舰炮随动系统的模糊滑模控制

为提升末端反导舰炮的射击精度,提出一种舰炮随动系统的模糊滑模控制方法。采用LuGre 模型对末端 反导舰炮随动系统中的非线性摩擦进行建模,应用滑模控制算法对摩擦力矩进行补偿,通过模糊规则对滑模控制增 益进行调节以降低抖振。仿真结果表明：该模糊滑模控制器减小了控制输入的抖振,提高了随动系统跟踪稳定性和 跟踪精度。     

舰炮随动系统负载仿真研究与实现

在计算多种条件下作用于舰炮随动系统执行电机轴上负载变量的基础上,利用KOLLMORGEN公司黄金系列全数字交流伺服系统作为舰炮随动系统的负载参数模拟系统,分析了系统工作原理及编程方法,实现了舰炮负载参数的半实物仿真。     

基于根轨迹法的随动系统PID控制

针对提高舰炮随动系统精确性、稳定性及快速性问题,根据随动系统的基本原理,建立了基于根轨迹法PID控制的仿真模型,并以某型舰炮为例,通过分析和改变控制算法中的一些重要参数进行了计算机仿真。仿真结果表明,该控制算法在提高随动系统稳定性和快速性方面具有优势。     

基于矢量匹配的扰动力矩消除方法

随着电机制造和驱动技术的不断发展,在航空航天器舵机地面测试中电机正在逐渐替代液压装置,并成为中小功率负载模拟器的首选驱动部件。由于电动、液压系统数学模型间存在相似性,将液压系统阀控缸模型特征方程的分解方法引申到电机加载系统模型的分解中,得到了电动负载模拟器结构参数与位置扰动力矩频域特性的对应关系,这个方法可称为电-液等效法。针对电动负载模拟试验中常用的扫频试验,提出了基于幅相辨识和遗传算法的矢量匹配法以消除扰动力矩。通过AMESim仿真和电动负载模拟试验台上的验证表明,矢量匹配法可将加载力矩控制误差的标准差控制在该电动负载模拟器额定加载范围（±15 N·m）的1%以内。该方法较之其他方法具有适应能力强、简单灵活等优点,可大大提高负载模拟器在正弦位置扰动下的加载精度。随着电机制造和驱动技术的不断发展,在航空航天器舵机地面测试中电机正在逐渐替代液压装置,并成为中小功率负载模拟器的首选驱动部件。由于电动、液压系统数学模型间存在相似性,将液压系统阀控缸模型特征方程的分解方法引申到电机加载系统模型的分解中,得到了电动负载模拟器结构参数与位置扰动力矩频域特性的对应关系,这个方法可称为电-液等效法。针对电动负载模拟试验中常用的扫频试验,提出了基于幅相辨识和遗传算法的矢量匹配法以消除扰动力矩。通过AMESim仿真和电动负载模拟试验台上的验证表明,矢量匹配法可将加载力矩控制误差的标准差控制在该电动负载模拟器额定加载范围（±15 N·m）的1%以内。该方法较之其他方法具有适应能力强、简单灵活等优点,可大大提高负载模拟器在正弦位置扰动下的加载精度。     

基于反推自适应控制的舵机伺服系统设计

基于反推控制理论对飞控系统舵回路进行设计。针对舵机内部参数的不确定性和外部负载力矩的扰动,在构造辅助控制输入时引入积分环节。通过适当选取李雅普诺夫函数,使分步构造的控制输入信号有界,并确保角位置跟踪误差能从所有可能的初始状态收敛。数字仿真结果表明,该设计方法增强了舵回路的鲁棒性并提高了稳态控制精度。     

某随动系统负载模拟器灰预测模糊PID控制

为了提高某随动系统负载模拟器加载系统的力矩跟踪精度,设计了一种灰预测模糊PID复合控制方法。通过分析随动负载模拟器的系统组成和工作原理,简化力矩电机模型,根据扭矩传感器模型和转动惯量盘模型,建立了随动负载模拟器等效模型,推导出力矩电机输出力矩的传递函数。在传统PID控制的基础上增加了模糊控制器,用于在线调节PID比例、积分和微分参数,使系统响应时间缩短,稳定误差减小,并具有抗干扰能力;同时,加入灰预测模型对加载系统输出力矩补偿。仿真结果表明,所设计的控制方法能够提高加载系统的力矩跟踪精度,且具有较强的抗干扰能力,优于传统PID控制。     

某新型车载多管负载行进间稳定控制方法

针对某新型车载多管负载存在内外扰动影响、行进间不易稳定的难点,设计一种扰动速度神经网络自适应补偿的稳定控制器。优化设计负载结构使耳轴两端的载荷基本平衡,减小控制过程中由于克服不平衡力矩所产生的能量消耗,以及非线性力矩干扰。稳定控制器采用PI控制计算主控制量;由扰动速度、扰动加速度作为输入构成单神经元控制器计算补偿控制量;利用扩张状态观测器观测载体行进间负载所受到的扰动速度,利用混合微分器得到扰动加速度;由扰动速度、扰动加速度构成单神经元控制器计算补偿控制量;利用RBF神经网络提供梯度信息,对速度补偿系数和加速度补偿系数进行在线学习。数值仿真及台架试验结果表明,所设计稳定控制器具有较强的自学习和自适能力,对不同频率、幅值的扰动均具有鲁棒性,参数学习时间小于3.7 s,积分位置误差均方差小于0.33 mil,由此验证了所提出控制策略对于提高某新型车载多管负载稳定控制精度的可行性和有效性。     

自行高炮射击线稳定系统动力学建模与仿真

根据自行高炮(SPAA)射击线稳定系统机械结构特点,以力矩电机直接驱动方式下轴间力矩特性为主要研究对象,应用动量矩定理及矢量叠加原理,系统地建立了SPAA射击线稳定系统的牛顿—欧拉动力学模型,对车体运动和射击冲击扰动条件下炮塔回转轴和火炮俯仰轴的动力学特性进行了仿真。仿真结果表明:车体运动对炮塔回转体的交叉耦合力矩为炮塔回转体受到的主要干扰力矩;方向轴控制力矩和俯仰轴干扰力矩随着射角增大而增大,高射角下的惯性力矩使方向轴控制力矩增加的速度更快;俯仰轴干扰力矩和低射角下的方向轴干扰力矩为相应轴控制力矩的主要组成部分。研究结果为SPAA射击线稳定系统的设计提供了依据。     

随动系统动态误差对舰空导弹制导精度的影响分析

发射角精度对于导弹飞行中的初始扰动会产生比较大的影响,发射角精度主要受随动系统的影响。首先对随动系统的输入信号进行了分析,讨论了目标等速等高直线飞行的情况,得出了输入信号变化的复杂性,从而得出讨论动态误差的必要性;然后对数字伺服控制系统进行了讨论,通过对单位反馈系统传递函数的分析,得到在一阶系统下的动态误差系数;最后根据典型目标的特性,仿真了动态误差的变化规律,研究了随动系统的动态误差对舰空导弹拦截目标的脱靶量影响。     

基于BP-GSA优化的某随动平台滑模控制

为实现某随动平台负载模拟器响应的快速性和系统的鲁棒性,提出一种基于遗传模拟退火算法(genetic simulated annealing,GSA)优化的BP神经网络(BP-GSA)滑模控制方法。根据负载模拟器各环节硬件组成,建立系统等效数学模型;采取非奇异终端滑模实现对系统的控制,并采用BP神经网络对状态方程中未定项进行逼近,利用GSA算法调整网络节点权值。实验仿真结果表明：相比于传统滑模控制和PID控制,该方法在具有扰动输入的情况下,具有最小的稳态误差和最快的跟踪速度,能够有效提升系统的响应速度和力矩跟踪精度。     

电动负载模拟器的同步控制研究

提出电动负载模拟器一种新的控制策略,目的是解决舵机运动带来的强扰动致使电动负载模拟器的跟踪速度和精度下降的问题。方法是在进行力矩控制的同时,将舵机和电动负载器的运动信息引入到控制系统中,使加载电机在进行力矩跟踪的同时同步跟踪舵机运动。仿真和试验结果表明:该方法使得闭环系统的静差小于1%,并且其正弦响应在12Hz时的幅差小于10%,相差小于10°。因此,该策略可以满足目前电动负载模拟器的工程使用需求。     

火箭发动机喷管伺服机构负载模拟系统设计与实验

针对火箭发动机喷管伺服机构的半物理仿真需要,设计一种可对惯性负载、摩擦力矩负载、弹性力矩负载、伺服机构安装刚度进行模拟的电液负载模拟系统。依据伺服机构负载特点,由机械的方式实现惯性负载、摩擦负载以及安装刚度的模拟,由阀控伺服马达实现弹性力矩的模拟;分别建立伺服机构系统和马达加载系统的数学模型,并为马达加载系统设计基于速度前馈补偿和力矩前馈的控制系统;进行负载模拟器的现场实验,实验结果表明,各种加载负载满足精度要求,验证了负载模拟器设计的合理性和实用性,以及控制策略的有效性。     

基于干扰观测器与模糊前馈补偿的随动系统PID控制策略

针对随动系统在非线性随机力矩干扰时输出信号易畸变的现象,提出一种基于干扰观测器与模糊前馈补偿的随动系统PID控制策略。在随动系统"三闭环"结构模型的基础上,合理设计干扰观测器与模糊前馈补偿器,对干扰力矩的不确定性误差进行补偿,经仿真试验与结果分析,与传统模糊PID控制策略相比,所提策略能更好地补偿随动系统在非线性随机力矩干扰下的不确定性误差,削弱模糊PID控制的抖振,使系统具有良好的跟踪性能与鲁棒性。     

潜望式激光通信终端的扰动抑制与动态跟踪方法

潜望式激光通信终端系统内部执行机构的力矩脉动以及外部扰动等因素,会影响通信链路建立过程中伺服系统的跟踪精度与稳定性。为提高伺服系统的抗干扰能力与跟踪性能,采用降低执行结构的力矩波动、提升系统运行速度平稳性的方法,对系统的低速平稳性以及动态跟踪过程进行测试和分析;通过通信终端控制系统的动态跟踪实验,验证控制策略的有效性。实验结果表明：在最大速度为0.131°/s、最大加速度分别为0.137°/s²、0.329°/s²的平台扰动条件下,方位轴和俯仰轴的粗精复合跟踪精度都可以达到2 μrad以内,验证了通信终端伺服系统的抖动抑制能力及其系统的动态跟踪性能。     

基于力矩观测器的导引头陀螺转子方位效应补偿方法

在红外导引头制导系统设计中,陀螺的方位效应将引起大偏角下控制力矩的衰减,对导引头的跟踪精度和工作范围有重要影响。为实现对陀螺进动控制力矩的补偿,建立陀螺动力学模型和大偏角情况下位标器的力矩器模型。参照干扰观测器DOB的设计方法,将陀螺的俯仰信号引入陀螺和力矩器的标称逆模型,设计实用的陀螺力矩观测器对进动力矩进行补偿。对鲁棒稳定性的小增益条件、补偿效果和补偿器引入相移大小的综合权衡,确定了陀螺力矩观测器的滤波器形式和时间常数。数学仿真结果表明,系统进动力矩在引入力矩观测器后得到了有效补偿,跟踪精度和响应速度得到显著的提高。     

火箭炮位置跟踪双自由度反推控制方法

针对火箭炮负载变化范围大、发射扰动力矩强和跟踪精度要求高等特点,提出了一种双 自由度反推控制方法。根据伺服系统数学模型进行逆向递推,设计了控制律,利用自由度因子调整 控制参数,并通过Lyapunov 函数证明了闭环控制系统的稳定性。对系统外界干扰及参数摄动的位 置控制进行了仿真研究,并实验研究了系统调转、等速及正弦跟踪特性。仿真与实验结果表明,该 方法保证了系统的响应速度和控制精度,对负载扰动和参数摄动具有很强的鲁棒性。     

带积分项的火箭炮最优化滑模伺服控制

针对某防空火箭炮交流位置伺服系统负载、参数大范围变化以及发射时具有强干扰力矩的特点,提出了带积分项的基于最优化的滑模变结构控制方法并设计了控制器。计算机仿真结果表明,该控制器不仅消除了经典控制所存在的静差,同时对负载扰动和系统参数摄动具有较强的鲁棒性,并保证了系统的瞬态性能指标。     

交流电机负载转矩的自适应辨识

针对交流电机伺服系统中负载转矩不可预测性的特点,提出一种基于状态观测器的负载转矩自适应辨识方法。首先设计交流电机的状态观测器,并构造Lyapunov函数保障其稳定。其次利用转矩方程推出负载转矩的辨识率。最后利用MATLAB/SIMULINK仿真平台证明该方法的实验效果。仿真结果表明该负载转矩辨识方法具有很高的辨识精度,且系统在全速范围内都可获得良好的动静态性能。