《指挥与控制学报》10卷5期网刊已经发布，本期为“高速高精无人自主系统自抗扰控制方法”专题，敬请关注，欢迎阅览！
论文与报告
【文题】：高速飞行器下压段自适应自抗扰姿态控制方法
【作者】：刘子博，刘晓东，薛文超，张冉， 李惠峰
【摘要】：针对高速飞行器下压段飞行过程中姿态控制系统面临的强不确定性、强非线性、快时变动态等挑战，提出一种自适应自抗扰姿态控制方法。不同于传统自抗扰姿态控制方法，所提出的方法利用扩展卡尔曼滤波算法进行关键气动参数辨识，进而为扩张状态观测器设计及配平舵偏提供更为准确的模型信息，实现自适应前馈控制设计。基于关键气动参数辨识值设计了自适应增广控制及其增益调参方法，进而实现基于舵效在线估计的反馈控制设计。通过在典型高速飞行器下压段飞行任务场景中的仿真分析，验证该方法在气动参数等多种偏差下的强鲁棒性、高精度和自适应能力。
【引用格式】：刘子博，刘晓东，薛文超，等. 高速飞行器下压段自适应自抗扰姿态控制方法[J]. 指挥与控制学报，2024，10（5）：521-533
LIU Z B, LIU X D, XUE W C, et al. Active disturbance rejection attitude control method for the dive phase of high-speed flight vehicles[J]. Journal of Command and Control, 2024, 10（5）: 521-533
【文题】：基于谐波观测器的无人直升机复合非线性模型预测控制
【作者】：王可新，赵振华， 赵天行，曹东
【摘要】：针对受到干扰影响的无人直升机轨迹跟踪问题，提出一种基于谐波观测器的复合非线性模型预测控制方案。将无人直升机的轨迹跟踪问题转换为对位置指令和姿态指令的跟踪问题；设计谐波干扰观测器以实现对周期性干扰的估计；结合干扰估计信息，基于非线性模型预测控制算法设计复合非线性模型预测控制器；基于某小型无人机模型，在MATLAB 仿真环境下测试了所提方案。仿真结果表明，方案实现了周期性干扰的有效抑制，保证了无人直升机轨迹的高精度跟踪。
【引用格式】：王可新，赵振华，赵天行，等. 基于谐波观测器的无人直升机复合非线性模型预测控制[J]. 指挥与控制学报，2024，10（5）：534-542
WANG K X, ZHAO Z H, ZHAO T X, et al. Composite nonlinear model predictive control based on harmonic observer for unmanned helicopters[J]. Journal of Command and Control, 2024, 10（5）: 534-542
【文题】：基于自抗扰技术的无人驾驶车辆横纵向控制
【作者】：王浩宇，左志强，王一晶
【摘要】：随着人们对安全驾驶、通行效率、节能减排等方面需求的日益提高，无人驾驶技术因其巨大的潜力受到了广泛关注。无人驾驶汽车具有非线性动态特性强、参数不确定性大等特点，是一种复杂的多输入多输出欠驱动系统。为解决外部扰动与多种不确定因素影响下的横纵向控制问题，建立了加、减速混合逻辑动力学模型，并提出一种纵向组合抗扰控制器。建立转向滞后模型，设计一种基于跟踪微分器的预估抗扰控制器。通过实车实验进行对比测试以验证算法有效性。所提出的控制策略在抑
制扰动的同时实现精准的速度调节控制，可有效解决转向滞后带来的路径跟踪超调问题。
【引用格式】：王浩宇，左志强，王一晶. 基于自抗扰技术的无人驾驶车辆横纵向控制[J]. 指挥与控制学报，2024，10（5）：543-550
WANG H Y, ZUO Z Q, WANG Y J. Lateral and longitudinal control for unmanned driving vehicles with active disturbance rejection control technology[J]. Journal of Command and Control, 2024, 10（5）: 543-550
【文题】：车轨系统多重振动下的高精度自抗扰悬浮控制
【作者】：李海涛， 黄超，乔存存， 陈森，窦晓亮
【摘要】：针对常导磁浮列车的高精度悬浮控制问题，考虑悬浮电磁铁、悬浮架、车体的弹性连接结构以及含有高阶振动分量的桥梁动力学，建立车轨耦合垂向运动模型。分析从输入电压到悬浮间隙的积分器串联系统结构，给出悬浮自抗扰控制设计。同时，采用悬浮电磁铁加速度反馈设计，加快列车各部分垂向加速度振荡的衰减速度，提升舒适性。针对所提方法，给出闭环稳定性结果。针对轨道周期扰动、参数摄动情况，进行仿真验证。
【引用格式】：李海涛，黄超，乔存存，等. 车轨系统多重振动下的高精度自抗扰悬浮控制[J]. 指挥与控制学报，2024，10（5）：551-560
LI H T, HUANG C, QIAO C C, et al. Active disturbance rejection suspension control with high precision under multiple vibrations of vehicle-guideway systems[J]. Journal of Command and Control, 2024, 10（5）: 551-560
【文题】：超重载特种车辆横摆稳定性自抗扰控制
【作者】：陈志翔， 汤国杰，舒洪斌， 曹友，董家臣
【摘要】：针对超重载特种车辆的横摆稳定性控制问题，提出了一种自抗扰控制方法。为了解决横摆动力学的欠驱动控制问题，对原系统进行系统变换，将其转化为一个由质心侧偏角和横摆角速度组成的串联系统。对两个子系统分别设计自抗扰控制器。闭环系统呈现内外环结构，横摆角速度控制回路在内环，质心侧偏角控制回路在外环。利用奇异摄动理论证明了闭环系统是半全局一致最终有界的。基于MATLAB 与TruckSim，在双移线、定圆两种典型工况下进行联合仿真，仿真结果验证了提出的自抗扰控制方法的可行性。
【引用格式】：陈志翔，汤国杰，舒洪斌，等. 超重载特种车辆横摆稳定性自抗扰控制[J]. 指挥与控制学报，2024，10（5）：561-568
CHEN Z X, TANG G J, SHU H B, et al. Active disturbance rejection controller for yaw stability of super-heavy special vehicles [J]. Journal of Command and Control, 2024, 10（5）: 561-568
【文题】：基于比例谐振扩张状态观测器的周期扰动抑制方法
【作者】：段倩文，朱进聪，孙杭， 邓久强，毛耀， 包启亮
【摘要】：由于逆变器非线性及绕组非对称性，双三相同步电机驱动系统含有大量周期扰动。其以谐波电流的形式存在于定子绕组中，引起电流失真及系统损耗。针对该问题，提出基于比例谐振扩张状态观测器的谐波抑制方法。叠加比例谐振模块的扩张状态观测器除观测总扰动外，旨在放大谐波电流幅值；针对改善后的被控对象，引入模型预测电流控制提升系统动态响应特性。实验结果表明该方法可有效降低系统损耗，提升电流正弦度。
【引用格式】：段倩文，朱进聪，孙杭，等. 基于比例谐振扩张状态观测器的周期扰动抑制方法[J]. 指挥与控制学报，2024，10（5）：569-576
DUAN Q W, ZHU J C, SUN H, et al. Periodic disturbance rejection based on proportional resonance-extended state observer [J]. Journal of Command and Control, 2024, 10（5）: 569-576
【文题】：考虑输入饱和的分布式空地异构多智能体编队控制
【作者】：郭洪振，陈谋， 李保民
【摘要】：针对由四旋翼无人机与无人车组成的空地异构多智能体编队系统中存在的未知外部干扰与输入饱和等问题，提出一种基于扩张状态观测器、指令滤波器与辅助系统的分布式空地异构多智能体编队控制方法。对四旋翼无人机与无人车的模型进行转换，构建空地异构多智能体系统模型。设计扩张状态观测器估计未知外部干扰，同时构建辅助系统以解决输入饱和问题。通过反步法与指令滤波器设计分布式空地异构多智能体编队控制器，并利用李雅普诺夫稳定性定理证明了闭环系统的有界稳定。仿真结果表明该研究控制方法的鲁棒性与有效性。
【引用格式】：郭洪振，陈谋，李保民. 考虑输入饱和的分布式空地异构多智能体编队控制[J]. 指挥与控制学报，2024，10（5）：577-586
GUO H Z, CHEN M, LI B M. Distributed formation control for heterogeneous multiagent systems with input saturation[J].Journal of Command and Control, 2024, 10（5）: 577-586
【文题】：基于扩张状态观测器的固定翼无人机避碰编队控制
【作者】：郑重， 贾庆贤，李鹏， 李玉红
【摘要】：提出了一种基于扩张状态观测器的固定翼无人机群避免碰撞编队控制策略。对于编队系统可能存在阵风等外界扰动，设计了扩张状态观测器估计外界扰动，并且证明了估计误差指数收敛到原点的小邻域内。针对无人机系统控制输入饱和与通信延迟问题，采用势函数与抗饱和补偿器方法提出一种无碰撞的饱和控制策略。在控制算法中考虑了时变通信延迟的影响，证明闭环系统具有渐近稳定性。通过数值仿真算例对提出的控制方法进行了验证。
【引用格式】：郑重，贾庆贤，李鹏，等. 基于扩张状态观测器的固定翼无人机避碰编队控制[J]. 指挥与控制学报，2024，10（5）：587-594
ZHENG Z, JIA Q X, LI P, et al. Extended state observer based fixed-wing UAV formation control with collision avoidance[J].Journal of Command and Control, 2024, 10（5）: 587-594
【文题】：无人机集群固定时间预设性能自抗扰仿射编队机动
【作者】：秦伯羽， 张栋，唐硕
【摘要】：针对输入故障下的固定翼无人机“多领导者-多跟随者”集群的鲁棒高精度仿射编队机动问题，基于自抗扰控制、固定时间控制和预设性能控制，提出了一种协调与飞行解耦的多层控制方案。针对集群仿射编队机动的上层协调，设计了一种新型分布式固定时间状态估计器，适应于局部单向交互下参考轨迹的快速生成；针对集群编队的底层飞行，基于自抗扰控制框架设计了底层鲁棒控制器，采用固定时间扩张状态观测器快速估计由外部干扰和输入故障引起的总匹配干扰，并设计了一种自适应神经网络用于拟合动力学耦合与模型不确定性引入的系统非匹配干扰，面向飞行中的控制精度约束，提出了一种新型固定时间预设性能函数，结合动态面技术并引入辅助系统，设计了一种抗饱和的预设性能反演控制器，最终实现各无人机高精度机动飞行。通过数值仿真验证了在输入故障下无人机集群编队机动的有效性和鲁棒性。
【引用格式】：秦伯羽，张栋，唐硕. 无人机集群固定时间预设性能自抗扰仿射编队机动[J]. 指挥与控制学报，2024，10（5）：595-610
QIN B Y, ZHANG D, TANG S. Fixed-time prescribed performance control-based ADRC affine formation maneuver for UAV swarm[J]. Journal of Command and Control, 2024, 10（5）: 595-610
【文题】：基于预设性能的四旋翼无人机抗干扰轨迹跟踪控制
【作者】：聂佩晗， 赵振华，曹东
【摘要】：针对考虑跟踪误差收敛特性的受周期性干扰影响的四旋翼无人机系统轨迹跟踪问题，提出了一种基于预设性能的全回路主动抗干扰控制方法。通过对四旋翼无人机动力学模型分析，将全回路的轨迹跟踪问题变换为指令跟踪问题；分别对位置和姿态回路设计谐波干扰观测器和高阶滑模干扰观测器，以实现对集总干扰和不可测状态的估计；基于干扰估计信息和预设性能方法，在位置回路设计复合预设性能动态逆控制器、在姿态回路设计复合动态逆控制器。仿真结果表明，所提方案有效抑制了周期性干扰的影响，并保证了轨迹跟踪误差按照预设的性能进行收敛。
【引用格式】：聂佩晗，赵振华，曹东. 基于预设性能的四旋翼无人机抗干扰轨迹跟踪控制[J]. 指挥与控制学报，2024，10（5）：611-619
NIE P H, ZHAO Z H, CAO D. Disturbance rejection trajectory tracking control of quadrotor UAVs with prescribed performance[J]. Journal of Command and Control, 2024, 10（5）: 611-619
【文题】：基于扩张状态观测器的非完整系统的镇定控制：一种全驱系统方法
【作者】：宁文慧，高铭，吕荣平，张中才
【摘要】：利用全驱系统方法，研究一类具有未知外部扰动的非完整系统的全局镇定控制问题。针对系统的两个控制输入，分别设计指数镇定控制器和基于扩张状态观测器的输出反馈镇定控制器。基于全驱系统模型，通过引入扩张状态观测器来估计系统状态和未知外部扰动。稳定性分析表明，所提出的镇定控制策略能够保证闭环系统的信号是一致有界的。仿真结果验证了所提出的控制方案的有效性和合理性。
【引用格式】：宁文慧，高铭，吕荣平，等. 基于扩张状态观测器的非完整系统的镇定控制：一种全驱系统方法[J]. 指挥与控制学报，2024，10（5）：620-627
NING W H, GAO M, LYU R P, et al. Extended state observer-based stabilization control of nonholonomic systems: an FAS approach[J]. Journal of Command and Control, 2024, 10（5）: 620-627
【文题】：针对非线性不确定运动系统自抗扰控制的定量调参分析
【作者】：向飞宇，薛文超
【摘要】：高速高精运动系统通常含有多种不确定性，而克服不确定性使得闭环系统同时满足时域稳定性及频域相对稳定性，是一个具有挑战性的问题。针对含有非线性不确定动态的运动控制系统，给出了使得闭环系统稳定的自抗扰控制定量调参公式。由控制器参数，非线性不确定性大小和系统初值范围可定量得到扩张状态观测器带宽调节公式。针对所设计自抗扰控制的闭环系统，分别给出了控制系统幅值裕度、相位裕度和时延裕度与扩张状态观测器带宽的定量关系，并说明了相应控制系统的稳定裕度能够满足常用运动控制系统的要求。基于典型的含有非线性不确定动态的运动控制系统进行了多组数值仿真，考虑了系统模型多种不确定性下的仿真结果，说明了所提出参数调节方法的有效性。
【引用格式】：向飞宇，薛文超. 针对非线性不确定运动系统自抗扰控制的定量调参分析[J]. 指挥与控制学报，2024，10（5）：628-636
XIANG F Y，XUE W C. Quantitative parameter tuning analysis of active disturbance rejection control under nonlinear uncertain motion systems[J]. Journal of Command and Control, 2024, 10（5）: 628-636
短文
【文题】：基于频域分析的名义控制增益估计
【作者】：李杰栋，孙明玮， 王永帅， 陈增强
【引用格式】：李杰栋，孙明玮，王永帅，等. 基于频域分析的名义控制增益估计[J]. 指挥与控制学报，2024，10（5）：637-642
LI J D, SUN M W, WANG Y S, et al. Nominal control gain estimation based on frequency domain analysis[J]. Journal of Command and Control, 2024, 10（5）: 637-642
关注公众号了解更多
会员申请 请在公众号内回复“个人会员”或“单位会员
欢迎关注中国指挥与控制学会媒体矩阵
CICC官方抖音
CICC头条号
CICC微博号
CICC官方网站
CICC官方微信公众号
《指挥与控制学报》官网
国际无人系统大会官网
中国指挥控制大会官网
全国兵棋推演大赛
全国空中智能博弈大赛
搜狐号
一点号 返回搜狐，查看更多
责任编辑：