单天线GPS/加速度计组合测姿方法研究

为了提高微小型飞行器和导弹等横向尺寸不足以安装多天线GPS的飞行载体的姿态测量精度,研究了利用单天线GPS和加速度计组合进行姿态测量的方法.引入了伪姿态的概念,提出了由伪姿态测量辅助求取载体姿态的具体算法,阐述了单天线GPS和加速度计组合测姿的基本原理.建立了单天线GPS姿态测量的数学模型,给出了其姿态的求解过程,阐明了其物理意义.对单天线GPS测姿系统进行了半实物仿真试验.仿真结果表明:该测姿系统可以实时提供高精度的姿态信息,为单天线GPS/SINS组合导航系统在微小飞行器上的应用奠定了基础.     

一种新的T-S模型混合辨识算法

提出一种新型混合辨识算法HIA,以解决传统T-S模型辨识方法中所存在的不完全优化问题,如FCM与最小二乘法相结合的辨识方法就存在这样的问题.HIA通过将FCM、和声搜索算法以及最小二乘法相结合,并引入了误差反馈机制,以实现对所有参数的整体优化,并避免陷入局部极小点.论文将HIA应用到陀螺稳定平台的T-S模型辨识中,通过...     

低重力模拟系统控制策略

为了使低重力模拟系统满足月球巡视车研发、调试的要求,系统需克服传统方法在竖直方向出现扰动时,抑制效果不好的问题,为此搭建了提供竖直方向拉力的恒张力伺服子系统。在分析关键部件工作特性的基础上,建立了范数有界参数不确定性控制对象模型,分离了标称模型与不确定性参数。根据系统的特点和巡视车测试过程中对于低重力环境的指标需求,针对性的设计了Hゥ控制器。通过仿真检验,控制器抑制了系统参数不确定的影响,避免了电机的机械谐振发生,并且在巡视车竖直方向加速度干扰的情况下,保证系统最大误差仅为3．4 N。     

挠性结构的模态变结构控制

对具有分布参数模型的挠性结构提出了模态空间变结构控制方案,利用坐标变换把整个系统分为若干个独立的二维模态子空间。在每个独立的模态子空间内,在给定参数不确定性范围和干扰力矩范围的情况下,设计变结构控制控制器。通过仿真验证了控制算法的有效性;控制算法简单,易于实时完成,又具有较好的鲁棒性。     

一种具有时变观测器增益的摩擦补偿方法

为有效抑制摩擦扰动对光电平台性能的影响,针对环架轴系间的摩擦由LuGre模型描述的情况,设计自适应摩擦补偿控制器.提出一种采用具有时变增益摩擦状态观测器的摩擦补偿方法,通过类李雅普诺夫分析证明整个闭环系统跟踪误差的渐近收敛性.仿真结果表明,通过对时变增益函数中设计参数的适当选择,相比采用具有常数增益的观测器,系统的角速...     

悬吊式重力卸荷系统的主动式缓冲控制

针对索驱悬吊式重力卸荷系统被动缓冲器带来的欠驱动问题,提出了基于气动人工肌肉（Pneumatic Artificial Muscle, PAM）主动式缓冲器控制方法。首先,分析用于地面微/低重力模拟的悬吊式重力卸荷系统,为了克服PAM高度非线性特性,提出基于块结构的非线性神经网络建模方法,其次分析吊索与航天器相互作用过程中挠性引起的力扰动,最后采用非线性模型预测跟踪控制。相比传统PID控制方法,该方法具有参数调节简单,实时跟随性能好,以及对卸荷系统目标惯性参数的摄动具有控制性能不变性等优势。实验结果表明,设置不同扰动情况跟随力误差都能保证在3%以内,实验证明了基于PAM主动缓冲器的可行性,所提出的控制方法能够在挠性不确定性的情况下实现力跟随控制。     

非线性地磁/GPS/SINS组合导航方法

针对系统模型的特点,对平方根UKF算法进行了改进.改进后的平方根UKF与标准的平方根UKF相比,在保证状态方差非负定特性的同时,减少了滤波的计算复杂度.为了提高导航系统对姿态测量性能,针对姿态误差较大时线性导航误差方程无法使用的问题,推导出适用于大姿态误差角时的地磁姿态量测方程,并结合改进的平方根UKF算法设计了非线性地磁/GPS/SINS组合导航算法.利用Matlab对大姿态误差角时的非线性地磁/GPS/SINS组合导航系统进行了仿真.仿真结果表明,通过引入地磁姿态测量信息,非线性地磁/GPS/SINS组合导航系统可以直接观测载体的平台姿态误差,进而增强了组合导航系统对姿态误差的估计效果,且可以完成大姿态误差下的导航任务.     

一类非线性系统有限时间流形吸引的浸入与不变控制

本文对一类非线性系统,提出了一种设计渐近稳定控制律的有效方法.其中,通过更新系统浸入与不变流形理论的应用方法,流形的吸引坐标可以在有限时间内收敛到平衡点.为了得到闭环系统的稳定性,增广系统的各个信号被证明是有界的.本文得出的一个重要成果是流形吸引有限时间的计算方法.此外,在施加了有限时间流形吸引控制器之后,流形对外部有界未知扰动具有不敏感性.最后利用车摆系统来论述所提出的控制方法的设计步骤,以及通过仿真验证控制器的性能.     

低重力模拟系统主动悬吊方式控制研究

为了简化低重力模拟系统设计难度,方便巡视车得到更准确的测试结果,在主动悬吊方式下提出了直接对力回路进行控制并辅以位置控制的方案。在建立系统模型过程中考虑了影响系统鲁棒稳定性的参数不确定与可转化为乘性不确定性的延时问题,并实现了不确定性的分离;根据系统受到巡视车带来的干扰、减速器摩擦力矩与本身不确定性等问题,针对性地设计了H∞控制器对系统综合,通过实验检验,控制器有效抑制了不确定性与干扰的影响,系统的控制精度得到了保证。     

光电平台惯性稳定系统的自适应动态摩擦补偿

机载光电平台能够实时获取侦察测量信息,通过设计惯性稳定系统隔离载体运动以减小光学传感器视轴的抖动。对于采用整体稳定方式的光电平台,环架轴系间的摩擦是影响视轴稳定精度的主要扰动因素。考虑摩擦力矩由LuGre动态摩擦模型描述,针对动态摩擦参数和系统负载特性未知的情况,为惯性稳定回路设计了一种模型参考自适应摩擦补偿控制器。通过类李雅普诺夫分析证明了闭环系统跟踪误差的渐近收敛性。仿真结果显示,相比采用传统的比例积分惯性稳定控制器,光电平台系统的稳定精度得到显著提升。