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考虑输入饱和的挠性航天器姿态容错控制与振动抑制 预览
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作者 陶佳伟 张涛 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期125-132,共8页
针对挠性航天器姿态机动过程中存在模型参数不确定性、外部干扰、执行机构故障、输入饱和及挠性附件振动且挠性模态不易直接测量的问题,从被动容错控制角度出发,提出了一种抗饱和容错控制与振动抑制策略。首先,构造挠性模态观测器对挠... 针对挠性航天器姿态机动过程中存在模型参数不确定性、外部干扰、执行机构故障、输入饱和及挠性附件振动且挠性模态不易直接测量的问题,从被动容错控制角度出发,提出了一种抗饱和容错控制与振动抑制策略。首先,构造挠性模态观测器对挠性模态变量及其变化率进行观测。然后,将系统不确定、外部扰动、执行器故障和控制器输出超出执行机构饱和部分作为复合干扰,采用二阶非线性干扰观测器对其进行估计并进行有效的补偿。该方案能够实现执行机构饱和约束和失效故障条件下的姿态容错控制,并能抑制挠性结构的振动。利用李雅普诺夫方法严格证明了闭环系统的稳定性,最后通过数值仿真验证了该控制方法的有效性。 展开更多
关键词 挠性航天器 模态观测器 干扰观测器 输入饱和 被动容错控制
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基于全阶观测器的无人机系统抗干扰控制 预览
2
作者 刘倍 王政 +1 位作者 牛诚波 裔扬 《扬州大学学报:自然科学版》 CAS 北大核心 2019年第2期43-46,共4页
为探讨无人机系统抗干扰控制问题,利用T-S模糊模型描述非线性干扰,并设计全阶观测器分别观测外部干扰和无人机系统的状态,通过设计反馈控制器,实现了对干扰的有效估计和抑制,基于Lyapunov分析方法的无人机系统具有良好的稳定性和鲁棒性... 为探讨无人机系统抗干扰控制问题,利用T-S模糊模型描述非线性干扰,并设计全阶观测器分别观测外部干扰和无人机系统的状态,通过设计反馈控制器,实现了对干扰的有效估计和抑制,基于Lyapunov分析方法的无人机系统具有良好的稳定性和鲁棒性.仿真试验验证了算法的可行性与有效性. 展开更多
关键词 无人机 T-S模糊 全阶观测器 干扰观测器
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固定翼无人机的二阶PID滑模控制方法 预览
3
作者 王力 祁浩然 +1 位作者 穆东旭 张晓蕾 《计算机仿真》 北大核心 2019年第4期39-43,共5页
考虑系统参数摄动和外界干扰对固定翼无人机系统性能的影响,对固定翼无人机姿态角和飞行速度精确跟踪问题进行研究。首先,引入一种非线性干扰观测器来对复合干扰进行精确估计。然后,在干扰观测器的基础上,设计一种自适应二阶PID滑模控制... 考虑系统参数摄动和外界干扰对固定翼无人机系统性能的影响,对固定翼无人机姿态角和飞行速度精确跟踪问题进行研究。首先,引入一种非线性干扰观测器来对复合干扰进行精确估计。然后,在干扰观测器的基础上,设计一种自适应二阶PID滑模控制器,将不连续的符号函数隐藏在控制量的一阶导数上,通过积分得到连续的实际控制输入,从而消除切换控制引起的抖振现象,并通过Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明,上述控制方案能保证无人机姿态角和飞行速度控制精度,对参数摄动和外部干扰具有较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 外界干扰 固定翼无人机 系统性能 干扰观测器 控制精度
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基于复合干扰观测器的CMG框架系统高精度转速控制
4
作者 贺同福 吴忠 《系统科学与数学》 CSCD 北大核心 2019年第4期495-506,共12页
为使控制力矩陀螺(CMG)输出高精度力矩,框架转速必须具有足够高的控制精度.然而,在CMG框架伺服系统中,存在转子动不平衡力矩,齿槽力矩,电流脉动,非线性摩擦等多种干扰,严重影响了框架控制性能.为抑制各种干扰对框架控制性能的影响,文章... 为使控制力矩陀螺(CMG)输出高精度力矩,框架转速必须具有足够高的控制精度.然而,在CMG框架伺服系统中,存在转子动不平衡力矩,齿槽力矩,电流脉动,非线性摩擦等多种干扰,严重影响了框架控制性能.为抑制各种干扰对框架控制性能的影响,文章设计了一种基于复合干扰观测器的非线性鲁棒控制器.首先,将系统中存在的干扰模化为频率已知的周期性干扰和变化率有界的慢变干扰,建立了三阶干扰动态模型,设计了复合干扰观测器,从而实现了对复杂干扰的准确估计.在此基础上,采用backstepping方法设计了框架转速非线性鲁棒控制器,实现系统的反馈控制.针对某CMG框架系统的转速控制仿真表明,该方法是可行的. 展开更多
关键词 控制力矩陀螺 干扰抑制 干扰观测器 动不平衡力矩
基于干扰观测器的Smith补偿控制方法 预览
5
作者 杜星瀚 蔡鋈 靳其兵 《北京化工大学学报:自然科学版》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期90-96,共7页
针对Smith补偿器控制效果易受外部干扰或模型不确定性影响的问题,利用干扰观测器(disturbance observer-based, DOB)结构改进传统的Smith补偿控制结构,并在综合考虑鲁棒性和控制性能的情况下给出了DOB滤波器和Smith补偿控制器的设计方... 针对Smith补偿器控制效果易受外部干扰或模型不确定性影响的问题,利用干扰观测器(disturbance observer-based, DOB)结构改进传统的Smith补偿控制结构,并在综合考虑鲁棒性和控制性能的情况下给出了DOB滤波器和Smith补偿控制器的设计方法。仿真实例表明,改进后的Smith补偿控制效果优于传统方法。 展开更多
关键词 纯滞后 Smith补偿 干扰观测器 干扰
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共轴旋翼无人飞行器姿态控制
6
作者 王长龙 武斌 +1 位作者 李永科 杨森 《装甲兵工程学院学报》 2019年第1期57-62,共6页
针对共轴旋翼无人飞行器的姿态控制问题,基于反步法设计了鲁棒跟踪控制器。考虑旋翼挥舞、气动参数时变、模型简化误差和外界干扰等因素,建立了不确定非线性姿态控制模型。对于模型不确定性,采用径向基函数神经网络对其进行估计;针对外... 针对共轴旋翼无人飞行器的姿态控制问题,基于反步法设计了鲁棒跟踪控制器。考虑旋翼挥舞、气动参数时变、模型简化误差和外界干扰等因素,建立了不确定非线性姿态控制模型。对于模型不确定性,采用径向基函数神经网络对其进行估计;针对外界干扰,采用干扰观测器估计干扰的幅值。设计了反步控制器,根据Lyapunov稳定性定理证明了该控制器能够使得飞行器姿态有界稳定。仿真结果表明:设计的姿态控制器具有良好的姿态跟踪性能和干扰抑制性能。 展开更多
关键词 共轴旋翼飞行器 姿态控制 反步法 干扰观测器 稳定性分析
基于反步法的空天飞行器有限时间姿态跟踪控制
7
作者 李婧忱 李爱军 +2 位作者 黄兵 秦天煜 张媛 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2019年第1期75-79,共5页
针对空天飞行器再入段姿态跟踪控制问题,根据反步法和控制分配技术提出了一种有限时间复合控制策略,处理在未知扰动和参数不确定性情况下RLV进行再入飞行时的姿态镇定问题。首先,根据多时间尺度,将RLV模型分为双回路子系统--姿态角子系... 针对空天飞行器再入段姿态跟踪控制问题,根据反步法和控制分配技术提出了一种有限时间复合控制策略,处理在未知扰动和参数不确定性情况下RLV进行再入飞行时的姿态镇定问题。首先,根据多时间尺度,将RLV模型分为双回路子系统--姿态角子系统和姿态角速度子系统,并在反步法框架下定义误差向量,结合快速幂次趋近律设计虚拟角速度指令;然后,设计有限时间观测器,补偿包含虚拟指令微分组合的不确定项,并实时反馈给有限时间控制律,避免"参数膨胀";最后,利用分离原理和Lyapunov有限时间稳定性理论,证明了整体系统的收敛性,分析并给出了闭环系统的收敛时间。仿真结果表明了该控制策略的有效性。。 展开更多
关键词 可重复使用飞行器 快速幂次趋近律 干扰观测器 有限时间控制
弹性体导弹自适应减振跟踪控制算法 预览
8
作者 何阳光 李小兵 +1 位作者 赵思源 熊思宇 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2019年第3期97-103,共7页
针对现有控制方法难以克服弹性体导弹弹性振动与刚体运动耦合问题,提出一种基于非线性干扰观测器的自适应反演控制算法.该算法能够根据弹体振动的强度动态调整控制器增益,提高不同情况下的控制性能,保证系统的稳定性.仿真结果表明,所提... 针对现有控制方法难以克服弹性体导弹弹性振动与刚体运动耦合问题,提出一种基于非线性干扰观测器的自适应反演控制算法.该算法能够根据弹体振动的强度动态调整控制器增益,提高不同情况下的控制性能,保证系统的稳定性.仿真结果表明,所提出的控制算法能够有效抑制弹性振动的耦合影响,并实现导弹姿态的稳定跟踪. 展开更多
关键词 干扰观测器 自适应 滤波 弹性振动
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输入受限四旋翼飞行器的模糊自适应动态面轨迹跟踪控制
9
作者 沈智鹏 曹晓明 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期1401-1408,共8页
针对输入受限条件下四旋翼飞行器的轨迹跟踪控制问题,考虑系统存在模型动态不确定和未知外界干扰的情况,提出一种模糊自适应动态面轨迹跟踪控制方法。该方法设计干扰观测器估计位置模型中复合扰动项,利用模糊系统逼近姿态模型中不确定... 针对输入受限条件下四旋翼飞行器的轨迹跟踪控制问题,考虑系统存在模型动态不确定和未知外界干扰的情况,提出一种模糊自适应动态面轨迹跟踪控制方法。该方法设计干扰观测器估计位置模型中复合扰动项,利用模糊系统逼近姿态模型中不确定项和外界干扰,并引入双曲正切函数和辅助系统处理输入受限问题,结合反演法和动态面技术设计轨迹跟踪控制器,以降低控制算法的复杂性,最后选取李雅普诺夫函数证明闭环系统所有信号一致最终有界。应用大疆M100飞行器模型进行仿真验证,结果表明所设计的控制器能够有效处理模型动态不确定和未知外界干扰问题,避免飞行器工作过程中因输入饱和导致执行器失效现象,精确地完成轨迹跟踪控制任务。 展开更多
关键词 四旋翼飞行器 输入受限 模糊自适应 干扰观测器 动态面控制 轨迹跟踪控制
基于干扰观测器的变后掠翼近空间飞行器鲁棒跟踪控制
10
作者 熊英 陈谋 +1 位作者 吴庆宪 杨洁 《中国科学:信息科学》 CSCD 北大核心 2019年第5期585-598,共14页
针对变后掠翼飞行器具有多工作模式、大飞行包络的特性,本文建立了非线性多模型切换系统,并研究了机翼后掠角变化过程中对飞行高度和飞行速度的跟踪控制.为了减小姿态系统中不确定性和外部未知扰动的影响,利用非线性干扰观测器对复合干... 针对变后掠翼飞行器具有多工作模式、大飞行包络的特性,本文建立了非线性多模型切换系统,并研究了机翼后掠角变化过程中对飞行高度和飞行速度的跟踪控制.为了减小姿态系统中不确定性和外部未知扰动的影响,利用非线性干扰观测器对复合干扰进行逼近并设计滑模姿态控制器,保证了良好的姿态跟踪控制效果.采用平均驻留时间方法证明了所设计的控制器能够保证切换系统的稳定性.最后,通过仿真对所提方法的有效性进行了验证. 展开更多
关键词 变后掠翼近空间飞行器 切换系统 干扰观测器 自适应滑模控制 平均驻留时间
基于干扰观测器的小型无人直升机H∞飞行控制 预览
11
作者 梅蓉 《扬州大学学报:自然科学版》 CAS 北大核心 2019年第1期28-31,共4页
为了提高小型无人直升机飞行鲁棒控制性能,提出了一种基于干扰观测器的H∞控制方法.将小型无人直升机系统分为纵向和横向通道且考虑输入干扰和外部噪声,并设计干扰观测器对外部系统产生的未知时变输入干扰进行逼近.在此基础上,利用干扰... 为了提高小型无人直升机飞行鲁棒控制性能,提出了一种基于干扰观测器的H∞控制方法.将小型无人直升机系统分为纵向和横向通道且考虑输入干扰和外部噪声,并设计干扰观测器对外部系统产生的未知时变输入干扰进行逼近.在此基础上,利用干扰观测器的逼近输出,设计了小型无人直升机的H∞控制器.仿真结果表明,本文方法具有良好的鲁棒控制性能. 展开更多
关键词 无人直升机 鲁棒控制 H∞控制 干扰观测器
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基于模型预测控制和干扰观测器的电子节气门控制 预览
12
作者 朱科 李世华 孙昊 《扬州大学学报:自然科学版》 CAS 北大核心 2019年第1期44-49,共6页
针对传统的电子节气门控制方法不能从实现某一性能优化指标的角度出发去提升控制性能的问题,提出一种基于模型预测控制和干扰观测器的方法.基于模型预测控制算法实现对电子节气门理想开度的快速跟踪,并引入干扰观测器观测系统存在的扰动... 针对传统的电子节气门控制方法不能从实现某一性能优化指标的角度出发去提升控制性能的问题,提出一种基于模型预测控制和干扰观测器的方法.基于模型预测控制算法实现对电子节气门理想开度的快速跟踪,并引入干扰观测器观测系统存在的扰动,将扰动估计值加入预测模型中,使得预测输出更接近实际输出,提高控制系统的抗干扰能力.仿真结果验证了该方法的有效性. 展开更多
关键词 电子节气门 模型预测控制 干扰观测器
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机载光电平台转动惯量耦合自校正干扰抑制控制研究 预览
13
作者 丛敬文 田大鹏 沈宏海 《机电工程》 CAS 北大核心 2019年第7期749-754,共6页
针对机载光电平台两轴四框架结构框架间的耦合作用严重影响控制精度的问题,对各框架转轴转动惯量耦合关系进行了研究,对伺服系统控制器进行了改进设计。基于方向转移矩阵与框架间的耦合关系,建立了各框架转轴的转动惯量数学模型,并利用U... 针对机载光电平台两轴四框架结构框架间的耦合作用严重影响控制精度的问题,对各框架转轴转动惯量耦合关系进行了研究,对伺服系统控制器进行了改进设计。基于方向转移矩阵与框架间的耦合关系,建立了各框架转轴的转动惯量数学模型,并利用UG软件设计了机载光电平台框架间转动惯量耦合角度变化数据;同时,基于已建立的转动惯量数学模型,结合传统的干扰观测器,在速度控制环PI控制下实现了名义逆模型的实时校正,并设计了改进型干扰观测器。研究结果表明:所建立的转动惯量数学模型正确可靠;改进型干扰观测器能够更准确地估计出等效干扰,使控制回路能够更有效地进行控制。 展开更多
关键词 机载光电平台 两轴四框架 转动惯量耦合 干扰观测器
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多艘拖轮协助大型船舶靠泊的编队控制方法 预览
14
作者 林安辉 曾建平 《厦门大学学报:自然科学版》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期96-102,共7页
为了研究多艘拖轮协助欠驱动大型船舶靠泊的控制,提出了一种采用拖轮编队来解决大型船舶靠泊问题的控制方法.在拖轮的水动力学模型中,将大型船舶对拖轮的反作用力视为未知输入,给出了一种干扰估计误差方程和原状态方程形成互联系统的干... 为了研究多艘拖轮协助欠驱动大型船舶靠泊的控制,提出了一种采用拖轮编队来解决大型船舶靠泊问题的控制方法.在拖轮的水动力学模型中,将大型船舶对拖轮的反作用力视为未知输入,给出了一种干扰估计误差方程和原状态方程形成互联系统的干扰观测器.该干扰观测器使得拖轮速度实际值与期望值误差能够快速收敛.在干扰观测器的基础上给出了拖轮编队控制器设计,并分析了闭环系统的稳定性.仿真结果验证了该方法的有效性. 展开更多
关键词 大型船舶 靠泊 拖轮编队控制 干扰观测器 互联系统
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基于干扰观测器的机械臂改进趋近律的滑模控制 预览
15
作者 梁骅旗 米根锁 《测控技术》 2019年第1期140-144,共5页
针对机械臂滑模控制中存在抖振的问题以及对外界干扰较为敏感的特性,设计了一种基于干扰观测器的机械臂改进趋近律的滑模控制策略。该策略在指数趋近律中引入饱和函数,提出了一种改进趋近律;根据系统动力学模型,对系统的不确定性和外部... 针对机械臂滑模控制中存在抖振的问题以及对外界干扰较为敏感的特性,设计了一种基于干扰观测器的机械臂改进趋近律的滑模控制策略。该策略在指数趋近律中引入饱和函数,提出了一种改进趋近律;根据系统动力学模型,对系统的不确定性和外部干扰采用干扰观测器进行观测;在此基础上设计系统滑模控制律,控制律对未观测的干扰进行补偿。仿真结果表明,控制策略能有效地抑制轨迹跟踪中的抖振问题,较好地克服外界干扰,保证系统的控制性能。 展开更多
关键词 机械臂 滑模控制 干扰观测器 趋近律
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快速全局收敛的制导控制一体化设计 预览
16
作者 宋海涛 张涛 《中南大学学报:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第3期632-639,共8页
本文提出一种全局快速收敛的制导控制一体化设计方法。利用干扰观测器对一体化模型中的不确定性进行有限时间精确估计;基于多滑模面控制方法,在每一步提出独立的非奇异终端滑模函数,且这些滑模面并行运行,从某时刻起滑模面保持零值,系... 本文提出一种全局快速收敛的制导控制一体化设计方法。利用干扰观测器对一体化模型中的不确定性进行有限时间精确估计;基于多滑模面控制方法,在每一步提出独立的非奇异终端滑模函数,且这些滑模面并行运行,从某时刻起滑模面保持零值,系统状态在滑动阶段快速收敛。因此,系统反应速度提高。所设计的方法提供系统全局收敛时间的解析表达式,有利于优化系统的动态性能。仿真结果验证了该方法的优越性。 展开更多
关键词 制导控制一体化 全局收敛 干扰观测器 多滑模面控制
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应用跟踪微分器的高超声速飞行器的反演控制 预览
17
作者 谭诗利 雷虎民 王鹏飞 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期673-683,共11页
针对存在参数摄动和外部干扰等不确定性的高超声速飞行器模型,提出一种基于新型跟踪微分器的鲁棒反演控制方法。利用正切sigmoid函数和终端吸引子函数设计跟踪微分器,通过扫频测试得到了参数整定规则,并进行了对比仿真试验。在此基础上... 针对存在参数摄动和外部干扰等不确定性的高超声速飞行器模型,提出一种基于新型跟踪微分器的鲁棒反演控制方法。利用正切sigmoid函数和终端吸引子函数设计跟踪微分器,通过扫频测试得到了参数整定规则,并进行了对比仿真试验。在此基础上,构造一种非线性干扰观测器对模型的不确定项进行估计,增强了控制器的鲁棒性;并利用所设计的跟踪微分器对虚拟控制量进行滤波处理,解决了传统反演控制的'微分项膨胀'问题。最后,通过仿真校验了所设计控制器的有效性。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 跟踪微分器 干扰观测器 反演控制 鲁棒控制
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自来水厂后臭氧投加复合控制 预览
18
作者 王冬生 张敏 蒋国平 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期63-68,共6页
后臭氧化工艺是臭氧—生物活性炭深度处理工艺的重要环节,自来水厂的后臭氧投加控制直接关系到后臭氧化工艺的运行效率,以及深度处理工艺出水水质是否达标和优质.水源水质受上游来水水质、气候及气象条件、突发污染事故的影响非常大,而... 后臭氧化工艺是臭氧—生物活性炭深度处理工艺的重要环节,自来水厂的后臭氧投加控制直接关系到后臭氧化工艺的运行效率,以及深度处理工艺出水水质是否达标和优质.水源水质受上游来水水质、气候及气象条件、突发污染事故的影响非常大,而且自来水厂制水工艺各个环节影响因素较为复杂,后臭氧化工艺进水水质和水流量变化较为频繁.因此,当进水水质和水流量变化时,如何实时调整臭氧投加量以保证臭氧化效能和控制溴酸盐生成是后臭氧化工艺运行优化的难点.本文以CT值(即C和T的乘积,C为水中余臭氧质量浓度,T为臭氧与水接触时间)为控制目标,在水流量比例控制的基础上,提出一种基于干扰观测器(disturbance observer,DOB)和模型预测控制(model predictive control,MPC)的复合控制方法.MPC用于臭氧投加的反馈控制,DOB用于估计进水水质和水流量变化引起的模型失配和外部干扰,并将估计值用于臭氧投加的前馈控制中.仿真和实验验证结果表明,与MPC反馈控制相比,所提的后臭氧投加DOB-MPC复合控制具有更优异的控制性能和干扰抑制效果,能够有效提高后臭氧化工艺的运行效率和深度处理工艺出水水质的稳定性. 展开更多
关键词 臭氧投加 干扰观测器 模型预测控制 前馈控制 复合控制
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卫星姿态控制系统执行器微小故障检测方法
19
作者 李磊 高永明 +1 位作者 吴止锾 张学波 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期529-537,共9页
针对卫星姿态控制系统执行器微小故障检测问题,提出一种基于神经网络干扰观测器的微小故障检测方法。该方法利用卫星姿态控制系统内的冗余关系,分别构建陀螺干扰观测器和干扰力矩观测器,对系统内的测量误差、扰动等进行估计,并对故障检... 针对卫星姿态控制系统执行器微小故障检测问题,提出一种基于神经网络干扰观测器的微小故障检测方法。该方法利用卫星姿态控制系统内的冗余关系,分别构建陀螺干扰观测器和干扰力矩观测器,对系统内的测量误差、扰动等进行估计,并对故障检测观测器进行扰动补偿,提高对执行器微小故障的检测能力。仿真结果表明,与基于解析模型的方法相比,该方法能够较精确地对解析模型的误差进行补偿,明显降低了检测阈值,实现了对扰动掩盖下的微小执行器故障检测。 展开更多
关键词 神经网络 干扰观测器 卫星姿态控制系统 故障检测 冗余关系
应对机动目标的全捷联导弹制导控制一体化设计 预览
20
作者 赵斌 朱传祥 +3 位作者 徐思勇 蒋瑞民 张琳 周军 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期310-319,共10页
针对全捷联导引头探测器与弹体固连带来的视线(LOS)测量与弹体姿态的耦合问题,基于干扰观测器和动态面控制提出一种考虑全捷联视线角(FOV)约束的制导控制一体化(IGC)设计方法。首先建立起具有严格状态反馈形式的全捷联制导控制一体化设... 针对全捷联导引头探测器与弹体固连带来的视线(LOS)测量与弹体姿态的耦合问题,基于干扰观测器和动态面控制提出一种考虑全捷联视线角(FOV)约束的制导控制一体化(IGC)设计方法。首先建立起具有严格状态反馈形式的全捷联制导控制一体化设计模型;其次,针对目标机动和气动扰动带来的模型不确定,设计了一种非线性干扰观测器对其进行在线估计,并将其估计信息的平方引入设计过程;第三,针对全捷联模式下有限视场角凸显的状态约束问题,基于积分型障碍Lyapunov函数与动态面控制设计了一体化制导控制规律,并对闭环系统的稳定性和信号的一致有界特性进行了证明。仿真结果表明,在目标进行不同类型机动和气动扰动存在的条件下,所设计方法均能保证制导精度以及视场角满足约束条件。 展开更多
关键词 状态约束 干扰观测器 制导控制一体化 全捷联
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