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公开(公告)号：CN113625564B
公开(公告)日：2023-11-24
申请号：CN202110904108.3
申请日：2021-08-06
Applicant: 南京工业大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种结构热试验基于系统模型的滑模控制方法，包括，根据能量守恒定律，建立高超声速飞行器气动热地面结构热试验系统数学模型；利用跟踪误差、非线性函数、分数阶微分和分数阶积分构建非线性分数阶滑模面方程；基于所述结构热试验系统数学模型、所述非线性分数阶滑模面、超螺旋趋近率和时间延时观测器，构建可控硅导通角α(t)的控制器；建立Lyapunov函数V(s)，满足V(s)正定， 半负定，得到 验证收敛性收敛于平衡状态。本发明提高了整体的到达阶段的控制效果，时间延时观测器对输入扰动进行观测，从而使整个系统形成了一个闭环控制，各部分相结合既保证了控制的稳定性、收敛速度同时也降低了系统的稳态误差和超调量。
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公开(公告)号：CN113495486B
公开(公告)日：2023-11-24
申请号：CN202110902858.7
申请日：2021-08-06
Applicant: 南京工业大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种结构热试验基于扩展状态观测器的模型预测控制方法，包括，基于能量守恒定律，构建结构热试验系统输出温度和可控硅导通角关系的数学模型；通过前向欧拉公式将当前时刻k的输出温度的微分方程离散成k+1时刻的预测模型；搭建离散线性扩展状态观测器，观测所述结构热试验系统不确定项和外部扰动；选择状态量和控制量，建立结构热试验系统预测模型的状态方程；将未来时刻的状态量和输出量通过控制量和当前时刻的状态值进行表示；构建关于预测输出误差和控制量的价值函数，得到控制量。本发明滚动优化以局部最优代替全局最优，无需参数整定，充分调动了控制动作提高了控制的控制精度、减小了稳态误差和加快了收敛速度。
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公开(公告)号：CN114355779A
公开(公告)日：2022-04-15
申请号：CN202210020110.9
申请日：2022-01-10
Applicant: 南京工业大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种结构热试验非线性扩展状态观测器全局滑模控制方法，包括：根据能量守恒定律、热力学和传热学，建立结构热试验气动热地面模拟系统输入电能与输出电热能之间的数学模型；基于结构热试验气动热地面模拟系统模型，构建非线性扩展状态观测器，观测系统扰动；利用结构热试验气动热地面模拟系统输出的跟踪误差和非线性函数，构建非线性全局滑模面；以幂次趋近律和等速趋近律为基础，设计在混合趋近律下的结构热试验气动热地面模拟系统控制器α(t)，并证明其收敛性。本发明有效地提高了控制的动态性能，实现了大误差小增益、小误差大增益，提高了全段的收敛速度，具有强鲁棒性。
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公开(公告)号：CN112965382B
公开(公告)日：2021-12-17
申请号：CN202110178100.3
申请日：2021-02-08
Applicant: 南京工业大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种基于神经网络观测器非线性全局滑模无模型控制方法，包括，根据能量守恒定律，建立高超声速飞行器气动热地面模拟系统数学模型及无模型控制的超局部模型；利用三次b样条基函数构建径向三次b样条基自适应神经网络，对所述高超声速飞行器气动热地面模拟系统未知扰动进行预测；基于非线性全局滑模面削弱趋近状态下的高频切换抖振；根据滑模可达性条件建立非线性等效控制率、非线性趋近率，得到非线性全局滑模控制率。本发明保证了系统初始状态就处于滑动模态，系统在响应全过程中减小了抖动和稳态误差，同时在滑模面上引入跟踪误差的一次项，加快了系统在滑动模态上的线性反馈增益和收敛速度，改善了动态性能。
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公开(公告)号：CN112859617B
公开(公告)日：2021-12-07
申请号：CN202110178099.4
申请日：2021-02-08
Applicant: 南京工业大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种iPI无模型自适应全局非奇异快速终端滑模控制方法，包括，根据能量守恒定律，建立高超声速飞行器气动热地面模拟系统数学模型及无模型控制的超局部模型；利用非线性ESO观测器对所述高超声速飞行器气动热地面模拟系统进行未知扰动预测；基于全局非奇异快速终端滑模面削弱趋近抖振、收敛速度慢、奇异问题；根据滑模可达性条件定义等效控制率和自适应趋近律，得到滑模控制率，完成目标跟踪。本发明通过全局非奇异快速终端滑模面的设计，去除了趋近模态，从而减缓了抖振现象，加快了在滑动模态上的控制速度，对滑模面条件的限制使得控制器不存在奇异问题，结合了自适应的方法有效解决收敛停滞问题。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN112987566B
公开(公告)日：2021-11-02
申请号：CN202110170226.6
申请日：2021-02-08
Applicant: 南京工业大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种气动热的超螺旋非线性分数阶滑模无模型控制方法，包括，基于能量守恒定律，建立高超声速飞行器气动热地面模拟系统输入电能与输出温度之间的数学模型并转化为无模型控制的超局部模型；根据定义的输出跟踪误差、非线性函数和分数阶微积分，构建非线性分数阶滑膜面；结合所述非线性分数阶滑膜面、超螺旋趋近率、所述超局部模型及时间延时观测器，搭建超螺旋非线性分数阶滑膜的无模型控制器，抑制控制过程中的抖振。本发明对非线性分数阶滑模面的设计既保证了控制的稳定性、收敛速度又降低了稳态误差和饱和误差，而超螺旋趋近率的结合改善了滑模面的抖动问题。
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公开(公告)号：CN112965364A
公开(公告)日：2021-06-15
申请号：CN202110170166.8
申请日：2021-02-08
Applicant: 南京工业大学
IPC: G05B11/42
Abstract: 本发明公开了一种高超声速飞行器气动热地面模拟系统建模及iPID方法，包括，根据能量守恒定律，建立高超声速飞行器气动热地面模拟系统输入输出能量守恒等式；基于交流调压电路，建立高超声速飞行器气动热地面模拟系统输入电能表达式；利用热力学和传热学，建立高超声速飞行器气动热地面模拟系统输出电热能表达式；联立所述输入电能表达式和所述输出电热能表达式，建立高超声速飞行器气动热地面模拟系统输入电能与输出温度的控制模型；对所述控制模型进行降阶，获得所述高超声速飞行器气动热地面模拟系统的iPID控制器以完成目标跟踪。本发明的控制算法更清晰，控制精度更精确，能够将所有扰动通过时间延时观测器来观测。
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公开(公告)号：CN115236975B
公开(公告)日：2023-09-26
申请号：CN202210897323.X
申请日：2022-07-28
Applicant: 南京工业大学
IPC: G05B11/42
Abstract: 本发明公开了一种导弹气动热地面有限元分析及IPD非线性滑模控制方法，包括，基于高超声速导弹二维外流场和高超声速导弹飞行轨迹，通过有限元分析获取高超声速导弹气动热时序温度曲线；以石英灯为加热元件，建立地面结构热试验系统，并根据能量守恒定律，建立石英灯地面结构热试验系统数学模型；基于单输入单输出无模型控制超局部模型，引入非线性扩展状态观测器，实现对系统参数不确定性和外部扰动实时补偿，并构建闭环控制器IPD；利用石英灯地面结构热试验系统输出跟踪误差、非线性函数、混合分段趋近律，建立非线性全局滑模辅助控制器，消除非线性扩展状态观测扰动。
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公开(公告)号：CN114371623B
公开(公告)日：2022-12-23
申请号：CN202210020148.6
申请日：2022-01-10
Applicant: 南京工业大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种结构热试验神经网络观测器分数阶全局滑模控制方法，包括：根据能量守恒定律、热力学和传热学，建立结构热试验气动热地面模拟系统输入电能与输出电热能之间的数学模型；基于结构热试验气动热地面模拟系统模型，利用高斯函数构建神经网络观测器，对系统扰动进行预测；利用结构热试验气动热地面模拟系统输出跟踪误差和分数阶函数，构建分数阶全局终端滑模面；以幂次趋近律为基础，设计结构热试验气动热地面模拟系统神经网络观测器分数阶全局滑模控制器α(t)。本发明实现了对系统扰动的实时预测，解决了传统控制方法难以建立模糊控制隶属度函数和PID控制反馈滞后等问题。
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公开(公告)号：CN114371623A
公开(公告)日：2022-04-19
申请号：CN202210020148.6
申请日：2022-01-10
Applicant: 南京工业大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种结构热试验神经网络观测器分数阶全局滑模控制方法，包括：根据能量守恒定律、热力学和传热学，建立结构热试验气动热地面模拟系统输入电能与输出电热能之间的数学模型；基于结构热试验气动热地面模拟系统模型，利用高斯函数构建神经网络观测器，对系统扰动进行预测；利用结构热试验气动热地面模拟系统输出跟踪误差和分数阶函数，构建分数阶全局终端滑模面；以幂次趋近律为基础，设计结构热试验气动热地面模拟系统神经网络观测器分数阶全局滑模控制器α(t)。本发明实现了对系统扰动的实时预测，解决了传统控制方法难以建立模糊控制隶属度函数和PID控制反馈滞后等问题。
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