基于空中飞艇的天线姿态控制系统设计与仿真基于空中飞艇的天线姿态控制系统设计与仿真

空中移动通讯平台目前越来越多地应用于军事领域,由于在点对点信息无线传递过程中,通讯设备需要具有一定的方向性,最好是相互对准,从而增加信息通讯效率、减小误码率。基于飞艇的天线姿态控制系统由位置反馈、速度反馈和电流反馈组成三环数模混合控制系统,采用了稳定回路与跟踪回路相结合的姿态控制系统设计实现天线实时指向运动,架构了基于三坐标系的姿态解算数学模型,在较为恶劣的模拟环境下对系统进行了计算机仿真,结果表明系统满足预期设计指标要求,有效地隔离了飞艇运动对天线对准目标所带来的影响,响应速度快,对被控对象的非线性和时变性具有一定的自适应能力。     

基于VC+ +的航天器姿态控制系统设计与仿真

针对采用结构化方法设计航天器仿真软件效率低的问题,基于VC 采用面向对象思想提出了一种航天器姿态动力学与控制的仿真框架。设计了一种航天器的姿态控制器,并给出了系统稳定性证明;在理论上证明了控制律的全局渐近稳定后,在所设计出的VC 仿真软件上验证了控制算法。所提出的航天器仿真软件设计方法成功应用于某型航天器姿态控制系统,实现了仿真软件的可重用性,提高了软件的可扩充性,优化了代码,取得了明显的效果。     

四旋翼双环滑模姿态控制系统设计与仿真

针对四旋翼姿态角难以快速跟踪实际控制指令,传统线性化方法稳定性能不佳、用简单滑模控制存在控制律难以实现等问题,提出了一种基于双环滑模控制系统的设计方案。通过建立四旋翼的姿态动力学模型推导出姿态角和角速度的控制律方程。最后,基于实验室搭建的四旋翼硬件实验平台对该方案进行MATLAB仿真分析,并与常规PID控制方法和反步法进行了比较。结果表明该方法有效可行,跟踪姿态角更加快速、精确。     

基于模糊控制的高空飞艇姿态控制系统设计

针对高空飞艇纵向姿态控制的操纵特点,提出了采用空气舵和前后副气囊充放气复合控制的方案,并基于模糊控制设计了其纵向姿态控制系统.首先完成了复合控制的高空飞艇纵向通道数学模型建模,给出了高空飞艇纵向通道小扰动线性数学模型;然后,采用模糊控制方法对高空飞艇的纵向姿态控制系统进行了设计;最后通过仿真验证了所设计控制系统的有效性...     

四轴飞行器姿态控制系统设计

四轴飞行器具有不稳定、非线性、强耦合等特性,姿态控制是四轴飞行器飞行控制系统的核心;通过分析四轴飞行器的飞行原理,根据其数学模型和系统的功能要求,设计了四轴飞行器的姿态控制系统;该系统采用stm32系列32位处理器作为主控制器,使用ADIS16355惯性测量单元等传感器用于姿态信息检测;系统基于模块化设计的思想,各传感器都使用数字接口进行数据交换,结构简单;使用PID控制算法进行姿态角的闭环控制,实验结果表明,飞行器能较好的稳定在实验平台上,系统满足四轴飞行器室内飞行姿态控制的要求.     

基于Open Inventor的卫星姿态控制可视化仿真

针对卫星运行可视化仿真中卫星的姿态控制问题,设计出一种基于Open Inventor的卫星运行姿态控制可视化仿真系统。介绍了通过平移,旋转等坐标变换实现卫星模型处于二体定向姿态的思路和算法,二体定向姿态即有效载荷面对准地球以利于科学探测,太阳帆板跟踪太阳以保持供电。提出了基于Open Inventor的具体实现算法,充分利用Open Inventor的功能特点,卫星建模时增加了太阳能电池板绕中心轴向的旋转自由度,简化了算法。仿真结果表明,该系统能够较好地满足系统仿真的实时性要求。描述的思路和算法对构建航天可视化仿真系统具有一定的借鉴意义。     

基于神经网络的航天器姿态控制

文章给出了存在不确定质量参数和扰动时航天器进行姿态机动的控制系统，控制法则由神经网络和线性控制逻辑组成，这是为预定参数轨道飞行的航天器设计的。为得到闭环稳定条件使用了李雅普诺夫稳定性理论，这些稳定性条件施加到神经网络上起网络可调权得主控调整的约束作用。模拟结果证明当航天器惯量发生变化和出现干扰时，所提出的控制法则具有良好的跟踪特性，除了良好的鲁棒特性，模拟结果还证明由于所提出的神经网络控制器显示出网络权重迅速收敛，说明控制器具有学习能力。     

气球吊篮姿态控制系统的仿真研究

气球吊篮在高空科学观测和实验中被广泛地应用,气球吊篮的姿态一般可以采用力矩陀螺或反作用轮来进行控制,这两种控制方法各有优缺点,该文针对反作用轮式控制方法,介绍了系统的构成原理,给出了系统的仿真模型,并在具有位置干扰和速度干扰的情况下,采用MATLAB对该控制系统进行了仿真,从仿真的结果来看,反作用轮式的吊篮控制系统可以完成控制任务,但是响应速度比较低.和力矩陀螺式控制系统相比,反作用轮式的吊篮控制系统的结构简单、费用低廉,在一些特定的场合是比较实用的控制系统.     

基于HLA的卫星姿态控制系统数学仿真

该文针对三轴稳定卫星的姿态控制系统，着重考虑重力、光压、大气、地磁对其姿态的影响，并对这些环境因素的力矩作用效果建模，利用所建模型对卫星具体构形进行计算，形成一个以飞轮作为主动力矩、通过磁力矩卸载的闭环稳定系统。整个系统在符合高层体系结构HLA标准的商业RTI——pRTI下，建立了SOM／FOM模型，实现了控制器、姿态力学和干扰力矩、管理者各联邦成员之间的信息传递以及仿真问的互操作，并促进了仿真资源的重用，最后对卫星姿态角随时问的变化进行了显示。     

基于神经网络的无人机姿态自适应控制仿真

针对四旋翼无人机姿态控制中模型不完整、部分参数和扰动不确定的问题,提出了一种基于神经网络的自适应控制方法,采用RBF神经网络对无人机姿态动力学模型中不确定和扰动部分进行学习,设计了以类反步法为基础,包含反馈控制和神经网络控制的自适应控制器,实现了对未知动态的准确逼近,解决了传统控制方法中过于依赖精确模型的问题。同时设计了神经网络的权值自适应律,实现了控制过程中的在线学习和调整,并且通过李雅普诺夫方法证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明,在存在较大扰动的情况下,上述控制器可得到很好的控制效果,可以实现误差的快速收敛,具有较好的鲁棒性和自适应性。     

基于图形组态的姿态控制系统仿真平台设计

针对传统姿态控制系统仿真平台设计时,经常采用的软件顺序编码方式存在直观性、操作性和通用性差的缺点,提出了一种基于图形组态的姿态控制系统仿真平台设计方法。该系统基于模块化、层次化和图态化的设计思想,搭建的图形化姿态控制系统建模环境与工具,利用邻域矩阵树搜索算法实现系统分隔和仿真排序,具备控制律设计、时序仿真分析、频域仿真分析和稳定性评估等功能,通过添加静态模型库中基础模块完成控制系统三通道可视化建模,实现不同构型下的姿态控制系统快速构建。该系统具有形象直观、功能丰富、组态灵活、操作方便、代码重复使用性强等优点,满足姿态控制系统快速闭合论证需要,可应用于型号预发展阶段和方案论证阶段,有效缩短相关仿真评估系统建设周期。     

空间飞行器姿态控制器设计与仿真

该文对空间飞行器姿态系统设计了一种变结构控制器。首先,应用误差四元数法描述空间飞行器姿态运动。同时,在考虑结构摄动和外界扰动的界未知情况下,其基本方法是采用模糊规则优化滑模变结构控制的设计,并且能够在线对结构摄动和外界扰动的界进行估计,使得系统轨迹既能快速趋近滑动面又能降低抖振,从而提高了变结构控制系统的品质。仿真结果表明,该系统对模型：不确定性和外来干扰具有较强的鲁棒性,同时避免了变结构系统固有的抖振问题,性能令人满意。     

SAR星姿态控制实时仿真系统结构与实现

为了测试SAR星星载计算机软件及硬件接口实时性能,该文基于dSPACE实时系统设计了SAR星姿态控制实时仿真系统。介绍了该系统的硬件结构和Simulink模型。采用Simulink和Stateflow建立了该系统的RS232／RS422串行口通信接口模型。仿真结果表明了SAR星姿态控制实时仿真系统和串行口通信接口模型的正确性。     

小卫星编队飞行姿态协同控制及仿真

针对具体的对地定向三星编队成像高度计的姿态协同控制问题,基于四元素方法进行了姿态控制系统设计和数字仿真研究.首先定义了坐标系及姿态误差变量.接着设计了一种非线性姿态跟踪控制器,并运用Lyapunov稳定性理论证明了该控制律的全局稳定性.最后通过基于Matlab的数值仿真和基于STK的可视化,进一步验证了该控制律的稳定性和有效性.数值仿真结果表明利用这种方法可以保证编队中的从星时刻跟踪目标姿态.也就是能够实现合成孔径干涉测量的任务目标.     

基于单神经元的卫星姿态自适应PID控制

提出了一种以经典PID为基础,用单神经元加以实现的智能PID控制算法。基于误差二次型最优理论推导出相应的单神经元输入权值参数调整算法。并推导了为改进其应用上的不足,将自适应PSD控制器中递推计算增益K的方法应用到单神经元的自适应PID控制,构成具有自动调整增益K值的单神经元自适应PID控制器的学习算法。将控制算法应用到航天器姿态控制系统,数字仿真结果验证控制器有效。     

平流层球载系统方位控制仿真与试验研究

研究了平流层球载系统的方位控制问题.介绍了吊篮方位控制系统工作原理并建立了其数学模型,控制系统采用反作用飞轮子系统实现吊篮方位的高精度控制,并采用反捻装置子系统实现对飞轮电机的卸荷以及对干扰力矩的解耦控制.针对球载方位控制系统,提出了一种带调节因子的新型非线性PID控制器,控制器根据指令跟踪误差自动调整增益参数,能够克服传统PID控制器难以协调快速性和超调量的缺点.仿真与试验结果表明,吊篮控制方案以及非线性PID控制算法能够准确实现球载系统的方位跟踪.