自抗扰控制器在导弹舵机上的应用研究

空空导弹舵机通常采用PID控制器进行伺服控制,由于舵机运动部分摩擦力变化及其他非线性因素扰动的影响,PID控制器的性能不稳定。近年来逐渐广泛使用的自抗扰控制器对系统扰动有较强的抑制能力,为确定其在舵机控制中的应用可行性,对某型舵机进行了自抗扰与PID控制器应用的对比试验,结果表明,自抗扰控制器用于舵机控制的效果优于常规PID控制器。     

一种伺服系统的自抗扰控制器设计

将永磁同步直线电机应用于高低向伺服控制,设计并构建了伺服实验台。建立了直线电机和伺服系统的数学模型,讨论了影响系统控制精度的各种非线性因素。这些非线性影响不易测量,从模型上很难补偿,由此设计了自抗扰控制器(ADRC),对外界扰动、噪声和模型中的非线性误差均视为扰动进行补偿。构建了基于xPC Target的半实物仿真试验系统,并对所设计的控制器进行了实验验证。     

动力陀螺稳像系统自抗扰控制器设计与仿真

为了进一步提高系统的跟踪性能与抗干扰性能,运用自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)理论对具有交叉耦合以及会受内外干扰的动力陀螺稳像系统设计控制器。采用前馈控制解耦矩阵实现了通道之间的解耦。采用扩张状态观测器对系统的内外干扰进行实时估计和补偿,由非线性状态误差反馈控制律设计了ADRC控制器,实现对动力陀螺稳像系统的控制。数字仿真结果表明：所设计的自抗扰解耦控制器具有良好的解耦性能、跟踪性能、抗干扰性能和抑噪性能,可以满足动力陀螺稳像系统的控制要求。     

动力陀螺稳像系统自抗扰控制器设计与仿真

针对具有交叉耦合以及会受内外干扰的动力陀螺稳像系统,运用自抗扰控制理论设计了控制器。采用前馈控制解耦矩阵实现了通道之间的解耦。采用扩张状态观测器对系统的内外干扰进行实时估计和补偿,由非线性状态误差反馈控制律设计了ADRC控制器,实现对动力陀螺稳像系统的控制。数字仿真结果表明：所设计的自抗扰解耦控制器具有良好的解耦性能、跟踪性能、抗干扰性能和抑噪性能,可以满足动力陀螺稳像系统的控制要求。     

飞行/推进综合控制的自抗扰控制器设计

为解决飞行/推进综合控制的多变量耦合控制问题,提出了采用自抗扰控制技术的方法。分别对速度控制回路和高度控制回路进行自抗扰控制器设计,将回路间的耦合作为扰动进行估计并抑制。速度控制回路使用二阶线性扩张状态观测器。高度控制回路采用俯仰角和高度内外回路控制,分别使用三阶线性扩张状态观测器。采用带宽来确定状态观测器的参数。仿真结果表明设计的控制器消除了高度和速度通道之间的耦合,具有一定的抗噪声干扰能力。     

基于自抗扰控制技术的导弹控制系统设计

文中采用自抗扰控制技术对导弹控制系统设计的新方法和工程实现进行研究。文中借鉴常规导弹控制工程实现的设计方法和原则,提出自抗扰姿态、过载、高度控制器设计及工程实现方法,并与传统方法设计结果在数字仿真中比较。结果表明,该方法具有较强的鲁棒性和适应性,在导弹控制系统设计中应用前景较好。     

基于Vague集的自适应自抗扰控制器设计

为进一步提高自抗扰控制器(ADRC)的动态性能和稳态性能,文中利用基于Vague集相似度量推理易于得到控制量和便于工程运用的优点,设计了一种基于Vague集的自适应ADRC;通过动态调整ADRC的非线性组合权值,提高ADRC的适应能力。仿真结果表明,基于Vague集的自适应ADRC较常规自抗扰控制器有更好的动态性能和稳态性能。     

滑翔制导炮弹非线性自抗扰过载控制器设计

针对滑翔制导炮弹控制系统存在不确定内、外扰动以及舵偏指令响应滞后情况下的过载跟踪问题,基于自抗扰控制技术,设计了非线性自抗扰过载跟踪控制器。该控制器结构简单,计算量小,需调整参数少。数值仿真结果表明：该自抗扰过载控制器可在强扰动和舵机响应延迟的情况下,使得输出过载精确有效地跟踪过载指令,具备良好的抗干扰能力;并且舵控指令从0缓慢变化,有效地减缓了舵机的控制负担。该控制器对较大范围内的气动参数和舵机时间常数的摄动具备较强的适应性和鲁棒性,可为滑翔制导炮弹的控制系统设计提供一定的参考依据。     

一种线性自抗扰三回路姿态驾驶仪设计方法研究

针对传统三回路姿态驾驶仪在强非线性、强时变及强耦合条件下鲁棒性不足问题,提出了一种基于线性自抗扰控制的三回路姿态驾驶仪设计结构。在继承原驾驶仪设计结构和参数的基础上,采用线性自抗扰扩张状态观测器对建模过程中因“参数固化”和“小扰动”假设产生的不确定性和未建模扰动进行估计和补偿,实现了三回路驾驶仪鲁棒增强性设计。某再入飞行器的仿真结果表明,该方法控制鲁棒性高,解耦效果好。     

Satisfactory PI-P Controller Design for High-order Servo System

The paper presents an output feedback controller design method for high-order servo system with the constraints of multiple indices by using satisfactory control theory. The control strategy is to convert transfer-function form of two-loop servo system into state-space form and assign the system poles in the specified region and H∞ attenuation degree in the given range with the Riccati matrix inequality so that the closed-loop system has good dynamics and robust quality. A numeric example is given to show the effectiveness of the proposed approach.     

某链式炮随动控制器设计与实现

链式炮随动系统要求控制器具有高实时性和稳定性,设计一种基于双DSP架构的随动控制器,采用并行处理软件提高系统实时性。针对指标对伺服系统性能要求,采用非线性前馈速度控制器控制随动系统,试验效果证明性能有较大提高。     

基于PMAC的稳定平台伺服系统设计

研制了一套基于PMAC运动控制卡的陀螺稳定平台系统。该系统以PMAC为核心控制模块,光纤陀螺为速度环反馈传感器,光电编码器为位置环反馈传感器,实现了稳定平台的位置跟踪和伺服稳定两个功能。介绍了系统的工作原理和控制结构,分析了系统的软硬件设计,以及伺服控制算法描述。实验结果表明,该系统完全达到稳定平台性能要求,系统稳定性好且控制精度高。     

基于粒子群优化的伺服系统比例积分微分控制器设计方法

给出了 一种基于粒子群优化（PSO)算法的火炮伺服系统比例积分微分（PID)控制器优 化设计方法。定义了 ー个综合考虑火炮调转时间、上升时间、超调量、系统静态误差、等速跟踪误差 和正弦跟踪误差等动静态性能的指标函数,在给定的控制器参数空间进行组合优化搜索,可迅速求 得使性能指标优化函数极小化的ー组PID控制器参数。仿真結果表明该方法有效。     

伺服系统的离散时间双口内模控制器设计

随着数字计算机在控制中的广泛应用，直接在离散时间内设计数字化控制器具有现实意义。在陈庆伟学者提出的连续时间双口内模控制的基础上，提出了一种针对伺服系统的离散时间双口内模控制器设计方法。其基本原理是在基本的内模控制结构上增加一个控制器，从而获得更高的系统性能。并对系统的鲁棒性能、跟踪性能和抗干扰性能进行了理论分析。仿真结果表明，当模型参数存在较大误差时，系统性能优于PID控制，且具有高阶无静差特性。     

基于模糊神经网络的遥控武器站伺服系统PID控制器

针对遥控武器站伺服系统具有间隙、摩擦等非线性、不确定性特征,将PID控制与模糊神经网络进行有机结合。利用多层神经网络提取模糊控制规则,构建模糊神经网络控制器,根据偏差E和偏差变化EC在线调整PID控制器的三个参数。仿真试验表明,该控制器具有PID控制器精度高,以及模糊神经网络控制器响应速度快、超调小、稳定性高的特点,具有良好的动、稳态特性。     

基于遗传算法的舰炮随动系统PID参数整定

传统舰炮随动控制系统设计通常采用试凑法获取PID控制器参数。这类方法耗时长,需要调试人员具有较高实际工作经验,且依赖于经验公式或统计数据,很难获取很好的控制性能。针对该问题,根据遗传算法的原理,以广义Hermite-Biehler定理确定寻优范围;以误差泛函积分评价指标设计了目标函数。通过Matlab仿真结果表明:与传统方法比较,该整定方法简单、实用,并可获得更好的控制特性。     

基于DSP 扩展的多串口伺服控制器及系统

为适应弹载雷达导引头小型化低成本的发展需求,设计一款基于DSP 串口扩展的多串口伺服控制器。通 过开发DSP 串口复用功能,在仅有3 组SCI 收发寄存器的硬件资源下,协同完成方位和俯仰角度、角速度3 路传感 器数据以及1 路上位机数据的收发,实现了单DSP 架构下的2 维伺服控制系统设计。精简了FPGA 相关电路和软件 设计,为伺服控制器的低成本微小型化提供了技术支撑。实验结果表明：该系统工作可靠、性能稳定,适用于工程 应用。     

基于WNN 参数整定的ADRC 在火箭炮伺服系统中的应用

针对多管火箭炮交流伺服系统存在变负载、强耦合和不确定性扰动等非线性问题,提出一种优化型小波 神经网络自抗扰控制器(WNN-ADRC)。简化电流环节得到被控系统的数学模型,将小波神经网络(wavelet neural network,WNN)嵌入自抗扰控制器中进行参数整定,利用分层调整学习速率的方法优化小波神经网络的学习算法得 到WNN-ADRC,采用WNN-ADRC 控制火箭炮伺服系统,实现对非线性特性的精准估计和补偿。数值仿真结果表 明：相对于传统的自抗扰控制器,WNN-ADRC 能改善伺服系统的静态响应和动态性能,具有响应速度快、控制精 度高的优点。     

车载火炮角度伺服控制系统设计

由于受总体技术水平的制约，火控系统的总体性能欠佳。如在恶劣路面、高行驶车速下的命中率等方面都与国外有较大差距，特别是对火炮随动系统数字化的要求。针对这些情况，提出了一种基于单片机的直流PWM伺服控制方法。首先依据要求的调炮反应时间和调炮加速度，推算出直流电机的各项参数，对各个设备建立数学模型，然后运用经典控制理论，分析频域和时域响应后，确定用串联领先网络的方法校正。从最后得出的结果看出具有很好的动静态性能，且这种设计具有很好的通用性能，可以移植到其他相似的系统中。