船摇陀螺前馈的转换公式推导及船摇隔离效果分析

随着高频段(X频段乃至Ka频段)天线在航天测控中的不断应用,由于波束非常窄,对捕获跟踪低轨的高动态目标,这将是一个新的技术难点,而在远望号测量船上,加之船摇的影响,窄波束捕获跟踪问题将更加突出;如果船摇隔离度不够,会导致船摇残差过大而导致目标丢失,为了提高跟踪精度,一般采用中心机前馈或陀螺前馈进行速度补偿,等效于提高了系统的加速度误差常数(Ka值);与中心机前馈相比,陀螺前馈在测量精度、实时性方面存在优势,在船载雷达伺服系统中得到推广应用;文章主要讨论前馈陀螺的两种安装形式、转换公式以及在船载雷达伺服系统中的应用效果。     

基于卡尔曼滤波的新型船摇前馈补偿方法

船载雷达捕获跟踪目标时需要解决船摇扰动问题。传统的计算机前馈补偿方法受各种误差的影响对船摇隔离度的贡献有限,难以满足船载X频段大口径天线的要求。针对这种情况,提出了一种新型船摇补偿方法,直接利用陀螺敏感船摇扰动,经过卡尔曼滤波降低陀螺输出中的噪声后作为前馈量加入伺服环路中,仿真和试验结果表明该方法可以大幅度提高船摇隔离度从而提高系统的跟踪性能。     

一种窄波束测控装备车船摇隔离方法

针对车载/船载状态下的窄波束测控装备的“动中测”测控需求,提出一种“位置环+车船摇前馈补偿+陀螺稳定环”的车船摇隔离方法,并对该方法的船摇隔离度和车摇隔离度分别进行仿真分析,仿真结果表明,采用该方法时,船摇隔离度能达到50 dB以上,车摇隔离度能达到20 dB以上;利用该方法对船摇条件下的高速运动目标跟踪性能进行仿真,仿真结果表明,跟踪误差满足窄波束测控装备的跟踪要求。     

自适应模糊PID前馈补偿在机载挂飞摆扫转台控制中的应用

针对机载挂飞转台的摆扫速度控制问题,提出了一种利用模糊自适应PID技术进行前馈补偿的复合控制策略。首先根据实际应用提出摆扫转台的期望摆扫速度曲线,并对直流力矩电机驱动的摆扫转台进行了建模;然后根据扰动前馈补偿的控制原理,提出了模糊自适应PID前馈补偿方法,为摆扫转台的速度环设计了模糊PID控制器,并在此基础上设计了与之相适应的的自适应前馈补偿函数;最后进行了仿真结果验证。通过Matlab仿真结果表明,相对于模糊PID控制,所设计的模糊自适应PID前馈补偿控制器能有效的跟踪期望的转台摆扫速度,大幅地提高了在有稳定干扰和摆扫速度越变情况下的跟踪精度。     

IMM Kalman滤波前馈补偿技术在搜索跟踪系统中的应用

空中低慢小目标存在机动和角速率运动较大的情况,对地面搜索跟踪系统的跟踪精度提出很高要求,为了提高跟踪系统的跟踪精度,需加入伺服前馈补偿技术,精确的目标速度和加速度估计成为前馈补偿控制的难点.鉴于此,提出采用IMM卡尔曼滤波技术估计目标运动速度和加速度信息,并作为伺服前馈补偿的输入量,以消除由于目标速度和加速度运动引起的脱靶量误差.实际系统测试实验表明,搜索跟踪系统采用IMM卡尔曼滤波前馈补偿技术使得系统跟踪精度较常规卡尔曼滤波补偿提高3倍以上,模型验证有效.     

船舶动力定位手柄操作模式PID解耦控制

针对船舶动力定位手柄操作模式表现出的多变量、强耦合、非线性和时变性等特点,提出了一种增量式PID解耦控制方法。考虑横荡速度与艏摇角速度之间的耦合问题,采用前馈补偿解耦法对船舶的动力学模型进行解耦;根据解耦后的船舶动力学模型,采用增量式PID控制算法分别对纵荡速度、横荡速度和艏摇角3个自由度设计相应的控制器。仿真结果表明,该控制器跟踪快、实时性较好、鲁棒性强,可以满足工程应用的要求。     

基于数据优先级的雷达目标跟踪偏差补偿方法

传统雷达目标跟踪偏差补偿方法雷达跟踪目标偏差补偿的精准程度较低,导致研究成果可靠性及稳定性较差。为了解决上述问题,基于数据优先级提出一种雷达目标跟踪偏差补偿方法,利用雷达极化测量目标信号,并建立三维空间坐标,引导操作数据,通过对相位控制偏差的校准操作实现对数据目标的精准测量,提升系统检验的准确性,根据数据优先级原则,对极化脉冲进行角度测量,选取适宜测量方案,设置雷达目标方向图,进行雷达目标超分辨成像,加强实验研究力度,综合考虑优化信息与操作条件,实现对雷达目标跟踪偏差补偿方法的研究。实验结果表明,基于数据优先级的雷达目标跟踪偏差补偿方法具备较高的雷达跟踪目标偏差补偿的精准程度,研究可靠性较高,稳定性有了显著提升。     

基于改进前馈补偿模糊PID的随动特性分析

提出一种滑行灯随动转向系统,针对其控制过程不连续,存在非线性、时滞性和其它不确定因素,在建立起灯具转角模型与合并负载后的直流伺服电机模型的基础上,采用模糊PID控制技术,针对其论域固定、瞬态响应不稳定的缺点提出了一种基于计算速度误差的摩擦模型前馈补偿算法。通过MATLB/Simulink仿真,比较了常规PID控制、模糊PID控制、基于计算速度误差摩擦模型前馈补偿和前馈补偿模糊PID控制在阶跃输入和正弦输入下的动态响应,仿真结果表明,上述系统在基于速度误差摩擦模型前馈补偿模糊PID控制下具有很好的鲁棒性和动态跟踪能力,能够实现零超调、跟随误差在±0.05,验证了此改进算法在类似系统中的可行性。     

欠驱动船舶神经网络自适应路径跟踪控制

针对模型参数未知的欠驱动船舶路径跟踪问题,将神经网络技术与反演设计法相结合,提出一种神经网络稳定自适应控制方法。首先根据运动学误差方程和线性变换确定辅助的前进速度和艏摇角,然后利用神经网络逼近技术对模型中任意不确定因素进行补偿,设计自适应控制律,使得实际的前进速度和艏摇角分别收敛到辅助值。应用Lyapunov函数证明了船舶路径跟踪闭环系统的误差信号最终一致有界。仿真结果表明,利用设计的控制律可以迫使欠驱动船舶跟踪曲线和直线路径,并且具有较强的鲁棒性。     

混合式频率合成技术对多普勒频移补偿的研究

在航天测控领域中,测控系统的动态捕获、跟踪性能和测量精度是非常重要的因素.为检测雷达的动态捕获、跟踪性能和测量精度,在多普勒频率模拟器中,采用混合式频率合成技术(DDS+PLL).对直接数字频率合成技术和锁相环技术进行了分析,提出了设计方案.该技术可以实现高精度、快速率的频移补偿,且不会影响原有信号的相位特性,使用该方法解决了小频率间隔与低相位噪声输出之间的矛盾.并且具有频率分辨率高,输出相位噪声低的优点,同时具有较好的杂散抑制性能.     

雷达环境仿真中同步脉冲干扰的设计和实施

雷达环境仿真系统是为检测雷达设备的抗干扰能力而设计的,同步脉冲干扰是采用假目标和信息,产生与雷达工作信号具有相参性和同步性的干扰信号,作用于雷达的目标检测系统、跟踪系统和数据处理系统,有效地破坏雷达对目标的检测、跟踪。该文从同步脉冲干扰的基本原理出发,阐明在雷达工作环境仿真系统中距离拖引、速度拖引、虚假目标等同步脉冲干扰的设计和实施过程;并针对工作在搜索和跟踪交替模式下的相控阵雷达提出自适应综合干扰方式;最后分析并总结了系统仿真时为有效实施同步脉冲干扰应注意的事项。     

传感器自适应跟踪算法研究及仿真系统实现

雷达和红外作为目标跟踪常用的两种探测手段,各有其优缺点,利用雷达高精度的距离测量和红外高精度的角度测量,通过信息融合技术充分实现二者的优势互补,并结合交互式多模型(IMM)跟踪思想,给出对目标位置的精确估计;设计基于雷达/红外多传感器跟踪平台的自适应融合跟踪算法,实现根据目标不同运动特性进行跟踪模型灵活、合理切换的自适应目标跟踪,改善对目标的综合识别,达到更好的跟踪效果;选取当前工程实践中广泛应用的目标运动模型,设计基于VC++环境的目标跟踪仿真系统软件,并利用MFC界面制作技术创建可视化目标跟踪仿真软件平台,对跟踪算法性能进行验证。     

基于自适应脉冲间隔的火控雷达目标跟踪技术

为了能在提高雷达生存能力的同时,保持雷达的跟踪能力,提出一种基于自适应脉冲间隔的目标跟踪技术。给出火控雷达的信号模型及其改进的时域信号,分析基于匀加速运动模型的扩展卡尔曼滤波算法,研究脉冲间隔的自适应变化规律及信号的截获概率。仿真结果表明,该技术能准确跟踪目标,延长信号截获时间,从而降低侦察系统对火控雷达的截获概率。     

雷达低仰角偏轴跟踪测量偏差补偿算法的改进研究

由于多径回波信号的干扰,严重影响了单脉冲测角体制雷达对低仰角目标俯仰角的测量,并使其对低仰角目标俯仰角的闭环跟踪测量实现极为困难;通过对多路径反射环境模型分析,同时考虑镜面反射和漫反射的干扰,得出了单脉冲雷达低仰角跟踪时俯仰角测量误差的产生原因,用传统的多目标分辨算法(C~2算法)弥补偏差补偿算法在目标飞行高度很低(5 m以下)时和距离近时补偿效果较差的不足;在给定的测量环境下对不同高度目标进行了仿真,得到良好的仿真结果,表明两种算法结合使用,可较大地提高低仰角目标偏轴跟踪俯仰角的测量精度。     

基于并行Boosting算法的雷达目标跟踪检测系统设计

目前的雷达目标跟踪检测系统跟踪路线与实际路线相差较大,泛化误差率高。基于并行Boosting算法设计了一种新的雷达目标跟踪检测系统,硬件内部引入数据多处理器,对收集的雷达位置数据集中处理,连接I/O接口,配置数据过滤器,将雷达位置信息数据的状态参数录入过滤器元件中。在软件部分,利用并行Boosting算法的内部学习融合方式调节不同的雷达目标追踪系统状态,通过信息处理、航迹分析、落脚点判断来整合相应的跟踪检测信息,构建检验方程式防止外来无关数据的侵扰,最终得到雷达目标跟踪数据操作状态,完成目标跟踪检测。实验结果表明,基于并行Boosting算法的雷达目标跟踪检测系统设定的检测路线与实际路线吻合度高达99.21%,泛化误差远远低于传统目标跟踪检测系统,实用性更强。     

High-order sliding-mode observer based output feedback adaptive robust control of a launching platform with backstepping

A kind of launching platform driven by two permanent magnet synchronous motor (PMSM) motors which is used to launch kinetic load to hit the target, always faces strong parameter uncertainties and strong external disturbance such as the air current impulsion, which would degrade their tracking accuracy greatly. In this paper, an adaptive robust nonlinear controller is proposed for high-accuracy motion control of the launching platform, in which the adaption law is designed to estimate the unknown coupling coefficients of torque disturbance and feed-forward cancellation technique is used to compensate the coupling torque disturbance and some other constant disturbances. In addition, a nonlinear robust feedback term is designed to inhibit the influence of the parameter estimation error and the other model uncertainty to stabilise the closed-loop system. Considering that some system states are immeasurable due to cost-reduction, volume/weight limitations and structure restriction or heavy measurement noise is usually associated with the measurements, which may also deteriorate the achievable performance of full-state feedback controllers; a high-order sliding-mode observer is used to estimate the unmeasured system states, and it is synthesised with the adaptive robust controller via feed-forward cancellation method. The intermediary virtual control law and the final control law are derived by integrating the backstepping method. Furthermore, the controller theoretically guarantees a prescribed tracking transient performance and final tracking accuracy while achieving asymptotic tracking performance in the presence of parametric uncertainties only, which is very important for high-accuracy tracking control of launching platform. Extensive comparative experimental results are obtained to verify the high performance nature of the proposed control strategy.     

相控阵测量雷达低空目标跟踪策略的应用研究

结合相控阵雷达技术特点,就如何有效解决低空目标跟踪测量问题,通过分析多径误差和基带杂波的工作机理,实现复杂背景环境条件下对低空目标的跟踪策略,给出了理论分析与研究成果,可供同仁参考借鉴.