一种导弹控制系统的新型仿真技术研究

仿真技术在导弹武器系统控制算法设计中极其重要。不同于数字仿真、半实物仿真,提出一种前期半实物仿真技术,可以在非实物仿真的条件下,将模拟的弹载决策控制器接入仿真回路,提高了仿真的逼真度,接近了半实物仿真的效果。仿真过程中,高性能上位机模拟出导弹武器系统外在物理环境和自身的物理特性,弹载控制系统按照真实的时序运行,它们之间的高速实时数据通路完成传感器和控制指令数据的交互。对某型号导弹武器系统控制算法的仿真实验结果表明,文中的前期半实物仿真技术是有效的。     

导弹质心控制回路设计与仿真

针对某型导弹制导控制系统质心控制回路．提出了标称弹道方法。这种方法有以下特点：充分利用惯性导航系统提供的导弹的速度、位置及姿态信息，经过控制计算机形成控制指令；原理简单、容易执行。通过数字仿真表明了标称弹道方法完全能满足指标要求．是可行的。     

导弹制导控制系统一体化设计方法研究综述

导弹制导控制系统一体化设计是将导弹制导与控制回路合为一个回路,根据弹目相对运动直接得到控制指令,进一步提高制导控制精度。综述了近年来导弹制导控制系统一体化设计方法的国内外研究进展,对其优缺点进行了研究和总结,并分析了导弹制导控制一体化设计面临的主要问题以及发展趋势。     

反舰导弹末端蛇行机动弹道设计

为避开舰艇密集火力的拦截。增强突防能力。反舰导弹必须在其弹道末端具备一定的机动性能。文中研究了一种可实现导弹末端蛇行机动的方法,采用加速度控制方案代替传统的姿态控制方案．根据蛇类运动原理采用能量最优控制方法计算得到了加速度控制指令．利用该控制指令对某型超音速反舰导弹进行了弹道仿真计算,实现了导弹纵向和侧向的两种蛇行机动弹道,计算结果表明该算法是有效的。     

采用脉宽调制式舵机的滚转导弹自动驾驶仪设计与研究

滚转导弹广泛采用脉宽调制(PWM)模式控制继电式操纵机构,因此研究PWM模式在滚转导弹控制中的应用。给出了两回路驾驶仪设计增益与弹体振荡频率、阻尼之间的关系;重点分析低频PWM所带来的控制耦合效应特性,讨论了耦合大小与弹体时间常数、自旋频率之间的等量关系。通过频谱分析,得到通道耦合干扰的频谱特性。制导与控制指令经PWM后频谱保持不变,但引入了与自旋频率、调制频率和弹体振荡频率相关的高频干扰。为消除控制耦合的影响,根据以上结论,提出这类导弹自动驾驶仪频带设计的一般准则,对这类导弹控制系统的总体设计有参考意义。数学仿真和半实物仿真结果表明,合理设计自旋频率、调制频率和驾驶仪频率,可以有效抑制控制耦合,提高制导精度。     

导弹机动变轨突防效果分析

针对导弹机动变轨弹道的设计问题,提出跃升机动、蛇行机动、摆式机动和螺旋机动四种机动的变轨通用控制指令设计形式。为分析末端机动突防效果,建立了以拦截弹脱靶量的大小作为评测导弹突防效果指标的拦截-突防系统,得出各种机动方式下的稳态脱靶分量模型。通过仿真证明,与不作机动飞行相比导弹作纵向蛇行机动时,拦截弹脱靶量就会呈正弦变化,增加了拦截的不确定性,使得导弹的突防概率增大;而导弹采取摆式机动时,拦截弹脱靶量振荡变化的最大值要比作平面蛇行机动时大得多,说明三维空间内的变轨机动方式比平面内的变轨机动方式具有更好的突防效果。     

空空格斗导弹仿真平台的研究

以空空格斗导弹为背景，通过分析任务设计目标，提出软件设计要求，采用模块化和结构化的设计方法。结合具体工程需要，开发出空空格斗导弹仿真平台，并建立了空空格斗导弹模型库。通过仿真验证表明，该仿真平台具有良好的可扩展性和通用性，导弹模型库中的各个子系统具有较好的保真度。     

考虑舵机故障的空空导弹飞行控制系统主动容错控制

针对空空导弹的舵机卡死、驱动电路失效、伺服电机故障等单片舵失效的故障,设计了一种主动容错飞行控制系统,利用导弹尾舵中各舵面的内在联系和功能上的冗余,改变控制指令分配方式,实现弹体三通道稳定控制,仿真表明该方法对于典型的舵机失效问题具有较强的容错能力,提高了空空导弹飞行控制系统的可靠性。     

基于滑模控制的制导方法研究

针对空地导弹末制导段终端角约束问题,根据滑模控制理论,设计了加速度控制指令垂直于弹目视线方向的制导规律。从建立末制导过程中导弹和目标间的动力学方程入手,推导出以视线角和视线角速度为状态量的状态方程,构建了一个滑模面,在这个滑模面上弹目视线角和期望的终端角之差与弹目视线角速度为零。又引入Lyapunov函数驱动系统达到所设计的滑模面,综上推导出控制加速度的表达形式。该导引律在满足终端角要求的同时,能进一步增大导弹击顶速度。最后,在MATLAB环境下构建了几种仿真场景,仿真结果表明该制导律的有效性。     

巡飞导弹BTT自动驾驶仪设计及仿真

对巡航飞行BTT导弹，采用侧向过载反馈的协调转弯方式进行自动驾驶仪设计。根据巡航飞行导弹的气动特点建立了BTT导弹的数学模型，并以某BTT导弹为例，分别设计了俯仰、偏航、滚转通道自动驾驶仪，对设计结果进行六自由度仿真。在仿真过程中，对各种耦合项进行检验，结果表明运动学耦合对BTT自动驾驶仪性能影响最为严重。     

基于伪控制隔离器的导弹控制方法研究

针对直接力/气动力复合控制导弹的参数严重不确定和多操纵机构的耦合问题,文中利用动态逆控制器适应系统的非线性要求,并用神经网络补偿动态逆控制系统所需要精确模型的不足,考虑到作动器的位置/速率饱和和延时的情况,增加了伪控制隔离器,以解决神经网络由于作动器的各种异常出现适应性困难的问题。最后通过仿真实验证明该算法满足扰动条件下飞行稳定性要求,提高了系统的鲁棒性。     

倾斜控制系统的FUZZY控制

该控制方案舍去传统的校正环节,不用传统的PID控制,而用FUZZY控制设计反坦克导弹倾斜控制系统,给出了FUZZY控制表求取规则和控制表。实验结果表明FUZZY控制效果较传统的PDI控制效果好。     

异步电动机转速控制中的模糊逻辑控制

基于模糊逻辑控制的速度控制器,其速度误差和速度误差变化率信号经量化因子转化后,通过规则评价和解模糊运算得到增量式输出.再定义输入输出变量的模糊子集数,采用mamdani极小法及加权平均法进行解模糊运算.该控制器以规则库离线设计制成模糊规则表,在线时采用查表的实现.通过Matlab/Simulink仿真并与PI控制系统速度响应比较表明,模糊控制有较强鲁棒性和优越的调速性能.     

基于模糊PID控制的AGV控制

为提高自动导引小车(automatic guided vehicle,AGV)运动控制效率,建立了AGV的3维模型和运动模型,通过Matlab/Simulink对AGV的运动模型进行仿真分析.分别使用PID控制、模糊控制和模糊PID控制方法对AGV的运动进行仿真,得到3种控制方式的响应时间和控制效果,并从行走距离和响应时间进行分析.仿真结果表明:建立的Simulink模型真实可靠,模糊PID控制效果比模糊控制和常规PID控制效果更好,可为AGV的控制研究提供参考.     

基于重构容错的智能水下机器人定深运动控制

为保证智能水下机器人（AUV）在部分运动执行器出现故障的情况下,仍可在一定深度下顺利完成相应任务,提出一种定深容错运动控制策略。该控制策略针对某型智能水下机器人垂向推进器的故障,从实用角度出发,基于重构容错控制思想,同时结合自抗扰控制（ADRC）方法进行具体的控制器设计和实现。该控制策略中包括两种定深控制器设计,分别为垂推正常工况下和垂推故障情况下的定深控制,试图依靠相关故障信息,通过重构替换实现容错控制。在仿真实验中,该控制策略于不同环境干扰下进行了相应测试,并与结合PID方法的定深控制器进行了比较。结果表明,基于重构容错控制思想,并结合自抗扰控制方法的定深容错控制策略不仅有效,同时具有更好的抑制干扰作用,从而可以为机器人提供更优的控制效果。     

具有控制约束的最速驾驶仪设计

为了解决导弹控制系统设计过程中采用试凑法进行参数设计周期太长以及执行机构饱和约束不易加入的问题．提出一种建模思想。将控制系统设计问题变为有约束优化问题。把系统的性能指标和执行机构饱和约束转化为约束条件。上升时间作为目标函数．采用逐次逼近法来进行迭代，直到得到满足约束的控制器参数。此方法能够直观地引入各种约束。并能够有效缩短导弹控制系统设计周期。     

基于并行控制的交流伺服系统控制

针对一般的大口径火箭炮交流伺服系统调控方法难以达到较好性能的问题,提出一种RBF神经网络-单神经元PID自校正控制方法.针对上述算法自适应能力不强的问题,引入一种并行复合控制策略,以RBF神经网络和单神经元PID做并行控制,通过半实物仿真分别对RBF神经网络PID自校正控制器和并行复合控制器的性能进行试验验证.仿真结果表明:采用并行复合控制的火箭炮伺服系统反应速度更快、稳定性更强、精度更高,能够更好地满足火箭炮交流伺服系统的性能指标要求.     

多包传输网络控制系统的保性能控制

研究了一类具有不确定时延的多包传输网络控制系统的保性能控制问题。在传感器数据传输采用静态调度策略的情况下,在控制器端用对象模型来估计对象的状态,根据接收到的传感器数据更新模型的相应状态,将多包传输网络控制系统建模为具有不确定性的线性离散周期系统。根据周期系统理论和矩阵不等式方法,推导了多包传输网络控制系统保性能控制律存在的条件,给出了保性能控制律的设计方法,利用PENBMI软件包求解双线性矩阵不等式约束的优化问题可得到次优保性能控制律和次优性能指标。仿真例子验证了设计方法的有效性。     

再入姿态的自适应逆控制应用研究

文中首先简要介绍了用于系统建模的LMS(最小均方误差)滤波和自适应逆控制原理．然后研究其可在重复使用运载器(RLV．Reusable Launch Vehicle)姿态控制中的应用．并通过仿真验证了在环境参数剧烈变化和系统具有较强不确定性的情况下，自适应逆控制能够对可重复使用运动器进行鲁棒、精确地控制。     

数字式导弹姿态控制系统的变结构控制

针对数字式导弹姿态控制系统,通过对离散变结构控制的研究,提出了一种姿态控制系统的离散变结构控制方法,设计了变结构控制律。该变结构控制律在实现姿态控制系统鲁棒控制的同时,有效地抑制了传统变结构控制的抖振现象。仿真结果验证了本文方法的有效性。