坦克全电式炮控系统自适应摩擦补偿控制研究

非线性摩擦力矩会影响坦克全电式炮控系统的低速性能,产生低速"爬行"现象.设计了基于李雅普偌夫定理的模型参考自适应控制,实现对系统摩擦补偿控制.自适应摩擦补偿控制可以计算炮控系统中摩擦模型的变化,能克服由于非线性摩擦参数的不确定性对系统造成的影响.仿真和试验表明:采用模型参考自适应控制,能够有效地改善系统速度较低时存在的"爬行"现象,提高系统的低速性能.     

坦克炮控系统最低瞄准速度指标的探讨

分析了坦克炮对地面目标瞄准射击时炮控系统低速跟踪的特点，论述了低速跟踪性能是坦克炮控系统的重要性能，提出了一种确定坦克炮控系统最低瞄准速度的方法，计算了其大小，作为制定该指标及设计炮控系统的参考。     

坦克炮控系统非线性状态估计与参数辨识研究

针对系统状态估计与参数辨识问题的互逆性,建立不依赖于系统模型的扩张状态观测器(ESO),用以实时获取系统的状态变量,在此基础上设计基于协方差阵修正最小二乘法(CVMLS)的辨识器,实现了坦克炮控系统状态变量与参数的联合估计。分析了ESO和CVMLS的估计误差,采用条件限制动态补偿方法,进一步提高了系统的辨识精度。通过仿真分析验证了算法的性能,为进一步开展炮控系统相关理论研究与工程实践奠定基础。     

双模炮控系统研究

针对目前坦克炮控系统中存在的问题。提出了一种新颖的双模炮控系统控铺结构，并对其进行了理论分析和仿真研究。该结构方案应用于交流全电炮控系统中，在无车体陀螺进行前馈补偿的情况下，使炮控系统达到了较理想的动态稳定精度和低速瞄准速度，较好地解决了系统动态性能和稳态精度之间的矛盾。仿真和试验结果证明了该结构方案的可行性和有效性。     

坦克全电式炮控系统低速分析和控制

针对坦克全电式炮控系统中存在的非线性摩擦力矩,采用状态变量法和分段线性法分析了其对坦克全电式炮控系统低速性能的影响。结合分析结果,设计了负载观测器,对系统的负载变化进行观测计算,并将观测值引入电流调节器,以补偿由于负载变化对系统造成的影响。仿真和实验表明采用负载观测器能有效减少“爬行”现象,提高系统的低速平稳性能。为改善坦克全电式炮控系统低速性能提供一种可行的设计方案。针对坦克全电式炮控系统中存在的非线性摩擦力矩,采用状态变量法和分段线性法分析了其对坦克全电式炮控系统低速性能的影响。结合分析结果,设计了负载观测器,对系统的负载变化进行观测计算,并将观测值引入电流调节器,以补偿由于负载变化对系统造成的影响。仿真和实验表明采用负载观测器能有效减少“爬行”现象,提高系统的低速平稳性能。为改善坦克全电式炮控系统低速性能提供一种可行的设计方案。     

半实物炮控仿真系统的设计

采用半实物实时仿真的方案设计了坦克炮控仿真系统,该系统由仿真计算机、仿真控制器、炮控计算机以及部分炮控系统部件组成,可以实现静态测量、稳定状态、跟踪与调炮状况的仿真。建立了炮控系统的仿真模型,进行了仿真系统运行剖面和仿真用例的设计。在大量实车测试和理论分析的基础上建立了火炮干扰力矩仿真数据库,仿真结果与实车测试结果对比表明,对不同路面不同速度下火炮运动的仿真都达到了满意的要求,较真实地反映了坦克炮控系统的动态特性。它除可为现有炮控系统进行仿真实验外,还可成为新型炮控系统研制中进行算法研究、性能实验的仿真平台。     

电液位置系统自适应控制研究

采用二阶模型参考自适应控制方法设计位置环，一阶模型参考自适应控制方法设计速度环构成的电液位置系统，实验表明，具有较高的位置跟踪精度和低速平稳性。     

坦克炮控系统非线性建模与运动性能分析(Ⅱ)

在分析炮控系统内部非线性因素和建立炮控系统非线性数学模型的基础上,针对炮控系统的低速运动状态和高速运动状态进一步开展运动性能分析,重点对系统驱动死区、延时与振荡,低速"爬行"和高速调炮"超回"等问题以及影响该问题的非线性因素进行了理论分析和试验研究,为进一步开展炮控系统分析、设计与非线性补偿控制奠定基础.     

FPGA在坦克炮控系统中的应用研究

以某型主战坦克炮控系统逻辑电路为研究对象,以可编程逻辑器件现场可编程门阵列FPGA为硬件基础,进行了用FPGA逻辑控制功能代替炮控系统继电逻辑控制的研究,分析了坦克炮控系统逻辑电路的功能和FPGA的原理,提出了系统设计的总体方案,设计了系统硬件电路和逻辑控制软件程序,并在逻辑控制软件中加入了故障诊断功能.坦克炮控系统逻辑控制采用软件实现,在FPGA中实现继电逻辑控制功能,简化了坦克炮控系统逻辑电路,完成了坦克炮控系统逻辑电路的数字控制,系统中嵌入的故障诊断功能为系统在线故障诊断提供可能.     

交流全电炮控系统的研究与影响

指出了现装备坦克炮控系统存在的主要问题,介绍了交流全电坦克炮控系统的总体方案,分析了交流全电炮控系统对提高坦克火控系统射击精度、缩短系统反应时间等的重大影响,通过样车试验证明,交流全电炮控系统将会大大提高坦克火控系统的性能,是我国坦克炮控系统的发展方向.     

轮毂电机全速度范围无位置传感器控制研究

为提高电传动装甲车辆驱动系统的可靠性,研究车辆轮毂电机无位置传感器复合控制技术,并对速度过渡区间的切换方法进行了改进。建立了基于转矩、电流双闭环的永磁同步电机控制系统,基速上、下分别采用弱磁控制和最大转矩电流比控制策略;电机低速区采用简化的脉振高频注入法,中、高速区采用模型参考自适应法,以实现全速度范围内转子位置辨识;采用变权重加权控制切换方法,并改进算法切换过程中两种算法工作区间的选择,在保证辨识精度的同时节省了系统的软、硬件资源。仿真和试验结果表明：无位置传感器复合控制算法能够在全速度范围内准确辨识出转速和转子位置;改进后的切换方法能够保证电机在速度切换区间内实现平滑过渡,保证了电机可靠运行。     

基于L1 自适应控制的飞机操纵面故障重构

针对飞机操纵面故障及传统的模型参考自适应方法动态性能欠佳的问题,提出了一种基于L1自适应控制理论的飞翼无人机横侧向滚转角重构控制方法;该方法将操纵面故障引起的模型参数的变化视为模型不确定性,将三轴间的交联耦合处理为外部干扰;通过选择合适的自适应律和低通滤波器,使L1自适应重构控制器同时满足快速自适应性和鲁棒性;针对操纵面发生漂浮、完全损失及卡死等故障进行了仿真.仿真结果表明:控制器可使跟踪误差快速收敛且动态性能良好,所提出的重构方法可用于操纵面故障的重构控制.     

控制受限的火箭炮位置伺服系统鲁棒自适应反步控制

针对火箭炮位置伺服系统运行过程中所存在的转动惯量和负载力矩变化大,输入控制 受限等各种不确定因素,提出了一种基于动态面滤波法的自适应鲁棒位置控制器。对于模型中的 不确定参数,采用投影算法进行有效估计,利用鲁棒滑模滤波器简化控制器的设计,引入一个辅助 分析系统来对控制输入限制的影响进行有效分析,同时将辅助分析系统与反步方法结合,通过对模 型的等价变换和选择适当的Lyapunov 函数,给出系统的自适应控制器的设计方法。仿真结果表 明,该方法保证了系统的响应速度和控制精度,对参数摄动及外界负载扰动具有较强的鲁棒性。     

MRAS 的无速度传感器矢量控制系统

为了实现矢量控制系统中异步电动机转速的闭环控制和磁场定向,对基于模型参考自适应系统(model reference adaptive system,MRAS)的无速度传感器矢量控制系统进行研究。从异步电机端测量得到的电压和电流来估算电机转速,在异步电动机无速度传感器矢量控制算法中,采用电流模型和电压模型进行磁链估算,基于MRAS方法构建异步电动机转子转速辨识模型,并在Matlab/Simulink中建立了异步电动机无速度传感器矢量控制仿真系统。仿真结果表明:该系统具有良好的动静态特性和稳定性。     

简单自适应鲁棒飞行重构控制律研究

提出一种基于简单自适应控制的重构控制律设计方法，用于提高飞行重构控制系统的鲁棒性和抗干扰性。针对故障飞行控制系统，设计了一种包含一个基本控制器和一个简单自适应控制器的重构控制器。在基本控制器中，应用具有预定稳定度的线性二次型指标最优控制，以改善系统的稳定性；在简单自适应控制器中，引入并联前馈补偿器，保证故障飞行控制系统满足正实性要求，并将其转化为同时镇定问题，利用YALMIP工具箱进行了求解。以某型飞机侧向飞行控制系统为例，针对系统参数变化和承受有界干扰情况，对所提出的方法进行了仿真分析，结果表明该重构飞行控制系统在跟踪参考输入信号时具有较好的鲁棒性和较强的适应能力。     

基于气动参数辨识的飞控系统传感器故障估计

气动参数的不确定性使得飞行器表现出明显的模型时变特点,此类系统的故障诊断问题是一个难点。以无人机纵向运动为研究对象,提出一种基于气动参数辨识和迭代学习的传感器故障估计方案。将增广容积卡尔曼滤波(ACKF)算法用于气动参数估计,实现飞机模型的在线辨识。故障一旦发生,将辨识得到的气动参数用于局部包络建模,并利用迭代学习算法构造传感器故障估计器。此外,为提高故障的迭代收敛速度,提出一种基于扩张状态观测器(ESO)思想的迭代学习算法。故障仿真实验表明了所提方法的可行性和有效性。     

考虑执行机构死区的L1 自适应控制

针对执行机构存在死区,系统模型存在不确定性,飞行过程受到有界扰动的飞行器姿态控制等问题,设计了相应的L1自适应控制器.通过设计滤波器和自适应律,保证控制系统的快速自适应性和鲁棒性.考虑执行机构存在死区时控制指令的不同响应情况,推导了考虑执行机构死区的L1自适应控制系统的稳定条件.仿真结果表明:该方法能够对执行机构的死区特性进行自适应补偿,对参考指令的跟踪稳定有效,且对系统模型的不确定性和有界扰动具有强鲁棒性.     

基于低频学习的电液位置伺服系统鲁棒自适应控制

电液位置伺服系统存在高频干扰和传感器测量噪声,导致传统自适应控制参数收敛性差、性能一致性低等问题。针对这些问题,提出一种基于低频学习的鲁棒控制策略。设计低通滤波器修正电液位置伺服系统的自适应参数,将修正前后出现的残差反馈到鲁棒自适应控制中构造新型控制律,滤除自适应律中存在的高频成分,从而有效地降低参数的波动程度,达到稳定收敛的目的。通过Lyapunov稳定性理论验证了闭环系统的全局稳定性。对比实验结果表明,所提方法能够有效解决电液位置伺服系统在高频干扰和传感器测量噪声作用下的参数稳定收敛问题,同时获得了系统动态误差的渐进稳定性,实验取得了预期效果。     

三速制鱼雷自适应滑模控制研究

针对三速制鱼雷在不同速度下运动特性的变化对控制系统自适应性和鲁棒性的要求,提出一种自适应滑模控制策略。将纵向运动控制分为俯仰角控制和深度控制内外2个回路。深度控制回路采用自适应算法在线估计无法测量的攻角,俯仰角控制回路采用自适应滑模控制。在线估计不确定模型参数,并克服模型中的未建模不确定性,从而保证了三速制鱼雷在速度变化和模型参数不确定条件下的稳定性,消除了由于非零平衡态造成的深度稳态误差。仿真对比研究结果证明了该自适应滑模控制方法的有效性。