分数阶控制在位置随动系统中的应用研究

位置随动系统对响应速度、定位精度、抗扰动性能等要求越来越高,整数阶PID 控制实现容易,但性能有限,很难满足高要求。分数阶PID(FOPID)控制由于引入了积分和微分两个阶次参数,可控参数更多更灵活。文中针对位置随动系统引入分数阶PI 控制,首先,利用分数阶微积分的数值计算方法(irid_fod 法)给出了差分方程;然后,在MATLAB 环境下利用粒子群寻优算法,分别整定随动系统整数阶PI 及分数阶PI 最佳控制参数;接着,进行了定位控制及抗扰动性能的仿真与实物试验。结果表明:位置随动系统中,分数阶PI 控制较整数阶PI 控制定位快、抗扰动性能强,具有一定的工程应用价值。     

M2M4信噪比估计算法的统计性能分析

针对雷达信号处理中信噪比估计的性能评价问题,研究了常用的二阶、四阶矩(M2M4)方法的统计性能。文中借助一阶泰勒近似,推导了该算法的均方根误差的近似闭合解,给出了其信噪比、观测数据长度的近似关系。计算机仿真结果表明,文中给出的近似公式计算结果针对常规信号、线性调频信号,在一定信噪比范围与仿真结果是吻合的。     

基于单矢量传感器的飞行器姿态角研究

针对惯导部件使用不便的缺点,提出基于极化电磁波进行飞行器姿态感知的方法.飞行器通过单电磁矢量传感器接收来自基站的极化电磁波信号,通过基于四阶累积量的ESPRIT算法进行信号参数估计,最终估计飞行器姿态角(俯仰角、航向角、横滚角).     

一种分数阶混沌系统的通用增强型FPGA实现

针对目前分数阶混沌系统的FPGA设计实现通用程度不高的问题,文中给出了一种通用增强型FPGA算法。首先给出基于G-L定义的分数阶微分算法原理,再将一个已知的三维整数阶混沌系统扩展至分数阶多涡卷混沌系统,通过平衡点、分岔图及最大李氏指数谱分析了其动力学特性,最后运用可变长度移位寄存器,设计分数阶微分的通用增强型FPGA算法,并将其应用至分数阶多涡卷混沌系统。实验结果与数值仿真结果一致,该算法当修改参数时,无需设计新的代码,并能够动态调节记忆长度,且对步长没有严格限制。     

水力机组模糊分数阶控制器设计

为了提高水力发电机组过渡动态性能,利用模糊控制理论设计了基于分数阶的模糊分数阶控制器,并将其应用于水轮机调速系统,利用PSO优化算法对控制器的参数进行优化.与常规PID控制器进行对比实验,实验结果表明,模糊分数阶控制比传统PID控制具有更好的动态性能,对于水轮机转速调节是一种有效的控制手段.     

分数阶混沌系统的DSP Builder设计方法

为了克服模拟电路分数阶混沌系统设计易受外界条件影响,提出了一种基于DSP Builder设计分数阶混沌系统的方法.以分数阶Jerk系统为例,采用一种数字差分算法设计混沌系统,分析了分数阶混沌系统的动力学特性.仿真结果表明,分数阶混沌系统的DSP Builder设计方法是一种有效的分析方法,这为分数阶混沌系统的数字设计提供了新的思路.     

四旋翼飞行器MAC-PID位置控制研究

针对四旋翼飞行器传统PID控制系统存在的响应慢、抗干扰能力差、超调较大等问题,将模型算法控制(MAC)引入传统PID控制系统,以改善控制系统的动静态性能。将不完全微分PID控制器与MAC控制器相结合,构成串级闭环控制系统:将不完全微分PID控制器作为内环控制,实现对横滚角和俯仰角的姿态控制;将MAC作为外环控制,实现对位置以及偏航角的控制。仿真结果表明该方法与传统PID控制相比,其超调量小、响应速度快、响应曲线平滑。     

分数阶傅立叶变换OFDM系统自适应均衡算法

由于子载波间干扰(ICI)的影响,传统OFDM系统均衡方法在快速衰落的信道环境下性能有较大下降.本文提出了一种基于分数阶傅立叶变换的OFDM系统自适应均衡方法,它用分数阶傅立叶变换代替傅立叶变换进行子载波调制与解调,同时在分数阶傅立叶域对接收信号进行自适应均衡.文中给出了最优分数阶傅立叶变换阶次的选取方法,和分数阶傅立叶域最小均方算法的步骤.分析和数值仿真结果表明,最优分数阶傅立叶域的自适应均衡算法较传统频域方法有更好的均衡效果,并且复杂度不高.     

基于改进TLS-ESPRIT的Chirp扩频系统信道估计

提出了一种基于快速伪谱修正的四阶累积量TLS-ESPRIT算法。该算法充分运用了四阶累积量矩阵的数据信息,不但能较准确地估计Chirp扩频系统信道多径时延,而且可有效地识别和剔除虚径,进而建立在时延估计基础上的多径幅度估计就更可靠。针对关键参数在仿真设计和工程应用中的设置,列出了它们需要遵从的三个关系。最后以IEEE802.15.4a信道为传输环境,对该算法进行了仿真验证,并与四阶矩TLS-ESPRIT算法和伪谱搜索算法作了性能对比。     

基于四阶累积量的非圆信号测向方法

对通信系统中大量使用的BPSK等非圆信号测向,可以采用共轭扩展MUSIC(CE-MUSIC)算法,也可以采用基于四阶累积量的MUSIC-like算法。CE-MUSIC算法没有利用高阶信息,MUSIC-like算法没有利用信号的非圆信息,性能均受限。该文提出的四阶扩展MUSIC(FO-EMUSIC)算法利用了非圆信号在四阶累积量中的信息,分辨力和测角精度明显优于MUSIC-like算法,略优于CE-MUSIC算法,可测向阵元数大于CE-MUSIC算法和MUSIC-like算法。针对均布线阵,为减小计算量,还提出了FO-EMUSIC/ULA算法。仿真实验验证了FO-EMUSIC算法的优良性能。     

四旋翼飞行器建模与PID控制器设计

为了实现对四旋翼飞行器的稳定飞行控制,对四旋翼飞行器建立了动力学数学模型,并采用准LPV法将非线性模型线性化,在建立的动力学模型基础上,对飞行器垂直速率、俯仰速率、横滚速率、偏航速率四个独立通道上分别设计了PID控制器.并通过Matlab/Simulink软件进行控制系统仿真,并对仿真结果进行分析,仿真结果验证了PID算法的有效性.     

机载火控雷达天线阵面安装误差的高精度校准方法

机载火控雷达天线阵面机械安装误差会导致天线阵面相对于飞机轴线的方位角和俯仰角的系统误差,该误差的大小直接影响到飞机火控系统的命中精度.以往常采用一台全站仪进行单站定位测量,其精度无法满足某些机载火控雷达校准精准的要求.利用两台全站仪进行前方交会的方法,实现雷达天线阵面上参考点的空间坐标测量,进一步计算出天线阵面相对于飞...     

基于四元数的姿态变换关系在SAR运动补偿中的应用

SAR运动补偿技术是SAR系统获得高质量图像的关键。当雷达载体发生横滚角、俯仰角和偏航角运动时,天线平台需要得到实时的姿态角以稳定天线的指向,而捷联惯导系统能满足这一要求。捷联矩阵的实时修正是捷联系统姿态解算的主要任务,考虑到系统实时性和稳定性的要求,用一种新的方法推导了四元数与姿态角的变换关系,并根据此关系分析了载机角运动误差对SAR成像的影响。基于四元数的方法能减少SAR运动补偿中复杂的三角函数运算,提高了运算效率,增强了系统的实时性。     

自动空中加油杆LQR控制器设计

针对硬式空中加油过程中加油杆在外界干扰下可能存在不稳定的问题,本文提出了一种线性二次型最优控制方法。首先建立加油杆的数学模型,推算出其状态空间方程,然后设计相应的控制律并搭建simulink仿真模块。仿真结果表明,加入线性二次型最优控制的反馈单元后,飞机的俯仰角和滚转角很快收敛为0,系统响应稳定。     

色噪声环境下单基地MIMO雷达分布式目标角度估计

针对传统的二阶统计量角度估计算法在高斯色噪声环境下估计性能急剧下降甚至失效的问题,该文提出一种基于四阶累积量的单基地MIMO雷达相干分布式目标角度估计算法。首先建立单基地MIMO雷达的相干分布式目标信号模型,求取信号的四阶累积量矩阵;利用特征值分解分离出相互正交的信号子空间与噪声子空间,根据多重信号分类(MUSIC)算法原理,获得阵列的空间谱函数,通过谱峰搜索得到分布式目标的中心波达方向。该算法充分利用了四阶累积量对高斯过程的不敏感性,能够很好地抑制高斯色噪声对角度估计的影响。仿真结果证明了该算法的正确性和有效性。     

嵌入式横流风扇翼型CFD分析方法

新概念飞行器由于取消了传统的操纵舵面,因此飞行器的俯仰、滚转、偏航等姿态完全靠横流风扇转速的变化以及导流板对出气角度的控制来实现,基于对嵌入式横流风扇翼型研究的目的,对这两方面的参数进行分析并展开研究,采用采用计算流体力学方法,建立了推进翼飞行器机翼流场的二维计算模型,并实现了嵌入式横流风扇翼型流动控制的方法的CFD技术分析,通过与经典的Kummer分析结果相比较,得到了较好的一致性.     

三轴机载光电系统的模糊滑模鲁棒控制方法

为了克服机体振动和气流扰动对三轴机载光电系统对准精度的影响,提出了一种模糊滑模鲁棒控制方法。首先根据坐标转换关系建立了三轴机载光电系统的数学模型,然后引入模糊算法准确估计干扰大小,并设计了模糊滑模鲁棒控制律,最后给出了稳定性分析,能够确保三轴机载光电系统对目标方位的高精度跟踪。仿真结果表明:提出的方法与分数阶控制方法相比,表现出了更优的控制效果,可在300 ms内稳定跟踪指令信号,最大干扰估计误差仅为0.2 N·m,且具有更高的控制精度,对俯仰角、滚转角和航向角的最大跟踪误差分别仅为0.5°、0.7°和0.4°,大幅提高了三轴机载光电系统的对准精度。     

运动目标视觉跟踪测量系统与场地坐标系的快速统一方法

车载移动式视觉跟踪与测量系统在实际应用中, 快速便捷地进行视觉系统与场地坐标系的全局统一是关键技术。结合视觉系统与现场特点, 阐述了系统标定原理, 给出了视觉跟踪与测量系统相对于场地坐标系转换数学模型。该方法的基本思路是转台视轴分别指向场地坐标系内的两个控制点, 根据两点对应的俯仰角、方位角及距离确定两坐标系的转换关系。仿真分析和实验结果表明: 角度和距离精度分别达到0.03和0.52%。该方法便捷、高效, 对移动式视觉测量系统坐标系快速统一有实用价值。     

基于动态红外图像的飞机姿态识别方法研究

利用成像导引头信息的红外引信可以获得目标由完整到局部的一系列动态红外图像，实现前视探测。飞机姿态识别对成像引信瞄准点具有非常重要的意义。分析了高速交会情况下飞机目标的运动特性，利用遗传算法确定像平面上目标图像的旋转情况和机头位置，以及测距装置提供的距离信息、目标图像的长度及红外探测器的系统参数确定目标的俯仰情况，最后利用弹目交会过程中目标轴线方位角和高低角的不变性实现了飞机飞行姿态的识别。     

俯仰/滚转耦合的大角度姿态测量算法

基于加速度计或陀螺仪的测姿方法均存在大角度条件下姿态角误差放大、突变问题。对大俯仰角测量,通过预置欧拉旋转法可确定冗余加速度计的布置方式,降低了俯仰角测量误差。对大俯仰角条件下的滚转角测量,提出基于角速率阈值判定的陀螺解耦测姿算法。当俯仰角速率大于设定阈值时,采用角速度投影可钳制滚转角误差的漂移;当俯仰角速率小于设定阈值时,采用角速度积分可避免角速度投影造成的姿态误差放大。通过理论推导、分析和仿真,预置欧拉旋转法能有效避免大俯仰角条件下俯仰角姿态误差放大,陀螺解耦测姿算法能在振荡环境下长时间保持滚转角精确度。