基于自抗扰控制的导引律

考虑目标机动和驾驶仪动态等情况,提出了一种基于自抗扰控制理论和反步法设计思想的新型制导律。将目标机动和驾驶仪参数不确定分别当成系统的扰动。将包含驾驶仪动态特性的制导环路,分作外环和内环分别进行控制器设计。外环自抗扰控制器用于控制切向相对速度收敛到零。抑制目标机动及系统非线性项对视线稳定性影响。内环自抗扰控制器用于跟踪外环输出的虚拟控制,补偿驾驶仪动态及驾驶仪参数不确定性对于制导精度的影响。仿真结果表明,设计的算法能够有效地实现制导目的,在目标作大机动且考虑驾驶仪动态情况下,仍然具有很高的制导精度。     

滑翔增程弹鸭式舵的气动设计与分析

为了保证滑翔增程弹箭在滑翔飞行过程中有效地增程,必须对滑翔弹箭的舵面进行气动设计与分析.阐述了制导炮弹舵面参数确定的原则,研究了滑翔增程弹舵面几何参数的选择、舵面尺寸确定的方法.仿真结果表明,采用该方法确定的舵面气动性能能够保证滑翔增程弹在滑控段飞行过程中稳定性适当,静稳定性储备量约在4%左右;操纵性较好,舵面偏转10°,能够产生约6°的平衡攻角;稳定性与操纵性、舵偏角和平衡攻角匹配较好,为滑翔增程弹舵面的气动设计提供了参考.     

基于LADRC的RBCC高超声速飞行器轨迹跟踪

为解决RBCC高超声速飞行器在不确定性强、制导控制量多且相互耦合情况下精确跟踪标称轨迹的难题,从易于工程应用角度出发,提出一种基于线性自抗扰控制的纵向轨迹跟踪制导方法。根据RBCC高超声速飞行器特点建立数学模型。在线性自抗扰控制基本原理的基础上,设计轨迹跟踪制导律。针对自抗扰控制中的Peaking现象,结合比例反馈制导,设计防Peaking制导切换策略。仿真结果表明,相较于传统比例反馈制导,在动态参数扰动和风干扰下,所提方法具有更精确的轨迹跟踪性能,对于各种内外不确定性具有更强的鲁棒性。     

基于TLC的高超声速飞行器自抗扰姿态控制

针对高超声速飞行器控制指令受噪声干扰、气动参数不精确、各通道强耦合以及舵面偏角有限等特点,设计了基于轨迹线性化（TLC）的自抗扰姿态控制器。针对姿态角指令信号受噪声干扰、姿态回路受加速度限制的特点,应用最速二阶跟踪微分器对姿态指令进行预处理;应用轨迹线性化方法分别对姿态角回路、角速率回路设计解耦控制器;为了提高控制器的鲁棒性,在角速率回路以综合干扰为扩张状态设计扩张状态观测器（ESO）,并对综合干扰进行补偿。仿真结果表明,该方法可以有效滤除指令信号中噪声、减小舵面偏角,并提高控制系统的鲁棒性。     

自抗扰控制器在导弹舵机上的应用研究

空空导弹舵机通常采用PID控制器进行伺服控制,由于舵机运动部分摩擦力变化及其他非线性因素扰动的影响,PID控制器的性能不稳定。近年来逐渐广泛使用的自抗扰控制器对系统扰动有较强的抑制能力,为确定其在舵机控制中的应用可行性,对某型舵机进行了自抗扰与PID控制器应用的对比试验,结果表明,自抗扰控制器用于舵机控制的效果优于常规PID控制器。     

制导炮弹离散自适应滑模控制器设计

针对存在参数误差的制导炮弹,提出了一种离散自适应滑模控制器。考虑到制导炮弹姿态控制系统模型存在的非线性、耦合问题,基于反馈线性化方法将系统离散化,并设计了制导炮弹离散滑模控制器。为减小离散系统中与参数误差对应的准滑模切换带宽度,设计了带死区的参数自适应更新规律,利用李亚普诺夫理论证明了闭环不确定系统的稳定性,使得控制系统具有较强的鲁棒性。仿真结果表明,所设计的控制器能有效地处理含有较大程度气动不确定性的问题,具有较好的跟踪控制性能。     

基于倾侧角反馈控制的预测校正再入制导方法

针对升力式高超声速飞行器再入滑翔制导问题,提出了一种基于倾侧角反馈控制的预测校正制导方法。该算法不依赖于传统的准平衡滑翔条件（QEGC）,能够抑制再入滑翔飞行过程中产生的周期性轨迹震荡现象。纵向制导采用落点预测与指令校正相结合的方法,通过设计倾侧角反馈控制律对飞行器的高度变化率进行实时修正;侧向制导兼顾考虑横程误差和航向角误差对制导指令的影响,设计了一种基于归一化误差走廊的倾侧角反转逻辑,实现了飞行器的侧向运动控制。CAV-H高超声速飞行器制导仿真实例表明, 该制导方法有效地抑制了再入滑翔轨迹的周期性震荡,导引飞行器完成平稳再入飞行。Monte Carlo仿真验证表明,在多种扰动和误差存在的情况下,该制导方法具有良好的鲁棒性。     

一种变参数的复合自抗扰舵机控制器设计

基于导弹舵机系统的特点,结合误差分段PID响应速度快和自抗扰复合控制抗扰动好的优点,进行位置环控制,尝试根据误差变化自适应调节误差增益系数和微分增益系数,运用遗传算法优化参数,对负载力矩外部扰动和模型参数摄动进行补偿,通过与PID控制比较,证明变参数复合自抗扰控制舵机达到指标要求,动态响应相移、幅值衰减都优于分段PID,大动态负载扰动输出脉动频率小,在电枢电阻、转动惯量变化时,具有很好的快速性和鲁棒性。     

基于混合BTT/STT控制的滑翔制导炸弹自动驾驶仪设计

研究了混合BTT/STT控制技术在大升阻比滑翔制导炸弹上的应用。根据滑翔制导炸弹的动态特性和控制需求建立了BTT控制模型,设计了BTT控制结构。为解决BTT控制在小过载指令作用下可能会产生的滚转角指令抖动现象,提出了混合BTT/STT控制方法,即在小过载指令下适时引入STT控制。对比了六自由度弹道仿真与纯BTT控制模式。仿真结果表明,混合BTT/STT控制可有效解决滚转角指令抖动问题,研究结果可为滑翔制导炸弹BTT控制系统的工程实现提供技术参考。     

弹用电动舵机的混合H2/H∞控制器设计

介绍了一种基于永磁同步电机的导弹电动舵机的组成及工作原理，针对电动舵机受参数摄动、负载变化及外扰影响大、刚度较差的特点，利用Hz控制保证系统动态性能以及H。控制在对象存在模型及参数不确定性和有界扰动时可以保证系统的全局稳定性的特性，设计了舵机的混合H2／H∞控制器。仿真结果表明，控制系统具有较强的抗扰性能，使系统在保性能前提下实现对外扰及系统参数摄动的鲁棒稳定。     

速率稳定滚仰式导引头跟踪回路自抗扰控制器设计与仿真

构建了一种速率稳定滚仰式导引头的双通道数学模型。对稳定回路采用速率陀螺反馈控制;对位置跟踪回路分别采用PID控制与自抗扰控制理论设计了控制器。通过仿真计算研究了控制器的动态性能、跟踪精度以及对外界干扰的鲁棒性。仿真结果表明:滚转通道对方波输入具有超调,而俯仰通道没有超调;自抗扰控制相比PI控制具有无超调、更快的上升时间和抗外界干扰能力;自抗扰控制器隔离度大约为PI控制器的1/30。研究结果为常规小口径火箭弹的制导化改造提供了一种可用的技术方案。     

高超声速飞行器鲁棒多目标线性变参数控制

针对具有“乘波体”构型的吸气式高超声速飞行器纵向飞行姿态控制问题,提出了一种基 于区域极点配置的鲁棒多目标线性变参数（LPV）控制系统设计方法。给出吸气式高超声速飞行器纵向非线性机理模型,在此基础上建立了刚性LPV模型;针对此类LPV模型,提出了基于区域极点配置的LPV状态反馈控制系统设计方法,将系统的鲁棒稳定性、干扰抑制、跟踪性能等性能指标通过扩展线性矩阵不等式约束的方式,实现了LPV系统的多目标鲁棒跟踪控制。同时,通过引入松弛变量的方法,解除了Lyapunov函数矩阵与系统矩阵之间的耦合影响,从而降低了控制系统设计的保守性,得到了满足期望性能要求的LPV状态反馈鲁棒跟踪控制器。所设计的控制器应用于高超声速飞行器的非线性机理模型进行数值仿真验证,仿真结果表明：所设计的控制器能够使得闭环反馈控制系统有效地跟踪指令信号变化,系统动态性能良好且具有较强的抗干扰能力。     

用跟踪微分器实现机器人自抗扰控制

建立基于干扰估计的机器人非线性反馈控制系统并证明其稳定性,在此基础上提出一种 适用于机器人跟踪控制的新型自抗扰控制器。该控制器不需实时计算复杂的机器人动态模型,由两个跟踪微分器(TD)构成：一个用于安排系统的过渡过程;另一个用来估计速度和加速度,TD的滤波特性使其对量测噪声具有抑制作用。由被控对象的控制量与所估计加速度的反馈构成的“扩张状态”来自动检测系统模型和外扰的实时作用并实时进行动态补偿。除了和以往的自抗扰控制器一样具有很好的适应能力和很强的鲁棒性外,它还具有需整定参数少的特点。仿真结果表明,该控制器是有效的且具有很强的鲁棒性,而且系统响应快且超调小。     

动力陀螺稳像系统自抗扰控制器设计与仿真

为了进一步提高系统的跟踪性能与抗干扰性能,运用自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)理论对具有交叉耦合以及会受内外干扰的动力陀螺稳像系统设计控制器。采用前馈控制解耦矩阵实现了通道之间的解耦。采用扩张状态观测器对系统的内外干扰进行实时估计和补偿,由非线性状态误差反馈控制律设计了ADRC控制器,实现对动力陀螺稳像系统的控制。数字仿真结果表明：所设计的自抗扰解耦控制器具有良好的解耦性能、跟踪性能、抗干扰性能和抑噪性能,可以满足动力陀螺稳像系统的控制要求。     

动力陀螺稳像系统自抗扰控制器设计与仿真

针对具有交叉耦合以及会受内外干扰的动力陀螺稳像系统,运用自抗扰控制理论设计了控制器。采用前馈控制解耦矩阵实现了通道之间的解耦。采用扩张状态观测器对系统的内外干扰进行实时估计和补偿,由非线性状态误差反馈控制律设计了ADRC控制器,实现对动力陀螺稳像系统的控制。数字仿真结果表明：所设计的自抗扰解耦控制器具有良好的解耦性能、跟踪性能、抗干扰性能和抑噪性能,可以满足动力陀螺稳像系统的控制要求。     

磁悬浮控制力矩陀螺转子系统径向自抗扰解耦控制和扰动抑制

为了克服外部扰动影响磁悬浮转子悬浮稳定度和磁悬浮控制力矩陀螺输出力矩精度的问题,提出一种基于自抗扰控制器的磁悬浮转子扰动抑制方法.根据牛顿第二定律和陀螺技术方程建立磁轴承坐标系下磁悬浮转子系统的动力学方程,基于自抗扰解耦控制原理得到径向四通道解耦模型,设计各通道自抗扰控制器,从而实现转子系统径向四通道解耦和扰动抑制.与分散 PID加交叉反馈控制方法进行仿真对比,结果表明:自抗扰控制器具有良好的扰动抑制功能,能提高转子的稳定精度和控制力矩陀螺的输出力矩精度;因此,此方法不仅改善了解耦控制精度,而且提高了系统对外部扰动和参数变化的鲁棒性,可应用于磁悬浮控制力矩陀螺的高精度强鲁棒控制.     

基于WNN-ADRC 的高炮交流伺服系统控制

为解决高炮交流伺服系统控制中外界扰动及非线性特性的问题,提出一种基于小波神经网络的改进型自 抗扰控制器(WNN-ADRC)。利用LM(levenberg-marquardt)算法优化小波神经网络,采用优化后的小波神经网络对 扩张状态观测器的误差校正增益系数进行在线整定,设计基于小波神经网络的自抗扰控制器,以实现对非线性特性 的准确估计并予以补偿,并通过仿真实验进行验证。仿真结果证明：该控制策略使系统具有较好的稳态性能,抗干 扰能力强。     

自抗扰控制器在惯性平台稳定回路中的应用

为了解决传统PID控制的稳定回路抗干扰能力不高的问题,设计了自抗扰控制器.自抗扰控制器是在继承经典PID控制器不依赖对象模型优点的基础上,通过改进经典PID固有缺陷而形成的新型控制器.Matlab仿真结果表明,用自抗扰控制器设计控制规律,稳定回路的跟踪能力和抗干扰能力都得到了较大的改善,提高了惯性平台的可靠性和精度.     

火箭炮两轴耦合位置伺服系统线性自抗扰控制

为了研究方位和俯仰两轴耦合作用下的火箭炮位置伺服系统控制性能,以含有速度闭环的实际系统为对象建立了火箭炮两轴耦合位置伺服系统数学模型。通过频域分析分别提出了方位和俯仰系统的2阶近似模型,设计了两轴系统的线性扩张状态观测器和自抗扰控制器,对系统未建模干扰进行估计并实时补偿。仿真结果表明：该观测器能较好地估计系统总扰动,所设计的控制器有效抑制了两轴负载力矩耦合效应对系统的影响并补偿了火箭炮发射时燃气流冲击力矩强干扰;在伺服跟踪和发射条件下采用所提出的控制方法充分抑制了耦合系统发射平台振动,保证后续射弹精度,性能指标明显优于PID控制。     

制导炮弹滚转控制系统设计

某鸭式布局的制导炮弹,采用自旋尾翼的方式可实现鸭舵对弹体的滚转控制。基于小扰动假设推导出制导弹滚转运动的扰动方程,分析了滚转运动特性及鸭舵偏转对滚转运动的影响,建立了相应的滚转运动稳定回路模型,回路中滚转控制用比例微分(PD)控制方式来实现。采用Matlab/Simlink软件建立了制导弹滚转控制的仿真模型,根据系统的性能要求用Simulink中的Simulink Response Optimization模块对控制系统进行了优化设计。结果显示弹体滚转位置0.2s可以控制到位,设计结果较好地满足了滚转控制系统品质指标的要求。