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基本信息

項目名稱:
非線性系統(tǒng)的實用輸出跟蹤控制設(shè)計
小類:
機械與控制
簡介:
目前,實際應(yīng)用中廣泛應(yīng)用的飛機、輪船、汽車導(dǎo)航和導(dǎo)彈發(fā)射、雷達跟蹤普遍采用可測狀態(tài)輸出的標準跟蹤控制形式。我們的設(shè)計思路主要是把標準跟蹤問題的輸出由單一的可測狀態(tài)改變?yōu)榭蓽y狀態(tài)和參考信號的誤差,達到解決系統(tǒng)的全局實用輸出跟蹤控制問題的目的。主要的技術(shù)指標在于跟蹤的圖像效果和控制器的可實用性,關(guān)鍵技術(shù)在于控制器的設(shè)計。
詳細介紹:
隨著全球經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展,GPS技術(shù)不僅在軍事上應(yīng)用廣泛,其民用市場也不斷壯大。作為先進的測量手段和新的生產(chǎn)力,已經(jīng)融入了國民經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)和社會發(fā)展的各個領(lǐng)域。諸如,地面車輛追蹤、緊急救生、工程機械、船舶輪吊、精細農(nóng)業(yè)等。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測,單單是汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的市場潛在價值就達50億人民幣。可見其應(yīng)用前景十分可觀。正是由于其應(yīng)用價值,技術(shù)上的任何一點突破和創(chuàng)新都會給人們帶來極大的便利。 我們所做的改進創(chuàng)新有以下四個方面: 1、泛化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),盡可能考慮跟蹤過程所有的不確定因素; 2、改善了傳統(tǒng)跟蹤問題繁瑣的控制器設(shè)計過程; 3、簡化了傳統(tǒng)跟蹤需要植入內(nèi)模才能抑制干擾和保系統(tǒng)穩(wěn)定的模式; 4、改進了系統(tǒng)輸出,從而拓寬了實際應(yīng)用的范圍,也使操作更加便利。

作品專業(yè)信息

設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標

發(fā)明目的: 隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛進步和世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展,GPS定位系統(tǒng)的民用信號精度在全球范圍內(nèi)得到改善,利用C/A碼進行單點定位的精度有100米提高到10米,這將進一步推動GPS技術(shù)的應(yīng)用,提高生產(chǎn)力、作業(yè)效率、科學(xué)水平以及人們的生活質(zhì)量。在美國,汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的市場在21世紀將達到30億美元。 跟蹤控制無疑是對GPS起支撐作用的關(guān)鍵技術(shù),如何設(shè)計穩(wěn)定的能抑制外界干擾的跟蹤控制器一直是研究者力求的目標。 基本思路: 1、通過對兩個系統(tǒng)模型的控制系統(tǒng)設(shè)計,我們展示了相對簡單便利的效果模擬。作品中所考慮的非線性系統(tǒng)完美的涵蓋了當前甚至將來可能遇到的系統(tǒng)模型,方便了今后跟蹤控制的研究; 2、對控制輸出的設(shè)計上一改傳統(tǒng)的以可測狀態(tài)為主的模式,我們設(shè)定可測狀態(tài)與參考信號的誤差為控制輸出??此莆⑿∽兓?,卻改善了選取參考信號的靈活性,減少了系統(tǒng)對參考信號的依賴; 3、常見的跟蹤效果展示多以一對一為主,而對于一對多的跟蹤,往往會使操作人員很難于操作或辨別效果的優(yōu)劣。我們改進后的跟蹤效果展示,可以直接判斷跟蹤是否準確,特別是一對多的情形;(在作品說明中會詳細展示) 我們的設(shè)計思路主要是把標準跟蹤問題的輸出由單一的可測狀態(tài)改變?yōu)榭蓽y狀態(tài)和參考信號的誤差,進而設(shè)計觀控器,達到解決系統(tǒng)的全局實用輸出跟蹤控制問題的目的。主要的技術(shù)指標在于跟蹤的圖像效果和控制器的可實用性,關(guān)鍵技術(shù)在于控制器的設(shè)計。

科學(xué)性、先進性

【1】Z. Y. Sun, Y. G. Liu. Adaptive pratical output tracking control for high-order nonlinear uncertain systems[J], Acta Automatic Sinica, 2008, 34(8): 984-989. 【2】Z. Y. Sun, Y. G. Liu. Adaptive state-feedback stabilization for a class of high-order nonlinear uncerain systems[J], Automatica, 2007, 43(10): 1772-1783. 與上述兩文獻結(jié)論和實效性相比,我們的結(jié)論具有顯示效果清楚、直接,操作步驟簡單的優(yōu)點,從理論角度講,對理論的推廣也具有很大創(chuàng)新性。特別是提出了很有理論意義的齊性域方法,在國內(nèi)還很少見,對中文讀者有很好的借鑒作用。

獲獎情況及鑒定結(jié)果

所創(chuàng)作作品最初稿被ISTP收錄、EI檢索,在第22屆國際控制與決策大會的小組討論中交流過,制作的論文展板也一并張貼。

作品所處階段

理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)換階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

授權(quán)

作品可展示的形式

圖片

使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測

隨著全球經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展,GPS技術(shù)不僅在軍事上應(yīng)用廣泛,其民用市場也不斷壯大。作為先進的測量手段和新的生產(chǎn)力,已經(jīng)融入了國民經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)和社會發(fā)展的各個領(lǐng)域。諸如,地面車輛追蹤、緊急救生、工程機械、船舶輪吊、精細農(nóng)業(yè)等。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測,單單是汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的市場潛在價值就達50億人民幣??梢娖鋺?yīng)用前景十分可觀。正是由于其應(yīng)用價值,技術(shù)上的任何一點突破和創(chuàng)新都會給人們帶來極大的便利。

同類課題研究水平概述

本文屬于數(shù)理控制類科技創(chuàng)作,主要是解決非線性實用跟蹤控制問題,實踐中廣泛應(yīng)用于GPS導(dǎo)航系統(tǒng)。 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展, 人們對實際生產(chǎn)過程的分析要求越來越高. 在控制領(lǐng)域, 傳統(tǒng)的線性反饋控制已經(jīng)很難滿足各種現(xiàn)實需求. 這是因為幾乎所有實際控制系統(tǒng)都是非線性的, 采用近似的線性模型可以使我們對系統(tǒng)特性的研究更加容易, 但卻難以刻畫出系統(tǒng)的非線性本質(zhì). 另外, 有許多非線性現(xiàn)象也是無法用線性系統(tǒng)描述的. 如二進制邏輯電話問題、范德普爾類方程表征的模擬心跳和神經(jīng)脈動問題以及被稱為混沌或復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)問題等. 因此, 自80年代以來, 非線性系統(tǒng)的控制問題受到研究者的普遍重視。 我們針對非線性跟蹤問題,結(jié)合實踐,在理論上提出了更為泛化的實際模型和具體的解決方法。與國際國內(nèi)先進水平先比,有理論創(chuàng)新和實踐步驟簡單,效果明顯的優(yōu)點,尤其是一對多的跟蹤上。如果我們的結(jié)論能借助實驗進一步驗證完善,相信在以后會有很大的實際價值。
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