基于Simulink的航天器姿态动力学仿真教学研究

针对航天器姿态动力学课程理论性、逻辑性和应用性强的特点,开展图形化可视化Simulink仿真教学研究.梳理课程内容体系,分析典型姿控系统自闭环回路特征,提出基于航天器姿控仿真教学系统的理论辅助教学和实验实践教学的教学模式.设计航天器Simulink姿控仿真教学系统总体方案,依据航天器姿态欧拉动力学和四元数运动学方程构建Simulink姿态运动模型,建立速率陀螺和反作用飞轮等典型姿控硬件模型,运用虚拟现实三维建模语言和Simulink/3D Animation工具阐明可视化姿态模拟的实现思路.搭建了反作用飞轮姿控Simulink仿真教学系统实例,通过姿态非线性微分方程数值解实时驱动下的动态立体姿控视觉效果,使学员以闭环交互方式获得课程内容学习的多重感知.     

GPS姿态测量分析系统设计

研究导航系统定位优化问题,GPS载波相对定位进行载体姿态测量会受到信号传播误差、天线布局、姿态信息解算方法等因素的干扰,从而导致测姿精度下降。为了有效分析各种干扰因素对测姿系统影响程度,采用GPS载波相位双差定位和直接求解姿态矩阵算法,设计了GPS姿态测量分析系统,开发出能综合分析GPS测姿系统性能的分析软件,并通过实例进行了仿真。仿真结果表明,系统能完成GPS测姿系统定位性能优化的有效性。     

导弹姿控系统关联性仿真系统的设计与实现

研究导弹姿控系统关联性,为分析导弹姿控系统的工作状态,提高异常情况下机理分析的效率,以建立某导弹姿控系统关联性仿真系统。为了直观分析姿态控制系统,提出了整体分析和多参数耦合复现的一个可靠的信息可视化显示与分析平台。以研究导弹姿控系统关联性数学模型为基础,采用虚拟现实仿真技术,利用3ds Max与三维渲染引擎OpenSceneGraph完成实体模型的建立和虚拟场景的渲染,并进行仿真系统的开发。仿真系统可完整演示某导弹飞行过程中伺服系统与陀螺仪系统的工作状态,并对各系统中的部件关联性进行了仿真和分析。建立的仿真系统在测试中取得了较好的效果,对同类虚拟现实仿真的研究也具有重要的指导意义。     

基于SIMULINK的卫星姿控系统的仿真实现

卫星姿态确定数学模型涉及到姿态敏感器系统、卫星姿态动力学与运动学原理以及数据处理方法，系统对象比较复杂。首先，基于欧拉角法和四元素法建立了微小卫星姿态运动学模型，基于相平而控制法建立了采用恒定推力的开关式控制的喷气姿态控制系统，随后，在MATLAB的Simulink交互式仿真集成环境中对模型进行仿真研究，验证了模型的有效性；最后，对卫星模型选取了适当的参数，仿真结果满足对定姿精度和姿态稳定度的要求，完成了模型的设计。为说明卫星姿态控制中相关的算法，文中介绍了simulink模块的结构框图。     

基于微机械惯性器件的单轴捷联姿态测量装置

介绍了单轴捷联姿态系统的原理,在对系统误差进行分析的基础上,采用卡尔曼滤波建立了姿态算法.介绍基于MEMS陀螺仪和加速度计的单轴捷联姿态测量装置系统构成,并对其工作过程进行了仿真.通过仿真表明在考虑多种误差因素的情况下,该系统的角度测量误差小于0.1°,能够满足工程应用的需要.     

液压支架顶梁位姿调控仿真分析

针对液压支架稳态支护对液压支架控制器自适应控制快速性和强抗干扰能力要求,以ZY10800/28/63支顶掩护式液压支架为研究对象,建立了液压支架运动学模型和阀控液压缸液压系统传递函数,设计了一种包含速度补偿的RBF神经网络控制器,基于该控制器提出了一种液压支架顶梁位姿调控系统,通过控制立柱和平衡千斤顶长度,保证支护状态下液压支架顶梁高度和姿态角稳定。在Matlab/Simulink中建立了液压支架顶梁位姿调控系统仿真模型并进行实验,结果表明:RBF神经网络控制器对阶跃信号的响应时间短,未出现超调现象;在施加顶梁冲击力情况下,RBF神经网络控制器较PID控制器和滑模控制器具有更快的响应速度、更小的超调量和更强的抗干扰能力,能维持支架顶梁位姿处于目标位置,具有良好的稳定性。     

自行走式地下掘进机器人姿态测量系统的设计

针对当前自行走式地下掘进机器人姿态测量方法只能应用于静态测量的不足,提出一种可实时动态测量机器人行进过程中姿态的新方法。该系统的核心是两个激光发射器和多个激光接收器。发射器发射三束带有一定特征信息的激光,包括一束选通光和两束扇形光。接收器接收到光束后,利用光束之间的几何关系、发射器的旋转速度和光束被接收的时间差来计算接收器相对于两发射器所在水平面的水平角和俯仰角,通过前方交会原理确定接受器即目标点空间坐标。根据系统的测量原理建立测量模型,进行误差分析,建立误差模型,并对其进行仿真。仿真结果表明该方法测量精度满足机器人位姿的测量要求。     

基于结构模型化分析方法的定性仿真建模

研究定性仿真建模问题,由于复杂系统结构复杂,包含大量变量和约束,为建立系统的定性仿真模型,需要使用一种结构模型化分析方法来分析系统结构.为提高建模的准确性,以系统物理结构和功能中的因果关系为基础,提出了一种采用结构模型化分析方法辅助建立系统模型的理论.通过对系统要素间的因果关系进行定义,结合仿真目标,对系统要素间的因果关系进行分析,建立了系统的递阶结构模型.结合系统的物理结构与功能特性,建立了定性仿真模型.通过实例说明能快速分析系统要素间的关系,并建立系统的定性仿真模型,为进一步的模型分解与仿真奠定了基础.     

火箭弹简易捷联惯导系统的姿态解算修正方法

在导航运动系统精度问题的研究中,火箭弹上简易捷联惯导系统的速率陀螺测量误差和漂移较大,如果直接对速率陀螺积分解算姿态可能导致较大偏差.而传统的滤波方法将弹体的姿态运动认为是近似线性的变化,对高频运动的火箭弹建模会产生较大的模型误差.为有效提高滤波模型的精确性和组件测量精度,提出了一种根据当前统计模型的姿态运动模型滤波方法,通过对运动状态的有限转移建模可以较好地描述火箭弹姿态的高频运动方式,并进行仿真.仿真实验证明,统计模型建立的滤波方法对火箭弹简易捷联惯导系统的姿态解算结果要优于传统的基于线性拟合模型的滤波方法.     

基于面向对象的RVD仿真系统的分析与设计

在面向对象方法学的指导下，分析设计了交会对接(RVD)仿真系统的总体框架，给出了此软件系统的对象模型、动态模型和功能模型，并对这一框架进行了初步的实现。这一仿真框架可以有效地保证软件的稳定性、可重用性和较好的可维护性，是建立大型RVD仿真系统的基础。     

基于MATLAB/Simulink的捷联惯性导航系统仿真

介绍了仿真软件MATLAB/Simulink及先进的仿真系统平台软件RT-Lab,设计了龙格-库塔积分模块,用于解决在使用定步长求解器及数字时钟情况下的积分精度不高的问题;建立了基于MATLAB/Simulink的捷联惯性导航仿真模型;并将系统分解成一系列功能相对独立的模块,如轨迹发生模块,捷联惯导解算模块;并进行了仿真验证,得到的姿态、速度、位置误差与理论值相符,证明了仿真模型建立正确、方法采用得当、有效。     

运载火箭速率陀螺故障分析与仿真

以某典型运载火箭为例,在速率陀螺的结构及工作原理分析基础上,对故障模式进行分析并建立了正常及故障数学模型,应用Matlab/Simulink软件进行仿真,得到了系统正常信号与故障信号,为故障诊断中的样本数据产生与获取问题奠定了基础。同时也为姿控系统中其它部件故障模式仿真分析提供一定参考。     

SAR星姿态控制实时仿真系统结构与实现

为了测试SAR星星载计算机软件及硬件接口实时性能，该文基于dSPACE实时系统设计了SAR星姿态控制实时仿真系统。介绍了该系统的硬件结构和Simulink模型。采用Simulink和Stateflow建立了该系统的RS232／RS422串行口通信接口模型。仿真结果表明了SAR星姿态控制实时仿真系统和串行口通信接口模型的正确性。     

拖曳系统飞行过程仿真研究

该文分别采用拖缆的“刚化柔性悬索”和“线性弹簧”模型,建立了拖曳式空中发射重复使用运载器系统的动力学模型,并对拖曳系统在纵向平面内的整个飞行过程,包括起飞、爬升、改平以及平飞,进行了仿真计算,其计算方法是可行的,拖缆采用这两种模型获得的计算结果基本一致,可用于拖曳空中发射重复使用运载器可行性的评价。同时对拖缆采用上述两种模型时,其作用于拖曳飞机和运载器的拉力的大小和方向进行了认真研究,相互印证了这两种模型的可行性。总之,在拖曳系统这样的多体系统中,上述两种拖缆模型的使用是合适的。     

模糊控制在ESA地面试验装置主隔振系统中的应用

将模糊控制应用于静电悬浮加速度计(ESA)地面试验装置主隔振系统,用M atlab/S imu link工具建立了控制系统仿真模型,并进行了仿真试验研究。结果表明:采用该控制技术的主动隔振系统有一定的可行性,在频率1~50Hz范围内,控后隔振平台振动幅值衰减51.91%~99.86%。     

基于递归神经网络的再入飞行器最优姿态控制

针对再入飞行器的姿态跟踪问题,基于递归神经网络提出最优跟踪控制.采用反步法和递归神经网络,设计自适应前馈控制,将再入飞行器的最优姿态跟踪问题转化为等价的姿态角误差/角速率误差最优调节问题.采用自适应动态规划技术,解决最优调节问题.引入神经网络估计最优控制中的代价函数,推导最优反馈控制律,同时保证Hamilton–Jacobi–Isaacs(HJI)方程估计误差最小化.采用Lyapunov理论,保证闭环系统中所有信号,包括姿态角跟踪误差是一致最终有界的.在MATLAB/Simulink中仿真验证了所提出控制策略的有效性.     

基于DSP的异步电动机SVPWM变频调速系统的设计

文章分析了电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)的原理,设计了以DSP芯片为控制器的SVPWM变频调速系统,介绍了该系统的硬件构成和软件实现,建立了系统的仿真模型,并用Matlab/Simulink软件对该系统进行了仿真实验。仿真结果证明,该系统启动快、超调小、稳态转矩脉动小,具有良好的静、动态性能。     

远程多管火箭动力学研究

对某远程多管火箭发射与控制动力学进行了深入的理论、计算和试验研究,建立了某远程多管火箭刚弹耦合的多体系统发射动力学模型和发射与控制动力学方程．应用多体系统传递矩阵法,实现了对刚柔耦合远程多管火箭振动特性的计算;构造了远程多管火箭增广特征矢量及其正交性条件,实现了对该远程多管火箭动力响应的精确分析．对某远程多管火箭武器振动特性和动力响应的仿真结果得到了试验验证．为提高远程多管火箭密集度和减少试验用弹量奠定了基础。     

近程巡飞弹姿态控制优化仿真研究

近程巡飞弹姿态控制系统是一个非线性、时变性及耦合性的复杂控制系统,是近程巡飞弹武器系统型号研制的关键技术之一;传统的PID控制在不同巡飞状态下调节稳定性较差、响应时间慢、影响姿态控制的稳定性和机动性;针对近程巡飞弹姿态控制系统中PID控制参数不可调,自适应、抗干扰性能较差等问题,引入了自适应模糊PID控制方法,使系统在不同巡飞姿态和干扰条件下能够实时整定PID的三个控制参数,提高系统的控制性能;在此基础上设计了近程巡飞弹的姿态角控制回路,并以俯仰角为例,在Matlab/Simulink平台下建立仿真模型,进行仿真实验;仿真结果显示,采用自适应模糊PID的控制方法,系统控制性能更好,抗干扰能力和自适应能力优于传统PID控制,减小了巡飞过程中姿态角的波动情况。     

火箭姿态控制系统数字仿真分析

介绍了运载火箭姿态控制系统数字仿真分析的过程。首先给出控制对象的负反馈闭环结构以及箭体的动力学模型,然后选择适合的数值仿真算法,最后以Matlab中的Simulink仿真工具箱以及C++语言分别进行仿真,并给出相应的仿真结果及对比分析。