质量矩拦截弹的非线性预测控制器设计

文中以所建立的质量矩拦截弹数学模型为基础,通过对模型合理的简化,得到一个耦合的非线性动力学系统,考虑到系统的鲁棒性要求和三个滑块的协调控制问题,利用非线性预测控制设计了姿态控制系统.考虑到系统的不确定性,对系统的鲁棒性进行了分析.仿真结果证明了这种方法的有效性.     

质量矩控制导弹制导控制系统的仿真研究

对质量矩控制导弹的制导控制系统进行了仿真分析.首先, 给出质量矩控制导弹的仿真模型; 其次, 对质量矩控制导弹的制导控制系统进行分析; 最后, 通过仿真对质量矩控制导弹的拦截精度进行简要分析.     

基于动态逆非线性干扰观测器的BTT导弹自动驾驶仪设计

在时间尺度分离法的基础上，建立了BTT导弹分层控制模型。针对导弹气动参数的不确定性及外界干扰对导弹控制性能的影响，利用非线性干扰观测器对干扰的逼近特性，结合动态逆控制设计了非线性导弹自动驾驶仪，并基于Lyapunov方法，给出了整个系统的稳定性证明。仿真结果表明，设计的控制方案增强了系统的抗干扰能力，保证系统具有良好的鲁棒性。     

质量矩拦截弹变质心执行机构运动分析

质量矩拦截弹通过驱动变质心执行机构改变导弹质心,进而改变其姿态角,从而实现对拦截弹的机动控制.文中从质量矩拦截弹的动力学问题入手,建立了非线性动力学模型,并对变质心执行机构运动情况进行了理论分析及仿真研究,分析研究了引入变质心执行机构对拦截弹带来的转动惯量、力矩和状态耦合的影响情况,对影响拦截弹快速响应以及耦合特性的主要因素进行了分析,并进行仿真验证,为研究质量矩拦截弹的控制律和实际应用打下基础.     

基于质量矩控制机理的导弹飞行姿态变化的研究

导弹质量矩机动控制通过改变导弹的质心,利用气动配平力矩改变弹体飞行姿态和攻角,从而实现导弹机动控制.在导弹高速飞行时,它克服了气动舵控制方案存在着舵面烧蚀及控制效率降低等弊端.本文详细推导了基于变质心控制导弹的非线性动力学方程,深入分析导弹在纵向平面内姿态变化情况,并研究了由于导弹质心移动引起弹体姿态角变化的两个重要因素,指出针对不旋转弹体的控制策略,为进一步设计导弹控制系统奠定基础.     

基于自适应模糊神经网络的反舰导弹非线性控制算法

提出了一种综合运用动态逆、模糊神经网络和滑模控制的非线性控制方法.首先运用动态逆理论对非线性系统进行近似线性化,利用具有在线学习能力的模糊神经网络来抵消系统的误差,建立了基于自适应模糊神经网络的控制结构,根据李雅普洛夫稳定理论导出了网络权值的自适应调整规则,用滑模控制和鲁棒控制分量保证了系统的鲁棒性.并将该非线性控制算法用于某型侧滑转弯导弹的控制系统设计.仿真结果表明,这种方法能有效消除扰动的影响,提高导弹过载控制系统响应的精度.     

质量矩导弹的敏捷性分析

对质量矩导弹的敏捷性进行了理论和仿真研究, 将质量矩导弹的过载响应时间与气动舵和直接力控制进行了分析和比较, 研究影响其敏捷性的因素.最后, 简要分析了稳定控制系统设计.     

机动目标拦截含攻击角约束的新型滑模制导律

针对导弹带有攻击角约束的机动目标拦截问题,结合积分滑模和全局滑模控制方法的优点,设计了一种全新的导弹滑模制导律（SMGL）。在纵向平面内建立考虑攻击角约束的弹目相对运动方程。采用一种新的非线性饱和函数来构造积分滑模面中的积分项,提出了一种新型的非线性全局积分滑模控制方法,解决了传统积分滑模控制中系统暂态性能恶化的问题,降低了系统的稳态误差,保证导弹在有限时间内以更理想的攻击角命中目标,同时使导弹在整个拦截过程中具有很强的鲁棒性。采用动态面控制方法设计了考虑攻击角约束和自动驾驶仪动态特性的导弹全局非线性积分SMGL,基于Lyapunov稳定性准则证明了闭环系统所有状态最终一致有界。与传统线性积分SMGL和偏置比例导引律进行仿真对比,仿真结果验证了全局非线性积分SMGL的有效性和优越性。     

非线性PID控制在导弹电动舵机系统中的应用

运用非线性控制理论设计了一种电动舵机系统的非线性PID控制器.主要用于提高导弹在飞行过程中电动舵机系统在存在外部干扰时的性能.对电动舵机进行了分类,分别建立了其对应的数学模型并进行了仿真.仿真结果表明,与传统的PID控制相比,该控制算法具有较好的动态性能,且在外部扰动情况下具有较强的鲁棒性.     

旋转质量矩弹头双环滑模变结构姿态控制

为解决质量矩弹头的复杂非线性控制问题,把质量块运动引起的转动惯量的变化和惯性力矩作为参数不确定性因素,考虑了气动力矩参数的变化,提出了基于时间尺度分离的两环变结构姿态控制,设计了含有跟踪误差及其积分函数的滑动超平面,基于李雅普洛夫函数证明了能达阶段的收敛性,分析了闭环系统的稳定性.仿真结果表明,该控制策略具有很好的快速性、稳定性,对上述3种不确定性具有一定的鲁棒性.     

基于时间次优补偿的齿隙非线性系统的切换控制

以伺服系统为研究对象,提出了ー种针对齿隙非线性的切换控制方法。在正常情况下采取线性控制,而在齿隙期间则采用基于时变滑模平面的时间次优控制;给出了ー种监督控制机制,使系统能够选择合适时机由线性控制切换至时间次优滑模控制,保证整个系统为有界输入有界输出（BIBO)稳定。理论分析和仿真研究表明.:该方案能够有效地消除由齿隙引起的冲击干扰,同时提高了控制器的鲁棒性。     

基于神经网络的控制力矩陀螺自抗扰解耦控制

针对Model750控制力矩陀螺(control moment gyroscope,CMG)的耦合及扰动问题,提出一种基于径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络逆系统和线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)的控制力矩陀螺复合解耦控制方法。利用神经网络的非线性逼近能力构建逆系统并与原系统串接,将原系统解耦成2个等效的伪线性子系统;采用线性扩张状态观测器估计等效系统的残余耦合项和扰动项加以补偿,并与比例微分(proportion differentiation,PD)控制器形成闭环以提高系统的动态控制性能。对提出的控制方法与PID-RBF逆控制方法进行仿真对比,结果表明:该方法可有效实现Model750系统的解耦,具有更好的动态控制性能和鲁棒性。     

时变滑模变结构与智能模糊结合的非线性系统控制

时变滑模变结构与智能模糊结合的非线性系统控制,先采用时变滑模变结构控制,通过设计动态滑模面,系统的任意初始状态一开始就处于系统的滑模面上,使系统对内部参数变化和外部干扰均具有全局鲁棒性.然后设计智能模糊控制器,使整个系统的鲁棒性在线调整,不仅增强了全局抗干扰能力,而且有效消除系统的抖振现象.     

一种新的神经网络自适应逆飞行控制

针对非线性控制提出一套较理想的解决方案。在动态逆控制的基础上,利用神经网络的在线学习能力建立自适应控制结构,结合滑模控制的较强的鲁棒性和瞬态性,两次互补性地补偿误差,从而提高动态逆控制的鲁棒性,解决建模精度不高的问题。仿真结果表明这种方法对高性能无人机飞行控制设计研究具有一定理论指导意义和应用价值。     

电液伺服系统的模型跟随控制研究

在分析电液伺服系统建模过程中非线性因素的基础上,研究比较了模型跟随控制与普通闭环反馈控制的鲁棒性差异,设计了针对系统液压阻尼参数扰动下的模型跟随控制,通过仿真计算验证了该控制策略对参数扰动表现出更强的鲁棒性。     

无人机倾斜转弯非线性飞行控制系统设计

研究无人机(UAV)的倾斜转弯(BTT)飞行控制系统的设计方法，解决UAV高机动倾斜转弯飞行时运动强烈耦合、气动特性强非线性和参数非定常性等特性带来的飞行控制系统设计难题。采用线性二次型最优调节规律对UAV非线性运动零动态系统进行增稳调节；运用非线性控制系统中精确反馈线性化方法对UAV非线性系统进行线性化处理；运用滑模变结构控制方法设计了UAV的BTT控制规律，得到由增稳最优调节规律和滑模变结构控制规律构成的UAV的BTT非线性鲁棒飞行控制系统。基于无人机六自由度非线性动力学模型，进行BTT非线性飞行控制系统数字仿真，仿真结果表明：该控制系统即使在扰动条件下也能达到满意的控制品质，控制糸统的鲁棒性和控制精度能满足UAV高机动倾斜转弯飞行时的控制要求。     

动态面滑模控制在大型液压起竖系统中的应用研究

针对大型液压起竖系统中的非对称液压缸建模问题,对系统负载流量和负载压力进行了重新定义,推导建立了起竖系统的非线性模型。为克服系统非线性和不确定性对起竖过程控制的影响,引入滑模控制和动态面控制,提出采用一种基于动态面滑模的控制策略,并给出了控制律。仿真结果表明,与PID控制、一般滑模控制相比,该控制方法有较强的抗干扰能力和良好的跟踪性能,提高了起竖过程的鲁棒性和稳定性。     

防空火箭炮递阶控制策略设计

针对防空火箭炮运行时负载与参数大范围变化的特点,结合递阶控制理论,设计一种两层改进型递阶控制策略。其中,决策级根据火箭炮的运行状态计算实时转动惯量,实时控制级采用二阶滑模控制器,能在满足系统指标的前提下平滑控制输入曲线、有效抑制系统参数摄动与外部干扰。计算机仿真和实验表明,使用该控制策略,系统具有较好的鲁棒性与动态响应性能。