基于干扰力矩辨识的高精度非线性姿态控制方法

弹道式航天飞行器末修闭路制导飞行段通常采用具有非线性特性的固定姿控喷管进行姿态跟踪和稳定控制,此时姿态控制精度直接影响闭路制导效果。传统斜线开关线控制方法存在系统性姿态角偏差,导致末修推力方向与待增速度方向始终存在差异,进而影响到飞行器落点精度。提出的基于干扰力矩辨识的高精度非线性姿态控制方法,通过干扰力矩在线辨识,实时设计姿控喷管开关线,将极限环调整至环绕原点,从而提高姿控精度。基于某型飞行器的仿真结果表明,与传统设计方法相比,基于干扰力矩辨识的高精度非线性姿态控制方法可将闭路制导段姿态控制精度提高约90%,减小姿态偏差对闭路制导的影响,飞行器落点精度提高约25%。     

引入角加速度测量的柔性飞行器姿态控制方法

讨论大气层外细长型柔性飞行器的姿态控制问题,该问题的本质是在测量器件附加柔性影响的情况下控制刚体姿态跟踪指令。提出动态面姿态控制方法,以实现姿态指令跟踪。建立柔性形变的2阶动态模型,结合刚体角速度与柔性形变的关系建立非线性模型并设计卡尔曼滤波器。针对轨控发动机质心偏移等因素产生的干扰力矩,引入角加速度计的测量,经过陷波滤波器处理后得到各轴向的估计力矩,将其作为卡尔曼滤波器的输入。仿真结果表明,对于柔性飞行器,采用所提出的状态估计及控制方法,可以保证姿态跟踪误差在0.5°以内。     

高超声速飞行器的自适应容错控制

针对高超声速飞行器同时存在多源干扰和执行机构故障的问题,提出一种自适应容错控制策略,建立多源干扰和执行机构故障同时存在的飞行器模型.设计一种自适应可重构复合控制器,通过动态调节控制器参数补偿执行机构故障对姿态控制系统的影响.对多源干扰的上界进行估计,并结合双曲正切函数补偿多源干扰的影响,使得所设计的控制器在多源干扰和执...     

飞行器姿态控制方法综述

姿态控制作为飞行器控制系统的重要部分，对于飞行器提高性能具有重要的作用。本文就飞行器常用的几种姿态控制方法作了论述．包括空气动力控制、推力矢量控制、喷气反作用控制、飞轮控制、磁力矩器控制、变质心控制，以及以上几种控制方法组成的复合控制等。最后，指出了未来飞行器姿态控制的发展方向。     

飞行器姿态控制方法综述

姿态控制作为飞行器控制系统的重要部分,对于飞行器提高性能具有重要的作用.本文就飞行器常用的几种姿态控制方法作了论述,包括空气动力控制、推力矢量控制、喷气反作用控制、飞轮控制、磁力矩器控制、变质心控制,以及以上几种控制方法组成的复合控制等.最后,指出了未来飞行器姿态控制的发展方向.     

空间飞行器离轨段制导策略研究

基于空间定点投送任务,开展空间飞行器离轨段制导策略研究。对离轨制动任务剖面及相关总体设计条件进行描述,对离轨段制导设计约束进行梳理。针对设计约束制定制导策略,根据轨控发动机推力辨识结果,确定离轨起始点,通过离轨段控制提升飞行器再入位置精度;针对轨控发动机反推分离方案,采用视速度增量计算对推进剂消耗进行预示,避免分离前推进剂耗尽;基于离轨段仿真开展测控天线安装角分析,为测控方案提供支撑。     

基于PWPF的动能拦截器姿态控制方法研究

大气层外动能拦截器姿态控制系统的执行机构为六台常值推力发动机,为弹体稳定的跟踪目标提供非连续的常值推力,而使用PWPF调制技术可以将常值推力等效为连续推力;动能拦截器姿态控制系统具有行强耦合和明显非线性的特点,对经过简化的姿控系统设计出线性二次型最优跟踪控制律,使用经PWPF调制技术等效的连续推力来实现动能拦截器的姿态控制,并进行了仿真.     

信息动态

飞行器控制系统设计中的不确定性问题是国内外研究者们的研究热点问题之一.许多研究者将飞行器控制系统中的各种不确定性因素集聚在一起,构成汇总不确定项,一并进行估计或者观测,由此提出了许多种估计方法.对各种估计方法的研究现状及其应用情况进行了阐述和分析.总结起来,针对不确定性的估计方法主要包括:神经网络估计方法、自适应估计方法、干扰观测器估计方法、支持向量机估计方法和滑模控制补偿方法等.其中,干扰观测器估计方法应用最为广泛,它又包括几种不同的类型:滑模干扰观测器、非线性干扰观测器、传统干扰观测器和扩张状态观测器等.     

VLBI相关处理器动态条纹拟合方法

甚长基线干涉测量(VLBI)是重要的超远距离飞行器测角技术,具有极高的空间分辨率。相关处理是VLBI系统的重要组成部分,通过分析模型补偿后残留条纹误差的特征及其对长期积累算法的影响,建立了残留延迟的状态转移模型,设计了基于卡尔曼滤波的改进算法进行残留延迟率估计。对卡尔曼滤波的收敛速度及估计精度进行了分析。仿真实验表明,通过利用尔曼滤波算法对延迟率的拟合处理,相关处理器长期累加处理增益得到有效提高。     

基于L1自适应方法的四旋翼飞行器纵向控制

针对四旋翼飞行器姿态控制系统欠驱动、强耦合、强振动的特性以及非零初始误差的客观存在,采用了一种新型的L1自适应算法,将模型的非线性因素和耦合项视作时变参数和干扰,设计了L1自适应控制器,突破了传统自适应控制固有的时变参数频率限制,有效抑制了飞行器机械振动所引起的高频干扰;同时,在飞行器存在非零初态跟踪误差情况下,避免了瞬态误差的出现,确保输入力矩在可控范围内一致有界。最后,仿真结果验证了算法的鲁棒性。     

观测噪声方差变化条件下系统状态估计方法

针对观测噪声方差时变情况下,非线性系统状态估计精度不高的问题,提出了一种改进的容积卡尔曼滤波方法。该方法首先采用变分贝叶斯滤波对系统的状态和观测噪声进行在线实时估计,保证了最新观测信息对参量的修正作用;接着,将估计的结果引入到传统容积卡尔曼滤波框架内实现非线性系统状态的迭代估计。仿真结果表明,该方法较好地改善了噪声统计特性时变情况下的估计精度,有效扩展了容积卡尔曼滤波在非线性系统状态估计方法中的应用范围。     

基于干扰观测器的运载火箭助推段姿态控制

针对刚体运载火箭助推飞行段的姿态控制问题,提出了一种基于干扰观测器的自适应滑模控制方法。首先,根据姿态动力学模型建立了面向姿态控制的通用模型。其次,针对通用模型中参数不确定性和外界干扰,设计了干扰观测器实时观测后补偿到自适应滑模控制器中,并结合Lyapunov稳定性理论分析了控制器的稳定性。最后,对比传统的PD控制器,在模拟大气环境中进行了姿态控制系统仿真。仿真结果表明,该方法与传统控制方法相比,控制精度和鲁棒性显著提高。     

基于纯方位角测量的水下目标被动跟踪技术

水下目标的被动跟踪技术在军事上具有重要的应用价值,为了解决基于纯方位角测量的水下目标被动跟踪技术在实际应用中的问题,研究了几种适合于单、双观测站的水下目标被动跟踪算法.分别对伪线性估计算法、扩展卡尔曼滤波算法、无迹卡尔曼滤波算法在不同参数情况下的性能进行了详细的仿真与分析.仿真结果表明,静止单观测站虽不能获得目标的完全观测,但是在具有一定先验信息的情况下,伪线性估计算法也可以实现对目标轨迹的估计;双观测站可以获得对目标的完全观测,并且在观测方程严重非线性的情况下,无迹卡尔曼滤波方法的性能要优于扩展卡尔曼滤波方法.仿真结果对工程应用具有重要的参考价值.     

基于粒子滤波的捷联成像导引头视线角速率估计

提出了一种基于粒子滤波的捷联成像导引头视线角速率的估计方法。由于捷联成像导引头状态方程和观测方程的强非线性特点以及观测量中较强的非高斯测量噪声,扩展卡尔曼滤波（EKF）方法不能完全满足滤波精度要求。与扩展卡尔曼滤波相比,粒子滤波（PF）是一种在非线性和非高斯情形下进行状态估计的强有力方法。采用粒子滤波对捷联成像导引头的视线角速率进行估计．仿真结果表明。粒子滤波方法可以有效地提高视线角速率的估计精度。     

捷联惯导系统动基座对准中的可观测性分析

建立了捷联惯导系统动基座对准的误差模型,利用分段定常系统可观测性分析理论和方法对系统动基座初始对准时的可观测性进行了全面分析.定性地得出了载体不同运动对系统可观测性的影响.采用卡尔曼滤波方法,对平台误差角进行了估计,给出了仿真曲线,验证了分析结论.     

推力矢量控制技术在临近空间飞行器上的应用

简要介绍了推力矢量控制技术与临近空间飞行器的概念,选取超高空飞艇、超高空无人机、高超声速飞行器为对象,并以美军的临近空间飞行器为实例,对推力矢量控制技术在临近空间飞行器上的应用现状进行了总结,最后对推力矢量控制技术在临近空间背景下的应用前景进行了分析.     

捷联惯导系统动基座初始对准中的可观测性分析

用分段定常系统可观测性分析理论和方法对系统动基座初始对准时的可观测性进行分析.定性地得出了载体的各种机动特性对捷联系统对准过程可观测性的影响结果.采用卡尔曼滤波法, 对平台误差角进行了估计, 给出了仿真曲线.结果表明, 动基座对准过程中, 载体的线运动和角运动在一定条件下能提高系统的可观测性, 从而提高卡尔曼滤波器的估计速度和精度.这为研究捷联惯导系统的快速精确对准方法奠定了理论基础.     

火箭弹简易控制系统作用效果分析

简要概述了某有控火箭弹所采用的姿态控制系统的工作原理。在无控火箭弹外弹道模型基础上建立了带简易控制系统的弹道模型.并根据模型分别对该有控火箭弹进行了有控有推力偏心、有控无推力偏心、无控有推力偏心和无控无推力偏心四种情况下的外弹道的数值仿真。由仿真结果得出,火箭弹在40～75km 的射程范围内,姿态控制系统具有较好的控制效果。     

无味卡尔曼滤波算法分析及其应用仿真研究

无人水下航行器(UUV)进入匹配区时捷联惯导系统(SINS)已积累了一定的误差,采用适当的信息融合策略对误差进行估计和补偿,可提高后续航行精度。通常认为,当系统噪声与量测噪声为加性时,是否将噪声扩展为状态量并不影响无味卡尔曼滤波(UKF)算法性能。针对这种观点,利用变尺度对称集无味变换,在复杂加性噪声模型下,推导并证明了两者的差异,说明了上述观点的不全面性。通过建立水下地形匹配辅助导航系统非线性误差模型,基于扩展状态UKF算法设计了误差估计滤波器,仿真研究其估计效果,并与非扩展状态UKF算法进行对比研究。结果表明,状态扩展有利于提高UKF算法性能,从而证明了理论分析的正确性。     

随动推力作用下柔性自旋飞行器横向振动响应及失稳分析

针对柔性自旋飞行器动力学问题,考虑结构自身旋转作用,建立计入陀螺力矩及随动推力影响的运动方程,研究系统的动力学响应问题。将柔性自旋飞行器简化为非均匀转子结构,采用剪切变形对轴向位移有影响的Timoshenko梁模型,计入了陀螺力矩及随动推力的影响,基于有限元方法建立了运动方程,分析了质量偏心力作用下转速和推力对系统动力响应的影响以及结构失稳的情况。分析结果表明：随动推力的增加会减小系统的刚度和临界转速;激振频率等于系统临界转速频率时系统发生共振;推力达到或超过临界推力将导致系统失稳;转速的增加会降低系统的临界推力值;结构的非均匀性对系统的临界转速和临界推力造成很大影响。