制导弹药六自由度运动的Simulink建模仿真

利用数字仿真方法验证制导控制系统是现代导弹设计的重要手段,也是后续控制系统六自由度半实物仿真的基础。以某型制导增程弹药为背景,在Matlab/Simulink环境下构建其六自由度弹道仿真模型。将设计好的制导控制算法嵌入六自由度弹道模型中进行验证,仿真结果表明了此快速仿真架构的正确性和制导、控制方案的可行性。     

数字式液压操纵系统性能研究

该文介绍了一种新型的数字式液压操纵系统,系统采用并联方案,以高速电磁阀为先导控制级,通过双节流阀进行操纵系统的压力、流量控制.实现了液压操纵系统的数字化控制,达到了很好的控制精度.     

重型越野车辆离合器自动操纵系统的设计

基于对重型越野车辆离合器工作特性及气助力液压操纵结构的分析,设计了一套离合器自动操纵系统。实现离合器的自动分离、接合和保持的功能需求。该系统同时保留离合器的手动应急操纵功能,从而保证重型越野车辆的战场生存能力。利用协同优化方法对该自动操纵机构的核心部件——操纵油缸进行设计。为获取所设计的自动离合器操纵系统的特性,设计台架试验,进行分离、接合、定点控制等试验。试验结果表明,该离合器自动操纵系统响应速度和控制精度均满足使用要求,为进行自动换挡系统中的离合器起步和换挡控制策略的研究奠定了良好的基础。     

基于滑模方法的自适应一体化导引与控制律设计

研究了寻的导弹的导引控制一体化设计问题。建立了俯仰通道的一体化导引与控制系统模型,并利用非线性状态变换将模型转化为标准形式;为处理系统中存在的非匹配未知有界不确定性,采用滑模控制方法设计了自适应的非线性一体化导引与控制律,该反馈控制律不但可以保证导弹精确命中目标,而且能保证导弹自身姿态的稳定性。导弹的六自由度非线性数值仿真结果验证了所提的导引控制一体化设计策略的正确性和可行性。     

潜艇液压舵机模糊逻辑控制方法

根据潜艇液压舵机系统的组成,分析了不同舵型、转舵机构和舵机液压控制系统的优缺点以及适用范围。建立了泵控式舵机控制系统转舵机构、变量泵排量控制系统、操舵控制系统以及舵面水动力干扰的模型;提出了模糊逻辑液压舵机参数调整方法,并进行了变量泵排量控制系统和操舵系统的仿真分析;由于系统中的参数不确定性和负载干扰,对参数变化以及负载干扰引起的性能影响进行了仿真分析;通过与PID控制进行对比分析,证明了设计的模糊逻辑控制算法的精度和速度。     

基于AMESim与Matlab／Simulink的汽车ESP液压电磁阀动态响应联合仿真研究

为研究ESP液压控制系统的电磁阀在系统增减压时的动态响应及其主要参数对控制效果的影响，基于AMESim建立了ESP液压系统模型，运用Matlab／Simulink对系统中的电磁阀进行控制，仿真结果表明，电磁阀频率和PWM占空比都会影响电磁阀的响应，为ESP液压控制系统的设计和匹配提供了依据。     

制导与控制系统的H∞控制器设计

叙述了导弹制导与控制系统Ｈ∞控制器的设计实例。简化线性时不变模型和六自由度非线性时变模型的领导具表明；在不发迹系统其他元器件的情况下，与采用比地引放大器相比较，采用Ｈ∞控制器的制地与控制系统可以达到更好的性能和鲁棒性。     

基于模型跟踪的非线性BTT导弹自动驾驶仪设计

针对时变线性多变量ＢＴＴ导弹模型跟踪控制系统,提出一种参考模型设计新方法。设计了非线性ＢＴＴ导弹自动驾驶仪。该方法基于导弹动力学系数的名义值,故适合于控制导弹作全空域飞行。通过六自由度仿真进一步验证了本文方法的正确与有效。     

基于RBF神经网络的空空导弹控制器设计

应用倾斜转弯（Bank to Turn，BTT）及推力矢量控（Thrust Vector Control．TVC）技术设计并建立了空空导弹六自由度模型。在此基础上考虑气动参数变化和建模不确定性引起的误差对导弹控制系统的影响，为消除误差影响，引入RBF神经网络分别对快慢回路进行补偿，利用李亚普诺夫（Lyapunov）稳定性定理推导了神经网络权值、中心及带宽的自适应规律，并证明了闭环系统的稳定性。通过对某型空空导弹大机动仿真研究，结果表明RBF神经网络自适应控制方法补偿作用显著，不仅改善了控制系统的动态性能，而且使系统具有良好的抗干扰和容错能力。     

考虑攻击角约束和输入饱和的制导控制一体化设计

针对攻击角度约束和执行机构因物理约束导致控制输入饱和的问题,提出了一种带攻击角度约束和输入饱和的制导控制一体化设计方法。建立了带攻击角度约束的制导控制一体化三通道独立设计模型,采用扩张状态观测器估计和补偿模型误差和通道间的耦合关系。在此基础上,采用终端滑模控制和反演控制,对制导控制系统进行一体化设计,并引入Nussbaum函数和一个辅助系统处理输入饱和问题。通过导弹六自由度仿真验证了所提制导控制一体化算法的有效性,制导精度和角度约束精度比现有制导控制一体化算法更高,且制导控制效果更好。     

机器鱼高精度实时反馈控制系统

为实现高速和精确的速度控制,设计一种机器鱼高精度实时反馈控制系统。研究仿生机器鱼的推进速度与鱼尾的摆动频率、幅度的关系,以FPGA为主控芯片,完成机器鱼3自由度舵机的控制和实时状态反馈,并与PC决策系统交换数据;将视觉系统采集处理得到的机器鱼实际前进速度作为反馈,与目标速度作差构成闭环,利用PID算法通过控制3自由度舵机的摆动频率和幅度精确控制机器鱼速度,并通过实验得出速度控制曲线和误差曲线。实验结果表明,该系统能完成机器鱼高精度、高稳定度的速度控制。     

可移动六自由度并联机构的位姿参数辨识及误差分析

针对可移动的空间六自由度并联机构的位姿辨识问题,通过测量多种位姿状态下运动平台上任意一个测量点的绝对坐标,构建运动学方程组并进行优化求解,实现了未知方位的并联机构位姿参数辨识以及测量点在动系中的坐标辨识,再根据测量点的目标位置,求解出各驱动杆的调整量,从而实现并联机构位姿的运动控制。采用Trust-Region Dogleg优化算法实现了冗余方程的求解,并且通过实验进行了验证。仿真和实验表明,对测量点坐标的辨识精度高于对并联机构自身位置的辨识精度。当并联机构自身运动误差不大于0.02 mm时,运用此方法并联机构在绝对坐标系中的定位误差能够控制在0.3 mm以内。     

缩比模型飞行试验相似准则研究

针对全尺寸飞机直接进行飞行试验存在风险大、成本高的问题,利用缩比模型进行相关试验.在风洞试验相似准则的基础上,从飞机的六自由度运动方程入手,利用相似定理研究缩比模型飞行试验遵循的运动相似准则和飞行控制系统相似准则.以某型固定翼飞机为例,对缩比模型与全尺寸飞机进行开环和闭环六自由度仿真,并验证所推导的相似准则.结果表明,试验结果能准确反映原机的稳定和控制特性.     

轮腿混合机器人机械腿动力学建模与驱动预估

提出了一种可以同时实现迈步行走、有动力轮式机动、无动力轮旱冰式滑行3种运动方式的轮腿混合四足军用机器人,它采用一种基于3-UPS机构的6自由度并联机械腿,对并联机械腿进行了动力学建模与驱动参数峰值预估。通过矢量回路法推导出机械腿的机构传递映射模型,并建立了机构的雅可比矩阵;采用非保守系统的拉格朗日方程建立了机械腿的动力学模型,得到了驱动参数与机械腿的运动函数之间的显式方程。通过机械腿的动力学模型,对6个伺服电机的驱动转速、力矩进行了峰值预估分析,计算出各伺服电机中的最大理论转速为19.7 r/s,最大理论力矩为71 mN·m. 通过一个具体的机械腿设计方案和结构参数算例,分析了机器人按照“1-2-3-4”循环步态迈步行走过程中,其6个伺服电机的瞬时转速、瞬时力矩随时间的变化规律曲线,并计算出此算例的伺服电机最大转速为15.3 r/s,最大力矩为48.1 mN·m,均小于预估模型中的预估理论极限峰值,通过计算得出算例的伺服电机选型预估功率为77 W,算例结果证明了所建立的驱动参数峰值预估模型的合理性。     

履带车辆主动悬挂自校正控制研究

主动悬挂系统能使车辆的乘坐舒适性和机动性同时得到改善,其中执行机构和控制算法的优劣决定了主动悬挂系统的性能.履带车辆悬挂系统具有参数时变性,要使其在各种状态下都具有良好的减振效果,有必要使相应的控制系统具有变参数自适应功能.为此,该文运用衰减记忆递推最小二乘参数估计算法和广义加权最小方差自校正控制算法对系统进行控制,并利用压力伺服阀控制的液压缸作为执行器.理论分析和仿真结果表明,该文提出的控制系统是可行的,这种自适应自校正算法对系统中一些时变参数具有良好的适应性.     

新型铝—空气电池管理系统设计

针对铝—空气电池的化学反应特点,设计了新型铝—空气电池管理系统,系统由8个电堆管理模块、智能控制模块和主控模块组成,给出了电堆管理模块和主控模块的硬件设计,智能模块的设计方案以及整个系统的程序流程图。     

弹药协调器结构和位置控制动力学分析

提出了一种两自由度弹药协调器结构方案,研究了其在安装基础存在随机振动情况下的受控动力学行为。把安装基础的振动处理为弹药协调器所受的不确定性外部扰动力,并忽略弹药协调器对安装基础的作用,同时假设外部扰动力和控制力大小有界;根据协调器的第二类La- grange 方程以及一种特殊给定的隐式Lyapunov 函数,建立了协调器的非线性控制算法以及结构与控制的耦合动力学方程;利用牛顿迭代法与龙格库塔法,求解了上述受控系统动力学方程。计算结果表明,所提出的两自由度弹药协调器可以实现弹药在存在随机基础振动情况下的准确协调定位。     

导弾起竖过程的载荷研究

基于导弹起竖过程中起竖机构的转动运动函数和转动微分方程，分别建立了该过程中由于重力所产生的系统重力矩计算模型，风向与起竖平面平行的风载荷计算模型，以及起竖油缸作用力的计算模型。考虑到计算模型的非线性和时变性，在Matlab/Simulink中采用变步长的Runge-kutta法对模型进行了仿真计算，得到了起竖角度、风作用力矩、起竖力等参量随时间变化的仿真曲线。通过对仿真曲线进行分析，对机构起竖过程中的转动角度、起竖油缸无杆腔流量、风载荷和起竖力等系统参量的特性有了定量的认识。研究结果可以为起竖液压和控制系统的设计和优化提供参考。     

伺服机构综合负载模拟试验系统

针对大型运载火箭伺服机构所受实际负载情况,提出了一种综合负载模拟系统,能够模拟惯性、弹性、摩擦和常值负载。其中惯性负载、弹性负载以及伺服机构的柔性安装基础采用机械结构模拟,摩擦负载和常值负载采用液压系统来实现。分别对伺服机构、液压加载系统以及柔性结构进行建模,并以此为基础构造了系统的综合数学模型。仿真表明,该系统能够复现伺服机构实际工况下的负载特性,加载多余力也能得到很好的抑制。建立了负载模拟试验系统,实现了对各种负载及谐振特性的模拟,为伺服机构的地面测试和深入研究提供必要的实验基础。