机载全数字跟踪平台的设计

根据机载电视跟踪系统的具体情况,提出了基于PC/104嵌入式计算机构成的具有速度环和位置环的数字伺服跟踪系统,它由陀螺的负反馈完成对速度环的稳速,由编码器完成位置环的控制,并采用了一种非标准的PID控制器实现对目标的跟踪控制.实际应用表明,该控制器具有对低阶、高阶、延迟时间等能够产生自适应响应.     

机载全数字跟踪平台的设计

根据机载电视跟踪系统的具体情况,提出了基于PC/104嵌入式计算机构成的具有速度环和位置环的数字伺服跟踪系统,它由陀螺的负反馈完成对速度环的稳速,由编码器完成位置环的控制,并采用了一种非标准的PID控制器实现对目标的跟踪控制.实际应用表明,该控制器具有对低阶、高阶、延迟时间等能够产生自适应响应.     

变结构PI控制器的设计及其在光电跟踪系统中的应用

为了给光电跟踪系统提供高性能的伺服控制,基于传统的PI控制器原理,结合变结构的思想,设计了一种变结构PI控制器(VSPI)。介绍了该控制器的工作原理并讨论了设计参数的选择。基于某型号光电跟踪系统,分别对采用了VSPI、抗积分饱和PI控制器(AWPI)和积分分离PI控制器(ISPI)作为位置回路控制器的伺服控制系统进行了仿真和实验。实验结果表明,采用了VSPI的光电跟踪系统基本无超调,上升时间为0.378s,稳定时间为0.488s,跟踪精度为1.26″。该系统结构简单,能实现嵌入式实时控制;与其他两种控制器相比综合性能更好,完全满足光电跟踪系统精度高、响应快的要求。     

基于视觉的低空跟踪系统

构建了一个以无人飞行器为载体的基于视觉的低空跟踪系统。该系统由地面站和机载模块两部分组成,构建了机载自动跟踪与地面人工干预两个并联的控制回路;采用了基于灰度直方图的自适应容忍度多阈值分割算法,并在此基础上采用了基于双重子窗口的动态聚类目标提取方法;用目标的形心脱靶量作为云台的控制参数,根据目标的运动趋势对速度参数进行调整。系统通过用鼠标对监控视野中心的坐标替换目标的形心脱靶量实现机载自动跟踪和地面人工干预的平滑切换;保留不同照度下目标的灰度阈值,使得运动区域在阴影下也能被分割。经过2~3次的聚类迭代,较精确地计算出目标的形心位置,排除了干扰目标的影响,系统的处理速度达到15 frame/s。结果表明,上述算法和方法是可行的,系统具有较大的实用性。     

机载光电平台的复合补偿控制方法

为实现机载光电平台的实时高精度稳定跟踪控制,提出了一种基于改进干扰观测器和模糊逼近的复合自适应补偿控制方法.首先,根据系统的机械结构特点分析了各框架间的运动学耦合关系;考虑到载体扰动的影响,提出了一种基于速度信号的改进干扰观测器结构,并分析了它的工作原理和鲁棒稳定性.然后,针对机械系统中普遍存在的摩擦等干扰现象,设计了基于模糊逼近的复合补偿控制策略以保证系统的跟踪性能,最后,利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的全局稳定性和跟踪误差的渐进收敛.实验结果显示,该控制方法具有较高的稳定精度,其跟踪误差可达μrad数量级,表明该方法可以有效地抑制载体扰动的影响并且具有良好的跟踪性能,是可行有效的.     

机载防撞系统应用中目标跳变现象分析

阐述了机载防撞系统的功能及应用,针对某型飞机机载防撞系统飞行过程中目标方位跳变现象产生过程、原因进行了分析,得出了无威胁目标角度因素不影响防撞功能、接近威胁目标防撞系统可实时对目标方位进行跟踪的结论。     

三自由度直升机实验平台及姿态跟踪控制器设计

介绍了设计的三自由度直升机模型的系统构成,建立了系统的俯仰轴控制模型,并依此设计了俯仰轴的状态反馈跟踪控制器与神经网络自适应控制器。为实现设备的在线实时控制编写了基于VC的上位机软件用于控制设备、调试参数以及观察系统的姿态跟踪控制效果。基于Matlab将两种控制器仿真后在实验平台上验证并对比分析,实验结果表明,神经网络自适应控制器能更稳定更好地实现三自由度直升机的姿态跟踪控制。     

基于电子稳像跟踪技术的运动滤波算法

为了在摄像机平台不稳的情况下获取稳定的图像序列,实现基于电子稳像的目标跟踪,对摄像机主动扫描运动与随机抖动分离方法进行了研究,提出了用均值偏移和粒子滤波结合的运动滤波算法(MSPF)来实现运动分离.算法通过粒子滤波预测粒子,然后利用单次均值偏移迭代移动粒子,使粒子更接近于目标真实位置区域,削弱了计算结果精度对粒子数的依赖.对于现实中的复杂背景,利用MSPF算法分离摄像机的主动扫描运动和随机抖动,采用运动补偿图像差分法检测出运动目标,从而实现图像的稳定跟踪.实验结果表明,MSPF算法使用50%的粒子就能起到传统粒子滤波算法同样的效果,缩短了计算时间,有利于实现实时稳像跟踪,适用于车载、船载、机载等稳定跟踪系统中.     

基于MIMO滑模的气动伺服系统控制

针对非线性气动伺服系统的轨迹跟踪和柔顺控制问题,采用MIMO滑模控制器实现气动系统多输出的跟踪控制。对气动伺服系统基于流量控制策略的动力学进行建模,将其状态方程转换为严格反馈系统形式;设计用于轨迹跟踪和内腔压力跟踪的双滑模面,基于传统的滑模控制率构造用于气动系统的双控制输入,实现气动系统控制器的设计。基于Simulink搭建控制仿真平台,仿真结果验证了控制器对系统多输出的有效跟踪控制。     

机载稳定框架平台减振特性设计与分析

机载光电系统在对目标进行航空侦察时,为了减少机载振动干扰因素对视轴稳定性和跟踪精度影响,设计合理的隔振系统显得尤为重要。从隔振设计的角度出发,对隔振原理、橡胶减震器设计要点进行了详细说明。振动试验结果表明:橡胶减震器设计合理和性能可靠;光电系统成像质量好、稳定精度高。     

航空机载弹药着速对侵彻靶板影响的仿真分析

航空机载侵彻型弹药由于姿态调整及过载冲击的影响，对着靶速度有一定的要求，利用冲击波理论对极限撞击速度进行理论计算。应用ANSYS／LS—DYNA分析技术对航空抛撒侵彻型弹药侵彻混凝土靶板进行分析，获取各着速下侵彻过程的速度、加速度曲线，结合极限撞击速度的理论计算值与模拟值比较分析，得到着速对靶板侵彻效果的影响，为引信抗冲击过载加速度传感器的设计及加速发动机功率的选择提供理论支持。     

光电对抗半物理仿真系统航迹生成方法

为了建立能体现飞行器姿态变化及实际运动特性的航迹模型,提出了在光电对抗半物理仿真系统中利用变参数控制生成目标航迹的方法。该方法依据飞行轨迹控制原理,把飞机飞行动力学模型作为被控对象,在分析轨迹控制参数特点的基础上,构造了以控制误差为自变量的比例参数和微分参数函数模型。通过这些函数,变参数模型能够根据瞬时误差实时改变参数大小,从而适应飞行器轨迹运动过程中的非线性特点,减小生成航迹的误差。最后,利用某型飞机数据进行了数学仿真试验。结果表明:该方法产生的航迹与给定航迹最大距离相对误差为3.9%,稳定后相对误差为0.1%;航向最大相对误差为1.8%,稳定后相对误差为0.056%。另外,该方法具有通用性,可以满足仿真系统中对目标航迹模拟的要求。     

机载光电成像设备的可测试性系统设计

随着技术的发展,机载光电成像系统越来越复杂,系统的测试性对设备的效能及费用的影响也就越来越显著,但目前产品普遍存在可测试性设计考虑不足、自动化程度不高、故障诊断不到位等问题。为了提高机载光电成像系统的可测试性能力,本文对设备进行了全面的可测试性系统设计,特别是采用了将模糊理论与专家系统相结合的方法,解决了存在的缺点,可使故障诊断率达97%以上。因此,在可测试性设计中采用将模糊理论与专家系统相结合的方法是行之有效的。     

基于改进预瞄跟随算法的电动车智能转向控制

提出一种基于改进的预瞄跟随驾驶员模型的电动汽车智能转向控制策略。借鉴驾驶员预瞄跟随模型提出转向控制方法,并对预瞄跟随算法进行改进,提出一种新的预瞄点搜索算法,确保预瞄点落在预期路径上,避免由于路径转弯曲率过大导致电动汽车脱离路径。结合考虑稳态响应的影响,提高转向控制策略精度。利用多领域建模软件Dymola,结合电动汽车动力模型、路径模型,对该转向控制策略进行仿真。仿真结果表明应用该策略的电动汽车具有良好的路径目标跟随精度。     

轮式移动机器人的路径规划和跟踪控制

介绍了路径规划的设计及路径跟踪控制设计.路径规划设计是当机器人感应到障碍物后,采用预定轨迹来实现避障功能,而路径跟踪控制则通过计算出轨迹目标值和现时位姿的偏差,控制电机来使偏差减小.并通过Matlab仿真,验证了其可行性与合理性.     

挖掘装置操作臂末端轨迹控制的试验研究

对排雷机器人挖掘装置的操作臂系统进行了动力学分析，建立了其动力学方程；利用PD反馈控制法对操作臂的末端轨迹控制进行了测试试验。测试结果表明，控制系统使操作臂具有较好的摆角收敛性；位置精度在X方向的误差值小于23mm，误差率小于2．3％，在Y方向的误差值小于16mm，误差率小于2．0％，能实现较精确的轨迹控制。     

Decentralized control of mobile robots in formation

A control scheme for mobile robot formation in the leader following mode is proposed. It enables to track the target and is based on using a sliding mode along the desired trajectory in the state space. Results of modeling using MATLAB/SIMULINK environment are presented. They confirm efficiency of the proposed algorithm.     

自循迹移动靶车控制方法研究

基于传统轨道式移动靶车的运动路线单一且不易变更,而轨道的存在给射击也带来跳弹的隐患。本文提出了一种新型的自循迹移动靶车控制系统以满足现代化、多科目的射击需求。该系统是以普通的色带为引导线,通过车载摄像头动态摄取路面信息进行识别,控制靶车按照预定的目标与速度沿着引导线自动行驶。     

舰载光电跟踪设备的目标预测算法研究

舰载光电跟踪设备在跟踪百公里以上的目标时,由于受到障碍物干扰,目标有时可能从视场中丢失,需采用记忆跟踪算法对目标的未来时刻位置进行预测,重新找回目标。常规的CA、CV模型预测目标时忽略了残差,记忆跟踪时间短,从而造成预测目标不够精确。针对以上问题,提出了Kalman目标预测模型,延长记忆跟踪时间。首先,由船地坐标转换公式推导了甲板坐标系下船摇速度,前馈到伺服控制系统速度回路中,保证视轴自稳定,同时提高跟踪精度;其次,概述了CA、CV、Kalman目标预测模型;最后,重点论述了3种目标预测模型记忆跟踪和实时雷达引导二维位置信息之间的关系。试验结果表明,本文由于引入了Kalman目标预测模型,使得记忆跟踪时间比传统的CA、CV模型的预测目标时间提高了一个数量级。解决了工程中舰载光电跟踪设备受船摇影响时跟踪精度低和记忆跟踪时间短的问题。     

基于手眼视觉的空间末端操作器的轨迹规划

空间机器人将用于对空间目标的跟踪、接近、包络和抓捕,由于机器人和抓捕目标均处于无约束自由飘浮状态,因此顺利进入捕获区并完成抓捕较为困难。针对漂浮机器人和漂浮目标对接困难的问题,利用末端操作器上的手眼视觉作为传感器系统对末端操作器的运行轨迹加以控制;利用动量守恒和动量矩守恒两大基本定理,推导了手眼视觉引导下空间机器人末端操作器为达到期望捕获位姿的轨迹规划,使得末端操作器可以规避末端操作器手指外形实现对目标的无接触跟踪和包络;利用气浮平台、被动6自由度模拟器实现了地面模拟空间失重环境,并在该试验平台上试验了机器人末端操作器对漂浮目标的跟踪和捕获。研究结果表明,基于视觉的轨迹规划可以协助机器人完成对漂浮目标的跟踪和抓捕。