跟踪-微分器在全捷联制导中的应用分析

以仅能获取角度信息的全捷联导引头为研究对象,针对采用直接微分提取惯性视线角速率时存在的噪声放大问题,基于跟踪微分器设计了一种全捷联制导信息提取算法。结合导引头的性能指标要求,对3种不同形式跟踪微分器的提取效果进行了对比分析。仿真结果表明,采用非线性微分器进行惯性视线角速率提取,可以减小延迟时间,避免噪声放大,有效提高制导精度,具有一定的工程应用价值。     

半捷联式单反镜转台抗干扰性能研究

为提高单反转台的抗干扰性能,对半捷联稳定与直接稳定方式进行对比分析.针对单反镜转台载体的扰动与扰动力矩的影响,以及惯性空间中角速度测量问题,采用匹配滤波、扰动观测器以及角速度补偿算法.仿真结果表明在采用匹配滤波后,稳定平台的解耦精度在1 Hz时提高了28 dB,采用匹配滤波与扰动观测器相结合的控制算法下,系统的精度提高了88.34％,角速度补偿算法能够有效地解决载体与框架之间的耦合.最终实验表明,采用匹配滤波与扰动观测器后系统的跟踪均方误差从42.37μrad(1σ)提高至12.69μrad(1σ),其跟踪精度提高了70.05％.     

基于无迹卡尔曼的全捷联旋转弹导引信息估计

以旋转弹的全捷联导引头为研究对象,重点研究了旋转弹的全捷联导引头视线角及视线角速率估计方法。全捷联导引头的结构和传统速率陀螺导引头有较大差别,其测量系统与弹体固联,导引头只能获得弹体坐标系下的测量信息,并且测量信息中耦合有弹体姿态信息,无法直接用于旋转弹的控制制导。根据坐标系之间的转换关系建立了旋转弹惯性视线角的数学模型和视线角解耦模型,从而进一步确立旋转弹惯性视线角估计的数学模型。选用无迹卡尔曼滤波方法(UKF),设计出卡尔曼滤波器,对估计到的含有噪声信息的视线角进行滤波;最后进行数学仿真,验证了视线角估计数学模型的有效性,与扩展卡尔曼滤波方法(EKF)和容积卡尔曼滤波方法(CKF)相比,UKF对于全捷联旋转弹的导引信息估计有更高的精度。     

跟踪微分器的等效线性分析及优化

为了解决跟踪微分器跟踪函数选取多样、参数调整困难的问题,研究跟踪微分器在平衡点附近的等效线性模型.提出平衡点附近非线性跟踪微分器的统一型式,用Lyapunov方法证明统一模型的稳定性.将统一模型在平衡点处线性化,得到不同非线性结构对线性化参数的影响,仿真算例验证了线性化模型的等效性.基于等效线性模型的频率特性分析跟踪微分器的滤波性能及相位滞后,据此提出跟踪微分器的参数优化方法.提出前馈补偿的复合跟踪微分器,减小相位滞后并抑制前馈噪声.数值仿真结果验证了跟踪微分器参数优化方法的可行性,表明所提复合跟踪微分器具有最佳的跟踪误差与微分误差组合.     

改进的跟踪微分器设计

为了提高跟踪微分器的鲁棒性,本文在深入分析非线性滑模跟踪微分器的基础上,利用李亚普诺夫稳定性定理提出一种改进的二阶滑模非线性跟踪微分器。该跟踪微分器综合了线性跟踪微分器和非线性跟踪微分器的优点,可实现任意信号的跟踪和微分,并且结构简单、易于实现。最后对该跟踪微分器和超螺旋跟踪微分器进行了仿真,结果验证了改进的二阶滑模跟踪微分器能够有效削弱超螺旋跟踪微分器微分输出的抖振现象。     

基于反步法的板球系统自抗扰控制器设计

针对板球系统中存在的未知扰动、板与球之间的摩擦力等因素影响轨迹跟踪精度这一问题,研究了板球系统的自抗扰控制策略。首先建立板球系统的数学模型,通过适当简化、线性化与解耦得到线性模型;然后采用全程快速微分器对带有噪声干扰的输入信号进行滤波处理,进而设计高阶扩张状态观测器估计系统内部未知扰动;最后基于反步法设计非线性反馈控制器,并利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明,改进的自抗扰控制器能够有效滤除噪声干扰,提高了轨迹跟踪精度。     

永磁同步电机高阶滑模控制与扰动转矩估计

文章采用一种新型高阶滑模控制技术以及滑模微分器实现永磁同步电机位置跟踪控制和扰动转矩的在线估计.在分析电机的非线性模型后,由于系统输出耦合,利用输入输出反馈线性化进行解耦.设计了消除抖颤问题的高阶滑模控制器.扰动转矩的估计可以滑模变量及其各阶微分值得到,从而未知不确定因素转换为系统自身输入,减小了负载扰动对位置的影响,有效提高系统的性能.仿真实验的结果表明,多输入多输出的永磁同步电机扰动转矩得到了有效估计,系统位置跟踪的误差不超过0.12弧度,具有较好的动态性能.     

非线性系统的动态面自抗扰控制器设计及应用

针对一类具有严格反馈形式的非线性系统的控制问题,本文将动态面控制技术和自抗扰控制技术相结合,提出了动态面自抗扰控制算法。控制器包括三个功能:利用跟踪微分器给出期望信号以及其一阶导;利用扩张状态观测器估计外界扰动;扰动补偿。该控制器有效避免了传统反步法中出现的"微分爆炸"现象,并避免了控制器设计对系统数学模型的精确要求。依据李亚普洛夫稳定性理论进行控制器设计,并对扩张状态观测器和动态面部分进行了稳定性分析。通过水下无人航行器模型仿真,仿真结果表明:航迹误差在(-4,4)范围内,验证了该控制算法的有效性。     

基于自抗扰的四旋翼无人机动态面姿态控制

针对四旋翼无人机姿态控制中非线性、强耦合以及对扰动敏感等控制问题,设计了一种基于自抗扰的动态面控制器。与反步控制相比,动态面控制器的设计过程更简单,且利用一阶滤波器来计算虚拟控制信号的导数项,避免了反步控制中的出现的微分膨胀问题。将动态面控制与自抗扰控制相结合,首先利用跟踪微分器可直接获取设定值的微分信号,简化了控制器的设计过程,然后利用扩张状态观测器将系统总扰动实时的补偿到控制器中,提高了系统的鲁棒性和抗干扰能力,并通过Lyapunov直接法对闭环系统进行了稳定性分析。仿真结果表明:本文设计的控制器可保证四旋翼无人机在有外界干扰的情况下能快速、准确地跟踪设定位置。     

平面半被动双足机器人步态稳定性分析

建立了以踝关节脉冲推力为动力源的平面半被动双足机器人模型,并推荐利用拉格朗日第二类方程得到机器人的动力学方程。为判断模型的稳定性,采用庞加莱映射方法分析了半被动双足机器人行走的固定点及其稳定性,并讨论了模型稳定行走的动力学附加条件。分析了模型中各机械参数对模型稳定性的影响。最后,在脉冲推力作用时添加扰动模型仍能稳定行走,证明模型对脉冲干扰具有鲁棒性。     

Error analysis of the impact for the anechoic chamber on the missile simulation system

In the missile semi-physical simulation system, the anechoic chamber provides a radiofrequency simulation environment, and at the same time it brings an error for the simulation system. This paper proposes a specific error calculation method of the anechoic chamber on the missile simulation system. By modeling the anechoic chamber, it gives a computing method for quiet zone energy, and computes respectively energy for four quadrants of the quiet zone using numerical integration. Then according to the theory for angle estimation characteristic of amplitude comparison mono-pulse radar, this paper computes the angle error of radar on the seeker. Besides, the error is put into the missile simulation system. Simulation result shows that, when adding the anechoic chamber error, the trajectories of the missile and target both shift, decreasing the missile hit accuracy, but the error is still within the error range.     

红外焦平面图像的可重构FPGA通道稳像算法研究

红外末制导中,弹载传感器在飞行过程中的抖动给目标检测算法以及跟踪目标的系统控制误差信号带来了极为不利的影响,必须进行实时的稳像处理,才能使导引头信息处理机正常工作.本文对弹上导引头信息处理机中的实时稳像预处理做了详尽的分析,提出了一种实时高效的稳像算法,构造了一种可重构数据通道模型,并进行了实时电路设计实现.功能仿真和时序仿真的实验结果表明,稳像效果极佳,完全符合实时制导要求.     

一种用于反辐射导弹的惯导轴指向误差的修正方法

在考虑被动雷达导引头测角的系统误差和随机误差的条件下，给出了一种用于修正反辐射导弹惯导轴指向误差的方法，其思想是基于广义卡尔漫滤波，仿真结果证明了方法的有效性。     

基于结构/控制耦合的动能拦截器捷联结构设计

在直接脉冲控制力的激励下,动能拦截器弹体结构动力学响应引起的捷联寻的器和捷联惯组处的振动,在敏感元件测量值中引入了动态弹性干扰量,进而引起大的脱靶量。提出了一种基于结构与控制耦合分析的捷联结构设计,利用Matlab/Simulink软件建立动能拦截器真比例导引控制模型,利用Ansys软件建立拦截器的有限元模型,对寻的器与惯导在不同的捷联方式和不同捷联刚度情况下进行控制与结构的联合仿真。仿真结果表明,增大接连刚度,降低两敏感元件的捷联安装的异面程度,让两者相邻布局,一定条件下可以解决弹性振动引起的脱靶问题。     

纯方位量测下增强可观测性的微分对策制导律

为改善导弹受到干扰或加装被动捷联导引头仅能够完成视线角度或纯方位量测情况下的导弹制导信息估计性能,提出了一种适用于纯方位量测的微分对策制导律。首先,通过对范数型微分对策制导律对策空间的分析,明确了捕获区的制导特性可以用于改进纯方位测量情况下的可观测性的设计思路。其次,在完成纯方位估计器设计的基础上,利用估计均方误差反映估计器可观测性的特性,建立了导弹控制量和可观测性之间的关系。然后在微分对策空间的捕获区域内,进行制导控制指令的选取,保证脱靶量的同时,提升估计器的可观测性能。最后给出了所提出的增强可观测性的制导律的执行流程,并考虑控制系统延迟和外部其他不确定性因素的影响,以及脱靶量控制优先的原则,对零控脱靶量参数和剩余飞行时间参数进行了设计。制导律的设计方法超出了确定性等价原理的框架,实现了滤波和制导律的集成设计。非线性仿真对比表明,采用所提出的制导律,可以获得较好的目标信息估计性能,且具有较高的单发命中概率。     

基于四象限探测器的红外导引头目标捕获和跟踪系统

设计的红外导引头主要为激光半主动制导半实物仿真系统的目标捕获装置,它的性能直接影响整个半实物仿真系统的定位精度。首先在详细分析了导引头的性能指标基础上设计一套红外导引头的光学系统,并用ZEMAX验证了光学系统设计的可行性;同时设计了四象限探测器的处理及采集电路,实现了目标方位信息的捕获;最后结合三轴运动转台的控制实现了目标的跟踪。本系统经实验验证能够在实验室环境下完成对激光目标模拟器的捕获和跟踪。     

Application of Fault Tolerant Control to Antiradiation Missiles

ormnvCnONInthegUidancesystemofahomedrissile,seekerisoneofthemostimPortantdevices.Iftheseekerisdis-abledbyinnerfailureorouterenviroriment,thegUidancesystemwillnotworkproPerly.ThisproblemhecomesmoreseriousinthegUidanceofARM,hecausethepassiveseekerinARMdoesmeasurementhyreceivingtheelectro-magneticwaveradiatedbytLhetargetradardirectly,Oncethetargetradarisstvitchedoff,thepassiveseekerwillbedisabled.Underthissituation,howtokeepthegUidancesystemworkingandhowtogUaranteetheterminalaccuracyofthen…     

水中弹体在爆炸冲击波作用下的有限元分析

以水中弹体为研究对象,用有限元软件对其在爆炸荷载作用下的瞬态响应进行数值模拟,得出在相同冲击载荷作用下,水中弹体的变形较空气中小,动力(运动)性能较空气中稳定;在爆炸载荷作用下,弹体迎爆面和背爆面受到一样的冲击载荷作用,对背爆面造成的破坏不容忽视等结论.     

巡航导弹探测系统建模与仿真

巡航导弹作为远程精确制导的高技术武器装备,对预警探测系统的生存与发展提出了严峻挑战。为了描述巡航导弹探测系统在不同配置下的系统性能,首先搭建了分布式交互仿真平台,设计了巡航导弹探测仿真系统,然后建立了目标、环境和雷达仿真模型,最后通过静态威力仿真和动态探测仿真两种形式,模拟分析了地基雷达探测系统和地基/球载雷达探测系统对巡航导弹的探测性能。仿真系统要素齐全,对于巡航导弹探测系统的效能评估和系统设计具有技术支撑作用。     

支持导弹作战的天基信息系统效能评估方法

研究了天基信息系统各个组成部分对导弹作战过程及毁伤能力的影响,建立了天基信息系统性能参数和导弹打击目标毁伤概率之间的函数关系,实现了天基信息系统的效能评估.仿真算例表明：天基信息系统对于导弹的作战能力起到了至关重要的作用.