调控期间挠性卫星姿态控制系统的容错控制问题,在无执行机构冗余备份的条件下,提出了一种基于非线性干扰观测器的Backstepping自适应姿态稳定和姿态跟踪容错控制策略。首先基于精确鲁棒微分器理论,设计了非线性干扰观测器来抵消干扰的影响;在此基础上,考虑执行器部分失效故障,将Backstepping方法和自适应控制相结合设计了鲁棒补偿项,利用自适应控制方法对故障参数进行估计,解决了故障失效参数最小值难以获得的问题,并实现故障条件下的姿态稳定和跟踪的性能。此外,为了提高姿态控制的精度,在姿态稳定的基础上,以压电元件为主动振动抑制的执行器,基于最优二次型方法针对挠性结构振动控制系统设计了挠性振动抑制控制器,从而在兼顾控制系统性能和控制输入的情况下对挠性结构的弹性振动进行有效地抑制。最后,将所设计Backstepping自适应姿态稳定和姿态跟踪容错控制方法用于挠性卫星姿态控制系统,仿真结果验证了所设计的容错控制方案均能满足执行机构部分失效故障条件下的容错性能,并能有效抑制挠性结构振动。在综合考虑星体转动惯量参数摄动及内、外部干扰的情况下,研究了执行机构多类型故障（包括常值故障、完全失效故障、部分失效故障、偏差故障及斜坡变化故障）的卫星姿态容错控制问题,在反作用飞轮冗余配置的条件下,将滑模控制理论与自适应控制理论相结合,提出一种滑模自适应姿态稳定和姿态跟踪容错控制器设计方法。该方法不仅继承了滑模控制的优点,能够有效处理内、外干扰及转动惯量不确定性所带来的影响,而且通过自适应参数的引入,降低了控制器的复杂程度并避免了控制参数选择的麻烦;此外,为了避免传统滑模控制中符号函数带来的“抖振”问题,提出了一种基于双曲正切函数的改进滑模自适应容错控制策略。改进后的容错控制算法的仿真结果表明,基于双曲正切函数的滑模自适应容错控制策略在具有良好容错性能的同时还能有效抑制“抖振”现象。针对内、外干扰影响、转动惯量参数不确定性及执行器发生多种故障的轨道调控期间卫星姿态控制系统,进一步考虑了执行机构控制输入控制受限这一实际问题,提出了一种基于双曲正切函数的改进滑模姿态容错控制方法。该方法通过引入双曲正切函数,显式的考虑了执行器的控制输入受限幅值,从而将输入力矩限定在幅值内。同时,该方法针对线性滑模和时变非线性滑模这两种情况展开深入研究,提出了一种基于定常参数的改进线性滑模自适应容错控制方法和一种基于时变参数的改进非线滑模自适应容错控制方法,这两种容错控制方法均利用自适应控制策略对控制器中的参数进行在线调整,提高了控制系统对模型参数、系统扰动、“抖振”及故障变化的适应能力。通过对姿态控制系统进行数值仿真,验证了本章所设计的容错控制算法能有效改善控制输入受限对控制系统的影响而且能够实现故障条件下姿态系统的稳定及跟踪能力。
章闻曦[6]（2019）在《柔性机械臂点到点运动与轨迹跟踪的振动控制方法研究》文中提出机器人柔性机械臂具有机动性好、覆盖范围大、成本低和节能等诸多优势,得到日益深入的研究和广泛的应用。但是柔性机械臂运动存在振动这一共性问题,解决振动问题是有效运用柔性机械臂高质量完成控制任务的基础和关键。传统的柔性机械臂控制任务与目的涉及了位置与跟踪控制的残余振动抑制和跟踪控制的稳态振动抑制,解决振动问题的机理方法和效果存在一定的局限性和不足。论文研究了改进残余振动和稳态振动的控制方法,针对传统策略与方法的现有问题和连续减振需求,探索研究了解决动态的振动减除的振动避免原理和方法,并研究了机器学习的自治振动控制方法与算法。主要研究内容和创新点总结如下:（1）针对柔性机械臂的残余振动问题,研究了点到点的振动抑制控制,提出频谱激励减振方法。引入和研究关于减振的动力学模型非线性降解的局域不变性准则,研究和建立了该准则下参数变动灵敏性分析指标,给出非线性模型分段线性化计算法,数值仿真检验局域不变性。研究证明了多模态耦合和后置构型变动下一致减振的存在性,给出减振条件和多谐振零化计算模型;证明离线逆向生成时分激励的频谱激励减振计算性质,给出减振控制设计方法。研究了多模态谐振带的减振控制,研究给出带状模态减振性质,由带状减振增强频谱激励减振控制的鲁棒性。根据两连杆机构的物理模型进行控制器设计和计算,给出对象的振动控制数值仿真,检验了频谱激励减振控制的有效性。（2）针对跟踪控制的振动问题,研究了动态平衡的减振方式,探索了刚随柔动的振动避免控制方法。通过研究材料力学和振动力学,构想了弹性体中性面变形的顺势激励方式,提出刚轴推进跟随柔杆进动的新控制原理,构建了刚随柔动、刚柔同步一体的避免振动的控制基础。研究了柔性机械臂避振控制的任务与目的,给出振动避免定义。研究了基于刚随柔动的超前和滞后型连杆中性面单侧稳恒运行的机制,以及该机制的性质和控制律,给出振动避免控制器实现。基于振动避免方法的性质研究了避振控制在形变定义域上平衡点和不变集的动平衡态。研究刚随柔动原理方法的振动控制闭环系统的稳定性。根据动态平衡的稳定性质和条件,基于Lyapunov稳定定理和LaSalle不变性定理证明了跟踪避振PD控制闭环系统关于动平衡态和正向极限点的全局渐进一致的稳定性。通过仿真验证了跟踪避振方法的有效性。（3）针对振动避免控制,探索了增强学习递推生成控制的方式。根据带减额因子的性能指标,研究得出可含减振命令的增广状态无限时间LQT二次型;研究了跟踪减振效用的基于Markov链动态规划的最优评估Bellman方程,以及遍历性和平稳性条件下前向递归策略评价和改进计算原理,给出了最优策略的代数Riccati方程。研究了时序差分法和策略随机逼近的在线迭代算法;针对跟踪减振单样本路径的决策最优,研究了Q函数的双重功效,给出不依赖动力学知识的策略评价与改进处理;研究含输入增广状态的数值型二次型Q函数Bellman方程,给出了Q学习策略评价与改进的最优控制逼近在线前向迭代算法。通过对柔性单连杆机械臂的跟踪振动控制数值仿真,检验了在线因果递归Q学习跟踪振动控制的有效性。
姜彦吉[7]（2020）在《非线性组合结构主动噪声控制方法研究》文中进行了进一步梳理主动噪声控制是针对低频噪声常用且有效的降噪手段,工程中噪声源辐射的强声学量声波在传播过程中会产生信号畸变,并激发高次谐波,不同的声场特性和降噪系统结构也会给声传输通道引入未知非线性因素干扰,严重影响主动噪声控制系统的降噪性能。针对这一问题,采用理论推导,信号模拟,室内降噪实验结合的方法,在分析噪声的畸变传播及系统非线性传播通道特性基础上,设计了基于线性平均控制及非线性函数扩展组合的主动噪声控制模型结构,并完善了降噪系统中对次级传播通路的建模分析,最后提出跟踪误差的自适应变步长迭代算法,完成系统的控制系数更新,提升系统降噪性能。本文将噪声源参考信号经正交三角函数扩展到高维空间作为降噪系统新的前馈输入,以增强降噪控制器对噪声源信号畸变特性的非线性表达,同时建立噪声源信号与声传播通道激发的高次谐波和不同频率声波相互作用引起的和频及差频声波的映射关系,以控制降噪过程中的非线性因素影响。并将FIR线性平均控制器与之结合构建非线性组合型结构前馈主动噪声控制模型。经对比分析,正交三角函数扩展结构的表达模式较其他正交函数和多项式的扩展结构具有更优的降噪性能。对于经典的白噪声信号发生器激励次级通路建模的同时带来降噪系统误差增项问题,采用误差跟踪的约束方式调整白噪声输出功率,并建立误差传递通道的修正控制以削弱发生器及系统固有结构对降噪性能的影响,满足了对信号传递通道高精度建模的需求。为平衡整个降噪系统收敛速度与稳态性能间的矛盾,选择双曲正切函数作为残余误差噪声信号与系统迭代步长之间预期理想的映射函数,并分析函数系数因子影响比重关系,建立降噪系统的自适应步长控制系数更新算法。将构建的组合型结构主动噪声控制系统对有界空间中局部静区进行降噪实验,采集空压机、球磨机等多种工程噪声为目标对象,模拟现场强声学量噪声环境,系统取得了有效的低频能量控制,对激发的高阶谐波也有明显衰减,对于500Hz以下噪声信号降噪性能较为稳定,对有界空间中信号传播通道有良好辨识能力,验证了基于组合型结构的主动噪声控制方法的降噪结论。该论文有图79幅,表12个,参考文献168篇。
袁国平[8]（2013）在《航天器姿态系统的自适应鲁棒控制》文中研究说明伴随着空间技术的发展，航天器的姿态控制一直是航天器技术研究领域的热点和难点问题之一。目前，许多的空间任务（例如对地观测、编队飞行等）要求航天器具有良好的姿态控制性能。航天器迅速、精确的完成空间任务可以增加其使用的范围，获得更多有价值的信息。但航天器的姿态跟踪或姿态机动是一个典型的非线性控制问题，控制器综合难度大。而且现代航天器上挠性结构的增多也导致振动问题严重。另外，航天器在轨运行期间，不可避免的会受到各种环境力矩的干扰；同时，航天器执行部件安装误差等因素造成输出力矩的偏差也会影响姿态控制精度。传统的航天器姿态控制方式已逐渐不能适应许多新型空间任务对控制性能的需求。随着近年来控制理论的发展，许多非线性控制方法被用于设计航天器姿态控制器，在这种背景下，从理论研究和工程实践的角度出发，本文对航天器的姿态控制，挠性结构的主动振动抑制和太阳帆板驱动时的姿态补偿控制等问题进行了深入的探讨。本学位论文主要研究内容包含以下四个方面：（1）建立了航天器的运动学和动力学模型，然后着重给出太阳帆板驱动机构与航天器姿态的耦合模型，作为后续控制系统的分析与设计的基础。随后，以挠性航天器的平面姿态机动的建模与控制为例，提出一种符号计算在航天器仿真中的应用方案，为文中仿真平台设计与开发提供必要的技术支撑。（2）针对带有转动惯量矩阵不确定性、受外干扰作用以及飞轮作为执行器存在安装误差的航天器姿态控制问题，提出一种基于自适应鲁棒方法思想的控制律，并给出了严格的稳定性证明，该方法以反馈线性化方法为基础并采用径向基神经网络（Radial Basis Function Neural Network，RBFNN）设计补偿策略。随后，考虑执行器在实际工作中存在饱和的现象，针对一类带有不确定性的非线性Hamilton系统的跟踪控制问题，提出了一种具有抗饱和能力的自适应鲁棒控制律，该策略同样以反馈线性化方法为基础，通过构建扩张状态观测器（Extended State Observer,ESO）得到外干扰的量测值并将其引入控制律中补偿干扰带来的性能损失，同时在控制律中引入一个辅助系统，并对其动力学进行设计，可减小控制饱和对系统性能影响，并基于Lyapunov理论分析了闭环系统的稳定性。上述控制方案被用于航天器的姿态跟踪控制中，通过数值仿真验证了该方法的有效性。（3）针对带有不确定性的挠性航天器的姿态控制问题，提出了一种分散自适应鲁棒姿态控制算法，保证航天器受外界干扰作用和存在参数不确定性情况下，姿态能精确的跟踪指令信号的变化。设计中，先将挠性航天器模型变换成三个子回路分别进行控制器综合，利用扩张状态观测器获取子回路间的耦合特性及外干扰的量测值进行补偿后实现子回路间的解耦，然后设计自适应律对模型中不确定参数进行辨识，最后设计鲁棒控制项保证整个系统的稳定性。考虑到上述方法的不足，为兼顾挠性航天器的姿态控制精度和对挠性振动的抑制效果，提出了一种姿态控制与振动抑制相结合的复合控制方法。采用LQR方法设计了挠性附件的主动振动控制器，保证挠性振动的快速衰减，给出并分析了一种Q,R矩阵的选择方法；在姿态控制器设计时，反馈线性化理论仍是整个方法的基础，不确定性参数的补偿策略采用动态模糊神经网络（Dynamic FuzzyNeural Network，D-FNN），D-FNN可根据系统的性能动态调整网络的结构和规则的条数，有效避免传统神经网络结构和参数选择的盲目性，然后分析挠性附件的振动及外干扰对姿态影响的界函数并将其作为鲁棒控制项设计的基础加入到姿态控制律中以保证整个系统的性能。（4）考虑挠性航天器对地定向任务中太阳帆板驱动对姿态控制性能产生影响的问题，提出一种姿态与驱动机构的复合控制方法。为避免由太阳帆板驱动机构开环控制带来的转速波动问题，以坐标变化和反馈线性化方法为基础，提出了一种角速率闭环的鲁棒控制律，利用扩张状态观测器设计补偿律抵消波动力矩的影响达到提高驱动速率平稳性的目的。在此基础上，考虑对地定向任务中的姿态稳定控制，设计了前馈补偿算法降低帆板驱动机构对姿态控制性能的影响，保证了高精度的姿态控制。随后，数值仿真对算法的有效性进行了验证。考虑到本文研究中仿真程序开发的复杂性，为降低设计难度并提高开发效率，对基于模块化、易扩展和面向航天器控制仿真平台的开发方案进行了研究。从任务背景出发提炼平台的功能需求并对基于分层设计的仿真任务软件的体系结构进行了阐述。从控制系统设计的角度，综合利用Matlab/Visual C++等软件，对航天器导航、制导与控制系统的部件进行模型构建。为保证仿真平台能够根据不同的仿真任务灵活的配置部件模型及相应的参数，设计了基于用户接口界面的模型管理系统，完成整个仿真平台的设计与开发。
王然[9]（2019）在《超弹性轴对称结构中非线性波的传播问题研究》文中研究表明超弹性轴对称结构（如圆杆、圆柱壳和圆筒等）具有减振、吸能、保持结构稳定性等优良特性,在航空航天、交通运输、机械制造等领域有着极其广泛的应用。特别地,这些结构在实际的应用过程中都会遇到碰撞或冲击载荷的作用,进而会产生变形、失稳及破坏等现象。工程科学中,许多问题需要从波动的角度进行分析和求解,如无损检测、材料参数的测定和结构的稳定性分析等。因此,关于超弹性结构波动问题的研究具有重要的理论意义和实际意义。本文基于非线性弹性动力学理论和动力系统分支理论研究了超弹性轴对称结构中非线性波的传播问题,得到了一些新的结论。具体内容如下:1.研究了各向同性可压缩neo-Hookean材料组成的无限长圆柱壳中径向稳态波的传播问题。本问题分为两个阶段研究:第一阶段是当径向均匀载荷相对较小时,考虑圆柱壳的径向有限变形问题;第二阶段是当径向均匀载荷相对较大时,考虑圆柱壳的径向运动问题。根据大变形叠加小变形理论,在圆柱壳上叠加一个径向位移扰动,建立了描述圆柱壳径向运动的数学模型。给出了圆柱壳中稳态波的存在条件,结合数值算例,讨论了径向拉伸载荷、材料参数和结构参数对稳态波频率和振幅的影响。结果表明:存在一个临界载荷,当载荷值大于临界载荷时,圆柱壳中才会出现稳态波;随着载荷的增加,稳态波的频率增加,振幅减小。材料参数的变化对稳态波的频率和振幅有较大影响。对于某些特殊的结构参数,稳态波的频率会出现跳跃性的增长。2.研究了半无限长不可压缩超弹性圆柱杆中径向和轴向强非线性行波的传播问题。根据非线性弹性动力学理论,建立了描述圆柱杆轴对称运动的数学模型,利用不可压缩约束和端部条件简化该模型,得到了方程的首次积分,给出了行波的隐式积分解。根据动力系统分支理论,在不同参数条件下,分析系统的相图中包含轨道的动力学行为,得到了圆柱杆中存在的不同类型的有界行波。特别地,对于径向横观各向同性不可压缩neo-Hookean材料模型,圆柱杆中产生的行波类型有峰状孤立波和周期波。对于径向横观各向同性不可压缩Mooney-Rivlin材料模型,圆柱杆中产生的行波类型有峰状周期尖波、峰状孤立尖波、峰状孤立波和周期波,分析了物理参数对圆柱杆中不同位置产生的两类周期波定量性质（如周期和振幅）的影响。3.研究了径向横观各向同性可压缩neo-Hookean材料组成的无限长圆柱壳中径向和轴向强非线性行波的传播问题。利用Hamilton原理,得到了描述圆柱壳轴对称运动的耦合非线性发展方程组,利用圆柱壳径向变形函数和轴向伸长率之间的关系,将运动方程解耦。利用行波变换,得到了关于径向的行波方程,给出了行波的隐式积分解。根据微分方程定性理论,讨论了平衡点的定性性质,给出了有界行波的存在条件。根据动力系统分支理论,得到了描述圆柱壳径向对称运动的峰状孤立波和周期波和轴向对称运动的谷状孤立波和周期波。对不同波形进行了定量分析,发现材料的各向异性参数对有界行波的定量性质（如周期和振幅）有着较大的影响。4.研究了一类广义超弹性圆柱杆方程（变系数KdV方程）的求解问题,该方程可描述非均匀（具有可变的横截面积和材料密度）超弹性圆柱杆中非线性行波的传播问题。利用楼直接法,给出了方程的两组对称变换,求得了方程在两组对称变换下对应的类孤立波的解析解。特别地,将方程中的变系数取为某些常数时,它可描述一般不可压缩超弹性圆柱杆中纵向应变波的传播,利用相同的方法,给出了该方程的两组对称变换和对应的类孤立波的解析解。
黄英博[10]（2019）在《含不确定性动态的车辆悬架系统主动振动控制研究》文中研究表明汽车悬架系统作为车辆底盘的重要组成元件,其减振性能在很大程度上决定了车辆行驶过程中的平顺性和操作稳定性。为此,汽车工业界和学术界针对悬架系统开展了大量研究。从减振原理来看,悬架系统可被分为被动悬架系统、半主动悬架系统和主动悬架系统。不同于被动悬架系统和半主动悬架系统,主动悬架系统通过增加有源力发生装置可产生实时力矩抵抗或吸收粗糙行驶路面所给车身带来的振动或冲击,进而提升车辆系统乘驾舒适度和驾驶安全性,因此主动悬架系统被认为是未来车辆悬架系统重要的发展趋势。本课题以车辆主动悬架系统为研究对象,探索切实可行的主动振动控制方法,提升主动悬架系统综合性能。本课题主要研究内容如下:（1）含输入时滞补偿的四分之一车辆悬架系统自适应模糊控制。针对非线性主动悬架系统执行机构的输入时滞问题,设计输入时滞补偿项消除其对控制系统性能的影响。其次,引入模糊系统作为函数逼近器与自适应控制相结合,补偿主动悬架系统中未知非线性动态。进一步,构建低通滤波操作、设计辅助变量、引入滑模技术,构建基于参数估计误差信息的有限时间自适应算法,从而获得更快的参数收敛速度和更好的主动悬架系统响应。通过构建李雅普诺夫-克拉索夫斯基泛函证明了闭环系统稳定性,并通过专业汽车仿真软件Carsim与Matlab/Simulink搭建的联合动态仿真平台验证了所提控制方法可有效解决主动悬架系统未知非线性特性和输入时滞,保证主动悬架系统性能的同时提升了车辆系统乘驾舒适度、降低了轮胎动载荷和主动悬架系统行程空间。（2）含液压执行机构的四分之一车辆悬架系统主动振动控制。针对现有大部分主动悬架系统研究结果中多忽略执行机构动力学模型的问题,本课题引入液压执行机构用以产生主动悬架系统控制力。并针对液压系统的强非线性,提出一类预设瞬态性能（如:收敛速度、最大超调量和稳态误差）的主动振动控制方法,通过引入预设瞬态性能函数和相应的误差等价转化机制,避免使用函数逼近器（如:神经网络或模糊逻辑系统）,进而得到一类结构简单、鲁棒性好的控制器,降低了控制系统实现的计算量和复杂度,同时保证了悬架系统的瞬态和稳态性能。采用极值定理和李雅普诺夫稳定性分析证明了闭环控制系统稳定性,并通过专业汽车仿真软件Carsim与Matlab/Simulink搭建的联合动态仿真平台验证了所提控制方法在提升车辆系统乘驾舒适度和驾驶安全方面的有效性。（3）含执行器饱和特性补偿的半车主动悬架系统自适应控制。针对半车主动悬架系统,在已获得的基于参数估计误差信息的自适应主动振动控制基础上,提出预设瞬态性能的自适应控制方法。通过引入能预规定瞬态性能的函数及误差转化机制,将原系统的跟踪控制问题转化为镇定问题,建立可定量分析悬架系统瞬态收敛性能的自适应控制方法。同时,针对执行机构饱和现象（如:输出力矩受物理因素限制）,通过设计低阶抗饱和补偿器,消除了饱和现象对控制系统性能的影响,保证了悬架系统性能。最后通过理论分析和数值仿真均验证了所提控制方法能够有效补偿执行机构饱和现象,同时提升主动悬架系统瞬态性能,保证轮胎动载荷和悬架系统行程空间。（4）不依赖于函数逼近器的全车主动悬架系统非线性控制。针对全车主动悬架系统这一复杂多输入多输出非线性不确定系统,提出一类不依赖于函数逼近器的控制策略,通过设计预设性能函数并对原系统控制误差进行转化,得到一种简单的比例类型控制器,在降低了控制器复杂度的同时保证了悬架系统控制误差瞬态和稳态收敛性能,并根据极值定理和李雅普诺夫稳定性定理严格证明了闭环系统稳定性。最后,通过搭建的联合动态仿真平台对所提控制方法的有效性进行了验证。仿真结果表明,相比于其它控制方法,本课题针对全车主动悬架系统所提出的控制方法能够有效抑制车身振动,提升车辆系统乘驾舒适度和驾驶安全性。在完成上述理论研究的同时,通过自行设计开发的液压驱动四分之一主动悬架系统实验平台对本课题所提出的预设瞬态性能主动振动控制方法开展了实验验证。通过对比实验分析表明,本课题所提出的控制算法可有效降低悬架系统控制误差实现车辆系统乘驾舒适度的提升。实验结果验证了所提控制方法的优越性和潜在的工程实用性。
二、关于有界振动问题的稳定条件（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：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（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。
三、关于有界振动问题的稳定条件（论文提纲范文）
（1）柔性系统的边界控制设计与研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 研究意义与研究目的 |
| 1.2 国内外研究概述 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 主要创新点 |
| 1.5 结构布局 |
| 1.6 本章小结 |
| 2 预备知识与基本系统模型 |
| 2.1 哈密顿原理 |
| 2.2 常用定理 |
| 2.3 常用引理和定义 |
| 2.4 典型柔性系统模型 |
| 2.4.1 柔性弦结构动力学模型 |
| 2.4.2 柔性欧拉伯努利梁结构动力学模型 |
| 2.4.3 柔性铁木辛柯梁结构动力学模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 一维空间下柔性工业传送带系统的边界控制设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 问题描述以及系统建模 |
| 3.3 控制目标 |
| 3.4 边界振动控制设计 |
| 3.4.1 不带死区输入特性的工业传送带系统振动控制设计 |
| 3.4.2 带死区输入特性的工业传送带系统的边界控制设计 |
| 3.4.2.1 分段线性死区特性 |
| 3.4.2.2 分段非线性死区特性的处理 |
| 3.4.2.3 振动控制设计 |
| 3.5 数值仿真 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 柔性铁木辛柯梁机械臂系统的边界控制设计研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题描述以及系统建模 |
| 4.3 控制目标 |
| 4.4 带输入约束的柔性铁木辛柯机械臂系统的边界控制设计 |
| 4.5 带输入输出约束的柔性机械臂的自适应边界控制设计 |
| 4.5.1 非线性反向间隙特性的处理 |
| 4.5.2 边界振动控制器设计 |
| 4.6 数值仿真 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 二维空间下起重机系统的边界振动控制设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 问题描述与系统建模 |
| 5.3 控制目标 |
| 5.4 边界振动控制设计 |
| 5.5 数值仿真 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 二维空间下锚泊系统的边界振动控制设计 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 问题描述与系统建模 |
| 6.3 控制目标 |
| 6.4 边界振动控制设计 |
| 6.4.1 振动控制设计 |
| 6.4.2 稳定性分析 |
| 6.5 数值仿真 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 研究工作总述 |
| 7.2 未解决的工作 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）基于预设性能方法的挠性航天器姿态控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 研究的目的和意义 |
| 1.2 挠性航天器姿态控制研究现状 |
| 1.2.1 挠性航天器的动力学模型 |
| 1.2.2 航天器扰动补偿姿态控制 |
| 1.2.3 挠性航天器振动抑制控制 |
| 1.2.4 执行器力矩受限的姿态控制 |
| 1.3 性能约束控制方法研究现状 |
| 1.3.1 “漏斗”控制 |
| 1.3.2 障碍Lyapunov函数 |
| 1.3.3 预设性能控制 |
| 1.4 本文的主要研究内容及章节安排 |
| 第2章 航天器的数学模型及预备知识 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 相关定义和引理 |
| 2.3 挠性航天器的姿态模型 |
| 2.3.1 不同姿态描述下的运动学方程 |
| 2.3.2 挠性航天器动力学方程 |
| 2.4 预设性能方法 |
| 2.4.1 性能函数 |
| 2.4.2 误差变换 |
| 2.5 姿态控制问题描述 |
| 2.6 几种干扰观测器设计 |
| 2.6.1 线性干扰补偿器设计 |
| 2.6.2 非线性干扰观测器设计 |
| 2.6.3 滑模干扰观测器设计 |
| 2.6.4 仿真分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 挠性航天器鲁棒预设性能姿态控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于神经网络的自适应预设性能姿态控制 |
| 3.2.1 动力学方程变换 |
| 3.2.2 姿态控制器设计 |
| 3.2.3 仿真分析 |
| 3.3 无模型预设性能姿态控制 |
| 3.3.1 姿态控制器设计 |
| 3.3.2 仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于观测器的挠性航天器预设性能姿态控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 姿态误差动力学方程 |
| 4.3 性能函数设计及误差变换 |
| 4.3.1 改进性能函数 |
| 4.3.2 误差变换 |
| 4.4 预设性能姿态控制器设计 |
| 4.4.1 基于观测器的姿态控制器设计 |
| 4.4.2 考虑饱和的姿态控制器设计 |
| 4.5 仿真分析 |
| 4.5.1 OBPPC方法的仿真结果 |
| 4.5.2 OBPPSC方法的仿真结果 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 挠性航天器预设性能主动控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 挠性空间结构的预设性能主动振动控制 |
| 5.2.1 挠性空间结构动力学方程 |
| 5.2.2 误差变换 |
| 5.2.3 状态观测器设计 |
| 5.2.4 主动振动控制器设计 |
| 5.2.5 仿真分析 |
| 5.3 采用主动振动抑制的自适应预设性能姿态控制 |
| 5.3.1 姿态控制器设计 |
| 5.3.2 主动振动控制器设计 |
| 5.3.3 闭环系统稳定性分析 |
| 5.3.4 仿真分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）航天器姿态鲁棒控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外相关研究现状 |
| 1.2.1 刚体航天器姿态控制研究现状 |
| 1.2.2 柔性航天器姿态控制研究现状 |
| 1.2.3 国内外相关研究中存在的问题 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 航天器姿态建模及控制理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 航天器姿态动力学模型 |
| 2.2.1 刚体航天器姿态动力学模型 |
| 2.2.2 柔性航天器姿态动力学模型 |
| 2.2.3 姿态控制涉及的几种常见问题 |
| 2.3 控制理论基础 |
| 2.3.1 相关定义及引理 |
| 2.3.2 涉及LMI的三类标准问题 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 刚体航天器姿态输出反馈及输入时滞控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 输出反馈控制 |
| 3.2.1 问题描述 |
| 3.2.2 输出反馈控制器设计 |
| 3.3 输入时滞控制 |
| 3.3.1 问题描述 |
| 3.3.2 输入时滞控制器设计 |
| 3.4 仿真与分析 |
| 3.4.1 输出反馈控制器仿真 |
| 3.4.2 输入时滞控制器仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 刚体航天器姿态容错非脆弱控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题描述 |
| 4.3 容错非脆弱控制器设计 |
| 4.3.1 加法式摄动下控制器设计 |
| 4.3.2 乘法式摄动下控制器设计 |
| 4.4 仿真与分析 |
| 4.4.1 加法式摄动下数学仿真 |
| 4.4.2 乘法式摄动下数学仿真 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 柔性航天器姿态H_∞控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 状态反馈H_∞控制 |
| 5.2.1 问题描述 |
| 5.2.2 控制器设计 |
| 5.3 基于观测器的H_∞控制 |
| 5.3.1 问题描述 |
| 5.3.2 控制器设计 |
| 5.4 仿真与分析 |
| 5.4.1 状态反馈H_∞控制仿真 |
| 5.4.2 基于观测器的H_∞控制仿真 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（4）柔性海洋立管系统振动控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究进展 |
| 1.2.1 柔性结构振动控制 |
| 1.2.2 海洋立管研究现状 |
| 1.2.3 Lyapunov稳定性理论 |
| 1.2.4 反步法 |
| 1.2.5 系统的输入输出约束 |
| 1.3 研究工作及结构安排 |
| 第二章 预备知识 |
| 2.1 符号命名 |
| 2.2 动力学建模 |
| 2.3 引理及性质 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 柔性立管系统基于反步技术的鲁棒自适应边界控制设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 控制目标及假设 |
| 3.3 控制设计 |
| 3.3.1 自适应边界控制设计 |
| 3.3.2 稳定性分析 |
| 3.4 仿真分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 柔性立管系统的输出反馈边界控制设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 控制目标及假设 |
| 4.3 控制设计 |
| 4.3.1 输出反馈边界控制设计 |
| 4.3.2 稳定性分析 |
| 4.4 仿真分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 输出受限的柔性立管系统边界控制设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 问题描述 |
| 5.2.1 输出约束 |
| 5.2.2 控制目标及假设 |
| 5.3 控制设计 |
| 5.3.1 基于障碍Lyapunov函数的边界控制设计 |
| 5.3.2 稳定性分析 |
| 5.4 仿真分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 具有输入输出约束的柔性立管系统自适应边界控制设计 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 问题描述 |
| 6.2.1 输入反向间隙非线性 |
| 6.2.2 控制目标及假设 |
| 6.3 控制设计 |
| 6.3.1 基于障碍Lyapunov函数的自适应边界控制设计 |
| 6.3.2 稳定性分析 |
| 6.4 仿真分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（5）轨道调控期间挠性卫星的姿态容错控制算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状综述及分析 |
| 1.2.1 卫星姿态控制方法研究现状 |
| 1.2.2 卫星姿态容错控制方法研究现状 |
| 1.2.3 轨道调控期间卫星姿态容错控制面临的问题 |
| 1.3 论文的研究内容与组织结构 |
| 第2章 轨道调控期间挠性卫星数学建模及控制理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 轨道调控期间挠性卫星姿控系统数学模型 |
| 2.2.1 坐标系定义 |
| 2.2.2 姿态参数 |
| 2.2.3 姿态运动学模型 |
| 2.2.4 姿态动力学模型 |
| 2.3 轨道调控推力影响的仿真分析 |
| 2.4 姿态控制系统的故障分析与建模 |
| 2.4.1 故障产生的原因及分类 |
| 2.4.2 反作用飞轮故障分析及建模 |
| 2.5 控制理论基础 |
| 2.5.1 稳定性理论 |
| 2.5.2 精确鲁棒微分器理论 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于非线性干扰观测器的BACKSTEPPING自适应姿态容错控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 挠性振动抑制控制器设计 |
| 3.3 非线性干扰观测器设计 |
| 3.4 基于非线性干扰观测器的BA CKSTEPPING自适应姿态稳定容错控制 |
| 3.4.1 Backstepping姿态稳定控制 |
| 3.4.2 执行器部分失效故障条件下的姿态稳定容错控制 |
| 3.4.3 仿真结果及分析 |
| 3.5 基于非线性干扰观测器的BA CKSTEPPING自适应姿态跟踪容错控制 |
| 3.5.1 Backstepping姿态跟踪控制 |
| 3.5.2 执行器部分失效故障条件下的姿态跟踪容错控制 |
| 3.5.3 仿真结果及分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 参数不确定的滑模自适应姿态容错控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 参数不确定的滑模姿态稳定容错控制 |
| 4.2.1 执行器多故障模型介绍及问题描述 |
| 4.2.2 滑模自适应姿态稳定容错控制器设计 |
| 4.2.3 改进滑模自适应姿态稳定容错控制器设计 |
| 4.2.4 仿真结果及分析 |
| 4.3 参数不确定的滑模姿态跟踪容错控制 |
| 4.3.1 执行器多故障数学模型及问题描述 |
| 4.3.2 滑模自适应姿态跟踪容错控制器设计 |
| 4.3.3 改进滑模自适应姿态跟踪容错控制器设计 |
| 4.3.4 仿真结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 执行器控制输入受限的改进滑模自适应姿态容错控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 控制输入受限的改进滑模自适应姿态稳定容错控制 |
| 5.2.1 控制输入受限姿态稳定问题描述 |
| 5.2.2 改进线性滑模自适应姿态稳定容错控制器设计 |
| 5.2.3 改进非线性滑模自适应姿态稳定容错控制器设计 |
| 5.2.4 仿真结果及分析 |
| 5.3 控制输入受限的改进滑模自适应姿态跟踪容错控制 |
| 5.3.1 控制输入受限姿态跟踪问题描述 |
| 5.3.2 改进线性滑模自适应姿态跟踪容错控制器设计 |
| 5.3.3 改进非线性滑模自适应姿态跟踪容错控制器设计 |
| 5.3.4 仿真结果及分析 |
| 5.4 容错控制算法总结 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（6）柔性机械臂点到点运动与轨迹跟踪的振动控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 柔性机械臂模型的研究现状 |
| 1.2.1 柔性连杆建模理论 |
| 1.2.2 离散化方法 |
| 1.3 柔性机械臂振动控制的研究现状 |
| 1.3.1 柔性机械臂控制的任务与目的 |
| 1.3.2 控制方法与控制器类型 |
| 1.3.3 前馈控制 |
| 1.3.4 反馈控制 |
| 1.3.5 无模型控制 |
| 1.3.6 智能控制 |
| 1.3.7 混合控制 |
| 1.4 论文主要工作及组织结构 |
| 1.4.1 论文主要工作 |
| 1.4.2 论文组织结构 |
| 第二章 柔性机械臂动力学模型 |
| 2.1 引述 |
| 2.2 运动学描述 |
| 2.3 能量方程 |
| 2.4 柔性臂动力学方程 |
| 2.5 特征运动问题 |
| 2.5.1 初值条件和边界条件 |
| 2.5.2 柔性臂运动形态 |
| 2.5.3 频率方程与特征值 |
| 2.5.4 正交性与解集 |
| 2.5.5 离散化 |
| 2.6 系统运动动力学模型 |
| 2.6.1 多连杆模型 |
| 2.6.2 单连杆模型 |
| 2.7 基本属性与性质 |
| 2.8 数值仿真结构与模型参数 |
| 2.9 本章小结 |
| 第三章 频谱激励方法的残余振动控制 |
| 3.1 问题阐述 |
| 3.2 前馈振动控制方法 |
| 3.2.1 因果滤波 |
| 3.2.2 非因果滤波 |
| 3.2.3 输入整形技术 |
| 3.2.4 存在的问题 |
| 3.3 时分激励与局域不变性 |
| 3.3.1 时分激励性质 |
| 3.3.2 局域不变性 |
| 3.3.3 系统响应描述 |
| 3.4 基于频谱激励的振动控制 |
| 3.4.1 多模态的振动抑制 |
| 3.4.2 多模态减振的鲁棒性 |
| 3.4.3 频谱激励的规范 |
| 3.4.4 带状振动抑制 |
| 3.5 数值仿真 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 柔性随动方法的跟踪振动控制 |
| 4.1 问题研究 |
| 4.2 跟踪与调节反馈控制 |
| 4.2.1 状态反馈控制 |
| 4.2.2 PD控制器 |
| 4.2.3 其它反馈控制 |
| 4.2.4 存在的问题 |
| 4.3 原理、方法与目的 |
| 4.3.1 基本机理 |
| 4.3.2 控制性质及目的 |
| 4.4 系统响应描述 |
| 4.4.1 物理系统 |
| 4.4.2 动力学运动描述 |
| 4.5 稳定性问题 |
| 4.6 振动控制器设计 |
| 4.6.1 控制系统设计 |
| 4.6.2 PD控制律 |
| 4.6.3 稳定性分析 |
| 4.7 数值仿真 |
| 4.7.1 滞后机制的振动避免 |
| 4.7.2 超前型调节的振动避免 |
| 4.7.3 完整跟踪的振动避免 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 最优跟踪控制Q学习的振动控制 |
| 5.1 问题提出 |
| 5.1.1 研究动机 |
| 5.1.2 学习法跟踪减振 |
| 5.1.3 研究内容组织安排 |
| 5.2 二次型最优问题 |
| 5.2.1 系统状态方程 |
| 5.2.2 线性二次型最优控制 |
| 5.2.3 LQT问题增广二次型 |
| 5.2.4 动态规划决策 |
| 5.2.5 Bellman方程 |
| 5.2.6 策略评价和改进 |
| 5.2.7 二次型问题的解 |
| 5.3 LQT的增强学习法 |
| 5.3.1 离线策略迭代算法 |
| 5.3.2 在线策略迭代算法 |
| 5.4 Q学习最优跟踪控制 |
| 5.4.1 时序差分学习 |
| 5.4.2 增广系统LQT的 Q函数 |
| 5.4.3 LQT的Q学习算法设计 |
| 5.5 数值仿真 |
| 5.5.1 对象描述 |
| 5.5.2 仿真结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文研究工作总结 |
| 6.2 相关研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
| 攻读学位期间参与的项目 |
（7）非线性组合结构主动噪声控制方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 2 自适应主动噪声控制理论与方法 |
| 2.1 自适应主动噪声控制声场理论 |
| 2.2 自适应主动噪声控制系统理论 |
| 2.3 自适应主动噪声控制模型理论 |
| 2.4 主动噪声控制系统的非线性通路 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 主动噪声控制系统的非线性组合结构控制器模型 |
| 3.1 噪声信号特性分析 |
| 3.2 噪声信号的非线性映射关系 |
| 3.3 非线性扩展结构降噪控制模型 |
| 3.4 组合型结构主动噪声控制模型 |
| 3.5 组合型结构模型主动噪声控制效果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 主动噪声控制系统的非线性通路建模 |
| 4.1 白噪声法在线建模 |
| 4.2 基于误差分析的附加白噪声建模方法 |
| 4.3 非线性通路在线辨识仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 主动噪声控制系统的自适应变步长控制参数更新算法 |
| 5.1 控制步长的作用 |
| 5.2 常见的变步长控制参数更新算法 |
| 5.3 基于误差比对的系统变步长控制参数更新算法 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 有界空间中局部静区的主动噪声控制 |
| 6.1 主动噪声控制实验环境 |
| 6.2 主动噪声控制系统硬件实验平台 |
| 6.3 主动噪声控制系统软件实验环境 |
| 6.4 局部静区主动噪声控制实验 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论、创新点和展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 查新结论 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（8）航天器姿态系统的自适应鲁棒控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 航天器姿态稳定控制研究现状 |
| 1.2.2 航天器姿态跟踪控制研究现状 |
| 1.2.3 航天器姿态机动控制研究现状 |
| 1.2.4 挠性航天器的振动抑制研究现状 |
| 1.2.5 考虑太阳帆板驱动影响的航天器姿态控制 |
| 1.2.6 目前所面临的问题 |
| 1.3 本文的主要内容和结构安排 |
| 第2章 航天器的动力学建模及相关的理论知识 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基本的参考坐标系 |
| 2.3 航天器姿态运动学模型 |
| 2.4 挠性航天器的动力学建模 |
| 2.5 太阳帆板驱动机构建模 |
| 2.6 符号计算在航天器控制系统设计及仿真中的应用 |
| 2.6.1 挠性航天器平面机动的动力学建模 |
| 2.6.2 仿真设计算例 |
| 2.7 控制理论预备知识 |
| 2.7.1 稳定性理论基础 |
| 2.7.2 扩张状态观测器及相关理论 |
| 2.7.3 二阶扩张状态观测器的收敛性和误差分析 |
| 2.7.4 基于投影算子的自适应律 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 考虑执行器安装偏差及饱和的航天器姿态控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型的性质及问题描述 |
| 3.3 未考虑执行器安装偏差及饱和的自适应鲁棒姿态控制 |
| 3.3.1 姿态跟踪的非线性自适应控制器 |
| 3.3.2 基于σ修正的姿态跟踪的自适应鲁棒控制器 |
| 3.4 考虑执行器安装偏差的自适应鲁棒姿态控制律设计 |
| 3.4.1 基于反馈线性化方法的标称姿态控制律 |
| 3.4.2 考虑执行器安装偏差的自适应鲁棒姿态控制律 |
| 3.4.3 仿真分析 |
| 3.5 考虑执行器饱和的自适应鲁棒姿态控制律设计 |
| 3.5.1 一类非线性 Hamilton 系统的抗饱和自适应鲁棒控制 |
| 3.5.2 考虑执行器饱和的自适应鲁棒姿态控制 |
| 3.5.3 仿真分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 挠性航天器姿态的自适应鲁棒控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 挠性航天器的分散自适应鲁棒控制 |
| 4.2.1 问题描述 |
| 4.2.2 分散自适应鲁棒姿态控制律 |
| 4.2.3 仿真分析 |
| 4.3 挠性航天器的鲁棒姿态控制及振动抑制 |
| 4.3.1 问题的分析与描述 |
| 4.3.2 动态模糊神经网络基础 |
| 4.3.3 控制律设计 |
| 4.3.4 主动振动控制器设计 |
| 4.3.5 仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 考虑太阳帆板驱动的航天器姿态控制及仿真平台的开发 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 考虑太阳帆板驱动影响的航天器姿态控制 |
| 5.2.1 太阳帆板驱动控制系统设计 |
| 5.2.2 航天器的姿态控制器设计 |
| 5.2.3 仿真分析 |
| 5.3 面向航天器控制系统的仿真平台设计及实现 |
| 5.3.1 仿真平台的功能需求和体系结构 |
| 5.3.2 航天器系统模型库的分析与实现 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）超弹性轴对称结构中非线性波的传播问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 相关领域的发展概述 |
| 1.2.1 橡胶材料的研究进展 |
| 1.2.2 超弹性轴对称结构的动力学问题 |
| 1.2.3 超弹性材料和结构的几类相关问题 |
| 1.2.4 非线性偏微分方程(组)的几类解法 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 2. 非线性弹性动力学问题的基本理论 |
| 2.1 有限变形理论 |
| 2.2 超弹性材料的本构关系和常用的应变能函数 |
| 2.2.1 超弹性材料的本构关系 |
| 2.2.2 常用的应变能函数 |
| 2.3 非线性弹性动力学问题的数学模型 |
| 2.3.1 弹性体的哈密顿原理 |
| 2.3.2 运动微分方程和初、边值条件 |
| 2.4 动力系统分支理论 |
| 2.4.1 动力系统分支理论基础 |
| 2.4.2 非奇异行波系统的解与其相图中轨道的对应关系 |
| 2.4.3 奇异行波系统的解与其相图中轨道的对应关系 |
| 3 可压缩超弹性圆柱壳中的稳态波 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 径向有限变形的数学模型 |
| 3.3 径向运动的数学模型 |
| 3.4 数值求解和算例 |
| 3.4.1 稳态波的存在条件 |
| 3.4.2 数值算例 |
| 3.5 本章小结 |
| 4. 不可压缩超弹性圆柱杆中的非线性行波 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 轴对称运动的数学模型 |
| 4.3 径向横观各向同性neo-Hookean材料模型 |
| 4.3.1 行波方程 |
| 4.3.2 定性分析 |
| 4.3.3 有界行波 |
| 4.4 径向横观各向同性Mooney-Rivlin材料模型 |
| 4.4.1 定性分析 |
| 4.4.2 (1,0)位置的光滑行波和奇异行波 |
| 4.4.3 其它位置的光滑行波 |
| 4.5 本章小结 |
| 5. 可压缩超弹性圆柱壳中的非线性行波 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 轴对称运动的数学模型 |
| 5.3 行波方程的定性分析和相图分支 |
| 5.3.1 行波方程 |
| 5.3.2 系统的平衡点 |
| 5.3.3 系统的相图分支 |
| 5.4 有界行波 |
| 5.4.1 径向对称波 |
| 5.4.2 轴向对称波 |
| 5.4.3 行波解的定量分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 一类广义超弹性杆方程的对称变换和解析解 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 变系数微分方程的对称变换和解析解 |
| 6.2.1 楼直接法简介 |
| 6.2.2 对称变换和解析解 |
| 6.3 常系数微分方程的对称变换和解析解 |
| 6.4 本章小结 |
| 7. 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）含不确定性动态的车辆悬架系统主动振动控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究背景及意义 |
| 1.3 国内外研究现状及发展动态 |
| 1.3.1 车辆悬架系统发展概述 |
| 1.3.2 车辆主动悬架系统控制研究现状 |
| 1.3.3 控制系统性能分析研究现状 |
| 1.3.4 车辆主动悬架系统难点问题 |
| 1.4 本课题主要研究内容 |
| 第二章 含输入时滞补偿的四分之一车辆悬架系统自适应模糊控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 问题描述 |
| 2.2.1 四分之一主动悬架系统建模 |
| 2.2.2 悬架系统性能评价指标 |
| 2.3 含输入时滞的四分之一车辆悬架系统建模 |
| 2.4 模糊逻辑系统及函数逼近 |
| 2.5 含输入时滞补偿的自适应模糊控制器设计 |
| 2.5.1 有限时间参数收敛自适应律设计 |
| 2.5.2 控制系统稳定性分析 |
| 2.6 仿真验证 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 含液压执行机构的四分之一车辆悬架系统主动振动控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 含液压执行机构的悬架系统建模 |
| 3.2.1 四分之一车辆悬架系统动力学模型 |
| 3.2.2 预设瞬态性能函数和预备理论 |
| 3.3 预设瞬态性能控制器设计 |
| 3.4 控制系统稳定性及悬架系统性能分析 |
| 3.4.1 闭环系统稳定性分析 |
| 3.4.2 悬架系统性能分析 |
| 3.5 仿真验证 |
| 3.6 实验验证 |
| 3.6.1 实验平台硬件组成 |
| 3.6.2 实验平台控制系统结构 |
| 3.6.3 实验系统设置 |
| 3.6.4 实验结果 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 含执行器饱和特性补偿的半车主动悬架系统自适应控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 半车主动悬架系统模型描述 |
| 4.3 饱和非线性特性描述 |
| 4.4 可预设瞬态性能的自适应控制策略 |
| 4.4.1 含预设瞬态性能函数的误差等价转化 |
| 4.4.2 自适应控制器设计 |
| 4.4.3 控制系统稳定性及悬架系统性能分析 |
| 4.5 含饱和补偿的自适应控制策略 |
| 4.5.1 含饱和特性补偿的自适应控制器设计 |
| 4.5.2 控制系统稳定性分析 |
| 4.6 仿真验证 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 不依赖于函数逼近器的全车主动悬架系统控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 全车主动悬架系统建模 |
| 5.3 不依赖于函数逼近器的控制策略 |
| 5.3.1 预设瞬态性能函数及误差转换 |
| 5.3.2 不依赖于函数逼近器的控制器设计 |
| 5.3.3 控制系统稳定性分析 |
| 5.4 仿真验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论和展望 |
| 6.1 工作成果 |
| 6.2 创新点总结 |
| 6.3 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 A:攻读博士期间发表与录用论文情况 |
| 已发表论文 |
| 在审论文 |
| 附录 B:攻读博士期间申请及公布专利情况 |
| 附录 C:攻读博士期间参与项目情况 |
四、关于有界振动问题的稳定条件（论文参考文献）
- [1]柔性系统的边界控制设计与研究[D]. 何修宇. 北京科技大学, 2020(06)
- [2]基于预设性能方法的挠性航天器姿态控制研究[D]. 张超. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [3]航天器姿态鲁棒控制方法研究[D]. 刘闯. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [4]柔性海洋立管系统振动控制研究[D]. 郭芳. 华南理工大学, 2019(06)
- [5]轨道调控期间挠性卫星的姿态容错控制算法研究[D]. 杨婧. 哈尔滨工业大学, 2017(11)
- [6]柔性机械臂点到点运动与轨迹跟踪的振动控制方法研究[D]. 章闻曦. 上海交通大学, 2019(06)
- [7]非线性组合结构主动噪声控制方法研究[D]. 姜彦吉. 辽宁工程技术大学, 2020(01)
- [8]航天器姿态系统的自适应鲁棒控制[D]. 袁国平. 哈尔滨工业大学, 2013(01)
- [9]超弹性轴对称结构中非线性波的传播问题研究[D]. 王然. 大连理工大学, 2019(01)
- [10]含不确定性动态的车辆悬架系统主动振动控制研究[D]. 黄英博. 昆明理工大学, 2019(06)