基于Simulink仿真的某飞行器控制系统稳定回路参数优化

通过对自动驾驶仪的阻尼回路构建Simulink仿真优化模型,依据所设计的控制系统的性能指标要求,对阻尼回路校正网络的待定参数进行优化,使优化后的系统在所选择的特征气动点弹道上完全满足性能指标的要求,得到理想的待定参数的优化值.最后将优化值代入所有四个特征点,并画出其频率特性曲线,证明了优化后的结果对四个特征点都满足要求.     

具有直接侧向力的拦截导弹鲁棒跟踪控制

针对大气层内拦截导弹直接侧向力与气动力复合控制系统的设计问题,提出了基于鲁棒跟踪控制的复合控制策略,该策略利用直接侧向力控制快速跟踪指令过载,利用气动控制补偿导弹的气动阻尼力矩和气动静稳定力矩.根据过载指令设计过载回路鲁棒跟踪控制,给出期望的角速度,设计角速度回路,利用气动控制补偿模型已知部分,并设计直接侧向力鲁棒跟踪控制器跟踪期望角速度.仿真结果表明,依靠所给出的复合控制策略,可以有效抑制外部干扰和模型不确定性的影响,显著加快拦截导弹的过载响应速度.     

导弹阻尼回路设计

一般导弹都是欠阻尼的.文中针对某反坦克导弹这一特性设计了阻尼回路,主要设计了校正网络的时间常数和增益系数.通过设计导弹的阻尼回路,把欠阻尼的自然弹体改造成具有适当阻尼系数的弹体,从而使飞行过程中弹体摆动减小,增加制导可靠性.通过数字仿真计算表明了设计阻尼回路后,弹体摆动减小,命中精度满足要求.     

磁悬浮列车跟踪竖曲线的扰动因素分析

针对磁悬浮列车的竖曲线跟踪问题,建立单点磁悬浮轨道跟踪模型。分析磁悬浮列车通过竖曲线时存在的扰动因素,并研究这些扰动因素对悬浮系统跟踪能力的影响。采用状态反馈控制方法,通过仿真对单点模型通过竖曲线的动态特性进行研究。仿真结果与实际悬浮列车在跟踪竖曲线轨道时的动态特性相吻合。该分析可为设计和改进悬浮控制系统提供参考。     

战术导弹三回路过载驾驶仪时频特性分析

基于小扰动线性化的纵向弹体控制模型,研究了三回路驾驶仪及其新弹体的结构、快速性、鲁棒性以及对静不稳定弹体的增稳能力,建立并分析了驾驶仪的无量纲模型,针对三回路驾驶仪提出了一种新的设计思路。研究结果表明:阻尼回路新弹体增稳能力和鲁棒性较弱;增稳回路新弹体具有良好的鲁棒性和增稳能力但响应速度较慢;三回路驾驶仪通过设计一个远离开环弹体频率的一阶主导极点和一对阻尼合适的高频极点,使系统具备较好的快速性、稳定性和鲁棒性。     

仿真转台频率响应指标的确定方法研究

仿真转台是导弹半实物仿真的关键设备之一.文中研究了转台自然频率、带宽频率和双十指标频带的定义与相互转换关系.通过计算分析不同动态频率响应的转台对导弹控制系统阻尼回路和位置回路时域和频域指标的影响,得出了确定根据导弹阻尼回路穿越频率来确定转台动态频率响应指标的这一基本原则,并建议转台双十指标频带应为导弹阻尼回路穿越频率的3倍左右.     

考虑滚仰导引头寄生回路的旋转导弹驾驶仪稳定性设计

针对滚仰导引头寄生回路对旋转导弹动态稳定性影响的问题,建立滚仰导引头隔离度模型和旋转导弹的数学方程,推导分析导弹弹体旋转运动对控制系统的交叉耦合效应,研究自动驾驶仪增益系数与期望频率或阻尼的关系,解析出旋转导弹动态稳定性的充要条件。采用数学仿真方法分析不同条件下的旋转导弹动态稳定性,并得到旋转导弹稳定性与滚仰导引头隔离度的幅值、滚转率和自动驾驶仪设计等指标之间的定量关系。结果表明,旋转导弹自动驾驶仪设计频率的稳定区域与非旋转导弹相比明显变小,低旋转速度有利于减小滚仰导引头寄生回路对旋转导弹稳定性的影响。     

采用弹体追踪导引律的旋转弹锥形运动稳定性

针对旋转弹采用捷联导引头和弹体追踪导引律时可能导致锥形运动失稳的问题，推导了捷联导引头在非旋转弹体坐标系下的动力学模型，建立了复数形式的弹体追踪制导控制系统数学模型；在不同弹体转速及阻尼回路增益情况下，分别考虑导引头响应延迟和陀螺标度因数误差，分析了上述制导控制系统的稳定性，并使用数值方法求得使其稳定的特征参数取值范围。研究结果表明：导引头延迟角越大，使系统稳定的制导回路增益上限越小；陀螺标度因数误差系数大于1时，使系统稳定的制导回路增益上限会变大，当陀螺标度因数误差系数小于1时，使系统稳定的制导回路增益稳定上限会变小。     

倾转旋翼机横侧向飞行控制系统设计的线性模型跟随方法

文中针对倾转旋翼机横侧向飞行控制系统的耦合问题,应用线性模型跟随法进行控制器的设计.该方法不需要对横侧向运动进行解耦运算,可直接对飞行控制系统进行设计.首先给出一个希望的特征模型,然后通过设计控制u,使控制系统的特性跟随模型系统的特性.最后将该方法应用到一个倾转旋翼机的飞行控制系统的设计中,仿真验证了控制器的有效性.     

分数Maxwell黏弹性胶体阻尼缓冲器振荡流模型研究

针对黏弹性胶体在阻尼缓冲器中流动时黏弹性较强,用于模拟和研究阻尼缓冲器间隙流和孔隙流的振荡流模型较少的问题,提出了一种含准态特性参数用于研究黏弹性胶体阻尼缓冲器振荡流的分数Maxwell模型。根据黏弹性胶体阻尼缓冲器受力时周期往复运动的实际工况,简化黏弹性胶体在阻尼缓冲器阻尼孔和节流间隙中的振荡流动过程,设定振荡流初始和边界条件,采用有限差分法求得了分数Maxwell模型的数值解。通过与牛顿流体模型进行比较,数值模拟了分数Maxwell模型在不同振荡频率下的流速分布及各参数对应力-应变率曲线的影响。数值模拟与实验结果表明：分数Maxwell模型非线性和频率依赖性较牛顿流体模型强;不同参数下,分数Maxwell模型应力-应变率曲线均呈椭圆形,而牛顿流体模型应力-应变率曲线呈直线;随着分数阶指数α、β和准态特性无量纲系数η的增加,分数Maxwell模型的应力-应变率曲线椭圆长轴沿逆时针旋转;所提出的分数Maxwell模型可有效预测黏弹性胶体阻尼缓冲器滞回曲线的形状及变化趋势,且相对于实验结果能量吸收率平均误差为3.60%.     

基于惯性系下陀螺误差在线估计修正的惯性与星光组合导航方法

传统惯性与星光组合通常需要将惯性系下的星光姿态信息转换到导航坐标系进而与惯性导航系统进行姿态组合,由于姿态信息转换过程中通常需要引入地理位置信息实现转换,从而不可避免地引入转换误差,无法充分发挥高精度星光姿态信息对惯性导航误差的修正作用。考虑到陀螺原始输出信息和星光姿态信息均能直接在惯性参考坐标系下测量获得,设计了一种基于惯性系下陀螺误差在线估计修正的惯性与星光组合导航方案。通过建立基于惯性系下陀螺误差估计修正的惯性与星光组合导航数学模型,直接在惯性系下对陀螺漂移误差进行在线开环跟踪估计;通过对陀螺误差实时修正,能够有效减小由于陀螺漂移所带来的惯性导航系统解算误差。仿真结果表明,该方案能够有效估计出陀螺的漂移误差,进而有效提高了惯性导航系统精度。     

一种星敏感器与捷联惯导高精度安装误差标定方法

针对高精度标校星敏感器和捷联惯导之间安装误差问题，捷联惯导和星敏感器均能输出相对惯性空间四元数的特点，提出了一种基于误差四元数与角速度测量值的算法，建立星敏感器和捷联惯导的安装误差模型和系统观测模型．采用“粗校准＋精校准”的两次估计滤波方法，最终达到提高姿态确定精度的目的。仿真结果证明了该方法的有效性和可行性。     

弹道导弹捷联惯导/卫星系统/天文系统组合导航研究

捷联惯导/卫星系统/天文系统(SINS/GNSS/CNS)实现了优势互补,是提高弹道导弹命中精度的一种重要导航方法.设计基于UD-UKF滤波的组合导航系统无重置联邦滤波器,在发射惯性坐标系下建立sINS/GNSs/CNs组合导航的数学模型,对比分析SINS/CNS、SINS/GNSS及SINS/GNSS/CNS对惯导参...     

基于水下地形匹配大姿态误差角捷联惯导系统误差估计方法

传统的基于线性滤波的误差估计方法常采用基于咖角法的捷联惯导系统（SINS）线性误差模型,但当姿态误差角较大时,估计效果不稳定且精度较差。为此,提出了基于无迹卡尔曼滤波（UKF）的误差估计方法。通过建立水下地形匹配辅助导航系统非线性误差模型,以地形匹配和深度压力传感器测量的位置信息和深度作为量测量,设计了扩展状态UKF滤波器,在大姿态误差角下仿真研究了其估计效果。结果表明,在大姿态误差角下,本文所提出的方法可行且具有较好的估计效果,为匹配区内修正捷联惯导系统导航误差提供了参考。     

基于滑模变结构的无人直升机着舰控制研究

针对无人直升机着舰的特殊性,克服系统摄动、未建模动态及大气紊流的影响,提高舰载无人直升机着 舰的安全性和精度,基于滑模控制的方法分别设计了着舰控制系统的轨迹跟踪控制律和姿态控制律。采用基于输出 有界的twisting 控制器,通过轨迹跟踪算法保证生成有界的期望姿态角和总距;姿态部分采用小扰动线性化后的姿 态回路控制方程,设计了模型参考自适应滑模控制器,通过自适应项抵消外界干扰造成的误差,利用Lyapunov 稳定 性理论证明了系统的稳定性和跟踪误差收敛;通过仿真进行了实验验证。验证结果表明：所设计的控制器能够满足 无人直升机抗扰动和模型参数摄动的要求,并且设计方法简单,鲁棒性强,易于工程实现。     

差分GPS/SINS超紧组合在线标定与误差补偿方案设计

为了进一步提高GPS/SINS超紧组合系统的导航和误差标定精度,设计了一种基于载波相位差分的GPS/SINS超紧组合导航系统方案。一方面,超紧组合通过SINS对GPS跟踪环路的辅助,可以降低载波环路噪声带宽,减小码相关间隔,提高载波环和码环的跟踪精度;另一方面,载波相位提供高精度量测信息作为组合导航观测量,能够准确标定和补偿IMU常值误差,进一步提高了组合系统的导航精度。     

捷联惯导摇摆基座自对准中圆锥误差补偿算法

针对捷联惯导系统（SINS）在摇摆基座上的自对准误差,提出了减小圆锥误差、提高自对准精度的具体圆锥误差补偿算法。分析比较了四元数四阶龙格-库塔算法、等效转动矢量的二子样、三子样等圆锥误差补偿算法及其理论补偿效果。结合仿真和实验结果得出：自对准误差随算法子样数的增大而降低,子样数增加1,北向对准误差减小近1倍,姿态角的离散度降低;随摇摆幅度的增大和频率的提高,三子样补偿算法的自对准精度接近稳定;综合考虑采样频率、子样数、计算量和对准精度要求,选择三子样圆锥误差补偿算法可以满足SINS摇摆基座下的自对准要求。     

弹道导弹轨迹发生器的设计

用于捷联惯导的弹道导弹轨迹发生器设计,包括动力学方程的建立和发射点惯性坐标系下的轨迹参数确定.后者又包含发射点惯性系下速度、位置、姿态角、比力速据及角速度的确定.针对误差公式推导复杂的特点,用导航仿真对其输出的角速率和比力值进行精度估计,验证了该设计的正确性.     

近程导弹初始姿态调整回路设计

根据捷联惯导系统坐标变换原理,建立了近程导弹初始段姿态调整回路数学模型,并运用六自由度刚体弹道进行了弹道仿真.结果表明,初始段姿态调整回路能够保证导弹在较大的初始姿态散布和初始段弹道倾角迅速下降的条件下,以较高的精度在短时间内完成三个通道的姿态调整.     

舰载武器捷联惯导系统初始对准方法研究

摇摆运动及杆臂效应误差是影响舰载武器系统对准精度的主要因素。基于舰载武器特点，建立了捷联惯导系统（SINS）在摇摆基座下的误差模型，详细分析了一种舰载武器的自主式初始对准方案，在传统反求杆臂长度补偿杆臂效应方法的基础上，提出了一种新的补偿杆臂效应的方法．并通过仿真验证表明，该方法比传统的杆臂长度补偿法具有更高的精度，研究结果可为舰载武器对准方案的选择与设计提供理论依据。