基于最优控制的航天器断续姿控系统设计方法

传统基于姿控喷管的断续姿控系统多采用经典的斜线开关线设计非线性控制律,系统设计时往往难以同时满足姿控精度、推进剂消耗、喷管开关次数等要求和约束。为进一步优化系统设计,实现各性能指标闭合,提出了基于最优控制的断续姿控系统二次型开关线控制方法,并推导得到了系统姿控精度模型。通过仿真试验对比了传统斜线开关和二次型开关控制的性能。仿真结果表明,两种方法下系统姿控精度计算模型正确,性能指标各有优劣,姿控系统设计时可依据系统约束综合考虑选取不同方案。     

基于数字变力矩的拦截器脉冲姿态控制律设计

为提高拦截器姿控系统的控制精度,在研究常值推力姿控发动机的脉冲调制方式的基础上,建立姿控发动机的脉冲推力模型,重点设计动能拦截器基于非线性开关控制的姿控发动机控制律,并通过典型角度稳定跟踪过程验证控制律.仿真结果表明:姿控系统能够稳定地高精度跟踪目标,所设计的姿控系统具有有效性.     

姿控发动机管路支架一体化设计

姿控支架采用管路与结构承力件一体化的设计理念,取消了姿控系统多个姿控发动机管路及其支架,不仅减轻了姿控系统重量,同时也保证了姿控发动机的安装精度.在综合姿控发动机舱内布局、空间尺寸及位置等因素基础上,提出不同结构和不同材料一体化设计的姿控支架方案,并对其在结构强度、刚度、流阻及工艺性方面进行了对比.结果表明,两种不同材料、结构的姿控支架方案皆能满足动力系统使用要求,但钛合金结构方案在重量、系统流阻匹配性方面更具优势.     

导弹三通道调姿设计与仿真

当导弹进入末修段飞行时,需要对俯仰、偏航、滚动三个通道进行调姿.本文介绍了末修段姿控系统的组成及控制原理,以及三通道调姿设计和姿控系统的数学模型.最后,用Matlab进行了末修段姿控系统六自由度半实物仿真试验,验证了数学仿真的正确性,证明了方法的有效性.     

姿控直接力技术研究

姿控直接力技术在反导导弹中得到了广泛的应用.把导弹气动力与姿控直接力的复合控制系统进行解耦,分解为气动力控制子系统和姿态直接力控制子系统.并提出了一种何时启动直接力的控制方案,设计了一种姿控发动机空间点火方位的方案.     

模糊滑模控制在数字式导弹姿态控制系统中的应用

随着数字计算机的发展，数字式控制器已成功地应用于导弹姿态控制系统中。文中针对数字式导弹姿态控制系统，将模糊控制与传统的滑模控制相结合，提出了一种姿态控制系统的离散变结构控制方法，并设计了变结构控制律。该方法在实现姿态控制系统鲁棒控制的同时，还有效地抑制了抖振现象。仿真结果验证了方法的有效性。     

姿控导弹非线性稳定性的分叉分析

应用分叉理论研究了某姿控导弹非线性动力学系统的全局稳定性,给出了导弹动力学系统的数学模型,对导弹开环和闭环纵向稳定性进行了计算分析.沿某典型弹道对该导弹的全局非线性稳定性进行了分析和评估,给出了导弹能够稳定飞行的指令范围和平衡点及其稳定性随姿控指令的变化.研究结果表明,导弹闭环系统的稳定性是令人满意的,但在低空姿态角对舵偏角过于敏感,可能导致飞行中出现小幅振荡现象.     

数字式姿态控制系统的离散变结构控制

随着数字计算机的发展，数字式控制器已成功地应用于导弹姿态控制系统当中。文中针对数字式导弹姿态控制系统，通过对离散变结构控制的研究，提出了一种姿态控制系统的离散变结构控制方法，设计了变结构控制律。该变结构控制律在实现姿态控制系统鲁棒控制的同时，有效地抑制了传统变结构控制的抖振现象。仿真结果验证了文中方法的有效性。     

导弹解耦控制方法综述

本文主要介绍近几年国内外应用于导弹控制系统解耦的各种方法,论述了基于现代控制理论的解耦控制方法如:动态逆、神经网络、滑模变结构、鲁棒控制等。对这些方法的优点与局限性进行了简要的总结。最后对这些解耦方法在导弹控制系统中的应用前景进行了展望。     

基于定性与定量方法集成的电路故障模式仿真

针对导弹测发控系统在导弹武器系统的重要地位与故障多发性特点,考虑到定性、定量方法各自的优缺点以及测发控系统控制电路主要组成,将定性推理与定量分析方法集成应用于电路故障模式仿真,给出了集成仿真算法步骤,对集成仿真平台总体框架进行设计,并给出了系统的模块化设计以及软件实现方法,从而为准确、有效地实现导弹测发控系统故障模式分析提供方法.     

基于随机鲁棒优化的导弹姿态控制系统设计

针对多目标优化算法设计的控制系统鲁棒性不强的问题,基于随机鲁棒方法设计了导弹姿态控制系统参数,并进行了对比仿真验证。在确定姿态控制系统结构基础上,根据系统对快速性和稳定性的要求,提出一个包含系统稳定性、时域指标和频域指标项的指标体系。在此基础上,通过对各指标或各指标的不满足概率适当加权,分别为粒子群优化算法和随机鲁棒方法定义适应度函数,并在参数取值区间内对待定控制参数进行寻优,从而实现姿态控制系统参数的优化整定。蒙特卡洛仿真实验表明了随机鲁棒方法用于鲁棒控制系统设计的有效性。     

数字式导弹姿态控制系统的变结构控制

针对数字式导弹姿态控制系统,通过对离散变结构控制的研究,提出了一种姿态控制系统的离散变结构控制方法,设计了变结构控制律。该变结构控制律在实现姿态控制系统鲁棒控制的同时,有效地抑制了传统变结构控制的抖振现象。仿真结果验证了本文方法的有效性。     

模糊控制在飞航导弹自动控制系统中的应用

研究模糊控制在飞航导弹自动控制系统中的应用，首先对自动控制系统的整体结构进行分析，然后在导弹姿态控制回路中应用模糊控制理论设计模糊控制器，用于对导弹姿态运动实施控制，进而设计仿真模型，通过仿真实验展示该控制器良好的品质，验证设计的正确性及将模糊控制理论应用于飞航导弹自动控制中的可行性和有效性，为模糊控制与导弹传统控制及其它非线性控制理论相结合，以进一步提高导弹控制系统性能奠定基础。     

低速滚转弹道导弹运动模型及变结构姿态控制系统设计

滚转是弹道导弹的一种新的突防手段,在主动段进行滚动飞行,可以减少强激光照射的驻留时间,有效对抗激光反导。导弹滚转会导致控制耦合、惯性耦合和气动耦合,特别由于采用力矢量合成的操纵方式,俯仰和偏航运动不能独立处理。介绍了滚转弹道导弹的推力矢量控制方式和运动模型,设计了一种具有鲁棒性能的变结构姿态控制系统,得到了有益的结论。     

弹载CAN总线网络控制系统调度算法研究

介绍了基于CAN总线的弹载网络控制系统，并依据CAN总线自身的非破坏性位仲裁机制和控制网络传输消息的特点，利用CAN总线ID数据段，将静态调度算法DM和EDF调度算法结合起来，设计了适合弹载控制网络的总线调度算法。经实验验证该调度算法满足了控制网络对实时性的要求，网络运行稳定可靠。     

高速旋转弹的姿态控制系统设计

为了解决高速旋转弹姿态控制的难题,设计了一种基于滑动质量块姿态控制系统。从高速旋转弹姿态特点分析出发,建立了姿态动力学方程。根据时间尺度对其姿态回路进行了时标分离,将其分为内外两个回路,分别进行了控制系统设计。外环设计了含有跟踪误差及其积分函数的滑模控制器,内环则采用了依赖于状态的黎卡提方程(SDRE)的最优控制器。仿真结果表明,该控制系统能快速有效地实现对弹体姿态控制,可为实际工程应用提供必要的借鉴。     

基于动态逆的复合控制导弹H∞最优输出跟踪控制

针对姿控式直接力/气动力复合控制导弹,提出一种基于动态逆的H_∞最优输出跟踪控制方法。该方法考虑了复合控制导弹的非线性因素,将动态逆回路作为控制系统的内环以抵消系统的非线性因素,同时考虑系统实际存在的参数不确定性以及外部干扰,将鲁棒控制器作为外环以提高整个系统的鲁棒性。其中鲁棒控制器将传统的H_∞控制与最优输出跟踪控制相结合,既能有效地抑制干扰,降低系统对参数摄动的敏感程度,又能提高系统的跟踪性能。仿真结果表明,复合控制系统具有较强的抗干扰能力,在保证系统稳定的同时,也达到满意的控制效果。针对姿控式直接力/气动力复合控制导弹,提出一种基于动态逆的H_∞最优输出跟踪控制方法。该方法考虑了复合控制导弹的非线性因素,将动态逆回路作为控制系统的内环以抵消系统的非线性因素,同时考虑系统实际存在的参数不确定性以及外部干扰,将鲁棒控制器作为外环以提高整个系统的鲁棒性。其中鲁棒控制器将传统的H_∞控制与最优输出跟踪控制相结合,既能有效地抑制干扰,降低系统对参数摄动的敏感程度,又能提高系统的跟踪性能。仿真结果表明,复合控制系统具有较强的抗干扰能力,在保证系统稳定的同时,也达到满意的控制效果。     

直接力气动力导弹复合鲁棒控制系统设计

以大气层内防空导弹短周期小扰动运动为数学模型,应用复合控制双通道设计方案,解决通道耦合问题;为使模型扰动误差在可控范围内,内闭环采用线性二次最优控制;为提高系统鲁棒性能,外闭环采用乘型不确定型混合灵敏度鲁棒控制;结合寻的制导方式提出了直接力环节开机控制策略;最后仿真说明了该系统具有一定解耦能力和鲁棒性,能够有效减小动态...     

超声速巡航导弹速度控制系统设计

为解决超声速巡航导弹速度控制系统存在的参数时变、不确定干扰问题,设计了一种反演鲁棒控制律。在巡航导弹的动力学模型中考虑固体冲压发动机的工作特性,分析并建立了超声速巡航导弹速度控制系统数学模型; 采用反演算法推导了虚拟期望推力值,并基于Lyapunov理论设计了具有鲁棒性能的速度控制律。以某超声速巡航导弹为例,设计反演鲁棒控制律,并与传统PID控制进行对比分析,仿真结果表明,速度控制系统能够快速、准确地跟踪速度指令且具有较强的鲁棒性。     

连续滑模控制弹道导弹的气动伺服弹性稳定

弹道导弹的弹性振动信号通过敏感元件馈入姿态控制系统,影响控制系统的工作,通常借助于相位稳定或增益稳定技术保证弹性振动的稳定.采用对外扰及未建模动态具有良好抑制作用的滑模变结构控制,必须解决它与滤波网络相匹配的问题.