基本信息
- 项目名称：
- 非线性系统的实用输出跟踪控制设计
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 目前，实际应用中广泛应用的飞机、轮船、汽车导航和导弹发射、雷达跟踪普遍采用可测状态输出的标准跟踪控制形式。我们的设计思路主要是把标准跟踪问题的输出由单一的可测状态改变为可测状态和参考信号的误差，达到解决系统的全局实用输出跟踪控制问题的目的。主要的技术指标在于跟踪的图像效果和控制器的可实用性，关键技术在于控制器的设计。
- 详细介绍：
- 随着全球经济的蓬勃发展，GPS技术不仅在军事上应用广泛，其民用市场也不断壮大。作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个领域。诸如，地面车辆追踪、紧急救生、工程机械、船舶轮吊、精细农业等。据有关专家预测，单单是汽车导航系统的市场潜在价值就达50亿人民币。可见其应用前景十分可观。正是由于其应用价值，技术上的任何一点突破和创新都会给人们带来极大的便利。 我们所做的改进创新有以下四个方面： 1、泛化了系统结构，尽可能考虑跟踪过程所有的不确定因素； 2、改善了传统跟踪问题繁琐的控制器设计过程； 3、简化了传统跟踪需要植入内模才能抑制干扰和保系统稳定的模式； 4、改进了系统输出，从而拓宽了实际应用的范围，也使操作更加便利。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 发明目的： 随着科学技术的迅猛进步和世界经济的飞速发展，GPS定位系统的民用信号精度在全球范围内得到改善，利用C/A码进行单点定位的精度有100米提高到10米，这将进一步推动GPS技术的应用，提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量。在美国，汽车导航系统的市场在21世纪将达到30亿美元。 跟踪控制无疑是对GPS起支撑作用的关键技术，如何设计稳定的能抑制外界干扰的跟踪控制器一直是研究者力求的目标。 基本思路： 1、通过对两个系统模型的控制系统设计，我们展示了相对简单便利的效果模拟。作品中所考虑的非线性系统完美的涵盖了当前甚至将来可能遇到的系统模型，方便了今后跟踪控制的研究； 2、对控制输出的设计上一改传统的以可测状态为主的模式，我们设定可测状态与参考信号的误差为控制输出。看似微小变化，却改善了选取参考信号的灵活性，减少了系统对参考信号的依赖； 3、常见的跟踪效果展示多以一对一为主，而对于一对多的跟踪，往往会使操作人员很难于操作或辨别效果的优劣。我们改进后的跟踪效果展示，可以直接判断跟踪是否准确，特别是一对多的情形；（在作品说明中会详细展示） 我们的设计思路主要是把标准跟踪问题的输出由单一的可测状态改变为可测状态和参考信号的误差，进而设计观控器，达到解决系统的全局实用输出跟踪控制问题的目的。主要的技术指标在于跟踪的图像效果和控制器的可实用性，关键技术在于控制器的设计。
科学性、先进性
- 【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. 与上述两文献结论和实效性相比，我们的结论具有显示效果清楚、直接，操作步骤简单的优点，从理论角度讲，对理论的推广也具有很大创新性。特别是提出了很有理论意义的齐性域方法，在国内还很少见，对中文读者有很好的借鉴作用。
获奖情况及鉴定结果
- 所创作作品最初稿被ISTP收录、EI检索，在第22届国际控制与决策大会的小组讨论中交流过，制作的论文展板也一并张贴。
作品所处阶段
- 理论向实践转换阶段
技术转让方式
- 授权
作品可展示的形式
- 图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 随着全球经济的蓬勃发展，GPS技术不仅在军事上应用广泛，其民用市场也不断壮大。作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个领域。诸如，地面车辆追踪、紧急救生、工程机械、船舶轮吊、精细农业等。据有关专家预测，单单是汽车导航系统的市场潜在价值就达50亿人民币。可见其应用前景十分可观。正是由于其应用价值，技术上的任何一点突破和创新都会给人们带来极大的便利。
同类课题研究水平概述
- 本文属于数理控制类科技创作，主要是解决非线性实用跟踪控制问题，实践中广泛应用于GPS导航系统。 随着现代科学技术的飞速发展, 人们对实际生产过程的分析要求越来越高. 在控制领域, 传统的线性反馈控制已经很难满足各种现实需求. 这是因为几乎所有实际控制系统都是非线性的, 采用近似的线性模型可以使我们对系统特性的研究更加容易, 但却难以刻画出系统的非线性本质. 另外, 有许多非线性现象也是无法用线性系统描述的. 如二进制逻辑电话问题、范德普尔类方程表征的模拟心跳和神经脉动问题以及被称为混沌或复杂的动态系统问题等. 因此, 自80年代以来, 非线性系统的控制问题受到研究者的普遍重视。 我们针对非线性跟踪问题，结合实践，在理论上提出了更为泛化的实际模型和具体的解决方法。与国际国内先进水平先比，有理论创新和实践步骤简单，效果明显的优点，尤其是一对多的跟踪上。如果我们的结论能借助实验进一步验证完善，相信在以后会有很大的实际价值。
