无人机飞行控制系统纵向控制律设计及仿真

文中主要是根据建立的飞机小扰动线性化方程，利用经典控制理论中的根轨迹法，分析设计了某无人机飞行控制系统中纵向运动的两个通道：俯仰通道和高度通道的控制律，并利用Matlab进行了数字仿真，给出了仿真结果。     

一种爆炸逻辑元件的设计

根据爆炸逻辑元件的作用原理,对爆炸零门及控制开关进行了设计,试验研究了不同结构、不同传爆药以及不同控制通道与传爆通道间隙下的零门功能,以及控制开关作用时间.结果表明:选择感度适中的细化HMX和较高爆炸能量的控制通道,在一定间隙下,爆炸逻辑元件能够完成自锁逻辑传爆功能;此外,应选择作用时间较短韵控制开关,并注意其与起爆雷管的作用时间的匹配.     

无人机倾斜转弯非线性飞行控制系统设计

研究无人机(UAV)的倾斜转弯(BTT)飞行控制系统的设计方法,解决UAV高机动倾斜转弯飞行时运动强烈耦合、气动特性强非线性和参数非定常性等特性带来的飞行控制系统设计难题。采用线性二次型最优调节规律对UAV非线性运动零动态系统进行增稳调节;运用非线性控制系统中精确反馈线性化方法对UAV非线性系统进行线性化处理;运用滑模变结构控制方法设计了UAV的BTT控制规律,得到由增稳最优调节规律和滑模变结构控制规律构成的UAV的BTT非线性鲁棒飞行控制系统。基于无人机六自由度非线性动力学模型,进行BTT非线性飞行控制系统数字仿真,仿真结果表明：该控制系统即使在扰动条件下也能达到满意的控制品质,控制糸统的鲁棒性和控制精度能满足UAV高机动倾斜转弯飞行时的控制要求。     

引入侧向加速度反馈的侧滑转弯控制方法

针对大展弦比滑翔增程弹大侧滑飞行时滚转干扰力矩大,容易导致滚转舵饱和并造成滚转控制困难的问题,提出了大展弦比滑翔增程弹自动驾驶仪引入侧向加速度反馈的侧滑转弯(STT)控制方法。该方法通过在传统侧滑转弯自动驾驶仪的倾斜通道引入侧向加速度反馈,实现了倾斜角对侧向加速度的跟随,相当于在传统的侧滑转弯控制上增加了倾斜转弯(BTT)控制的效果。六自由度非线性仿真实验表明:大展弦比滑翔增程弹侧滑转弯自动驾驶仪倾斜通道引入侧向加速度反馈后,显著降低了飞行过程的侧滑角,使滚转舵偏远离饱和状态,提高了驾驶仪的滚转控制裕度。     

高速开关阀流量非线性分析及补偿控制验证

针对高速开关阀流量控制中存在的死区、饱和区和非线性区问题,在对比脉宽调制（PWM）控制及传统PWM补偿控制的基础上,提出了两种非线性控制方法,基于死区和饱和区分段补偿的PWM控制和脉宽调制-脉频调制（PWM-PFM）控制。基于这两种非线性控制方法,分析高速开关阀的流量特性,并搭建了高速开关阀控制液压缸位置回路,从仿真和实验的角度,对比分析高速开关阀在PWM控制、传统PWM补偿和文中提到的两种非线性控制下的液压缸位置控制特性。研究结果表明：两种非线性控制方法分别从占空比和工作频率的角度对高速开关阀的死区、饱和区和非线性区进行补偿,使高速开关阀在0%~100%占空比范围内流量线性化;在仿真与实验验证中能够有效解决由于流量控制死区和饱和区所造成的液压缸启动和到位过程中误差较大的问题。     

靶弹系统纵向通道模型预测控制

针对某一型号的靶弹,提出了一种基于模型预测控制算法的靶弹纵向通道方案弹道控制方法。通过分析靶弹的运动特征,构建了靶弹纵向通道预测控制模型。采用反馈线性化方法,并结合供靶要求,构建了靶弹纵向通道方案弹道和新的指标函数,在此基础上,通过反馈校正,设计了靶弹系统的预测控制器,并通过系统仿真加以验证。仿真结果表明,基于模型预测控制器的靶弹系统能很好实现供靶目标和对方案弹道的跟踪。     

双旋弹俯仰/偏航通道误差积分增广自适应控制

双旋弹的飞行空域大、时变参数多、俯仰/偏航通道之间耦合严重,为其俯仰/偏航通道控制系统设计带来了许多挑战。针对双旋弹俯仰/偏航通道的非线性控制问题,建立了双旋弹七自由度动力学方程,并基于弹丸线性化理论,得到双旋弹俯仰/偏航通道的近似线性描述。利用过载跟踪误差的积分对系统进行增广,并根据得到的增广系统的结构特点,设计了自适应控制律及参数自适应律。通过构建李雅普诺夫函数证明了增广系统的稳定性。仿真结果表明,利用误差积分增广方法设计的双旋弹俯仰/偏航通道模型参考自适应控制器,在系统具有不确定性和随机扰动时,可以保持与参考模型接近的控制性能和解耦性能。研究结果为解决双旋弹俯仰/偏航通道运动中的复杂非线性问题提供了理论依据和参考方法。     

基于VXI总线的开关量I/O模件设计

开关量I/O对于导弹地面测发控系统完成控制和状态监测任务必不可少。介绍了基于VXI总线的C尺寸32路开关量I/O模件的硬件设计,利用VXI总线标准化、模块化的特点,以CPLD为核心实现了其接口电路,并给出了各部分逻辑控制电路的时序仿真;采用隔离技术实现了电源与通道及通道与通道间的隔离。该模件硬件已调试完毕,结果表明,VXI接口电路符合VXI总线时序规范要求,抗干扰能力较强。     

基于线性二次型调节器算法的滚转角控制方法

针对二维弹道修正引信滚转角跟踪滚转角指令的控制方法复杂并存在稳态误差的问题,提出了基于线性二次型调节器(LQR)控制算法的引信滚转角控制方法。该方法先将引信滚转通道运动的线性化数学模型写成状态空间描述的形式,再判断引信滚转通道运动的状态空间描述是否满足LQR控制算法的应用条件,最后应用LQR控制算法得到最优控制律。仿真表明,基于LQR控制算法的引信滚转角控制方法与传统的双闭环PID控制方法相比,控制精度高,调节时间短。     

BTT导弹耦合通道控制系统的变结构解耦设计

倾斜转弯(BTT)导弹等飞行器由于气动外形不对称,以及存在较大的滚动速率,其各个通道之间存在强烈的耦合,自动驾驶仪的设计不能再采用传统三通道独立设计.文中设计了一种变结构控制的三通道独立设计的飞行器控制系统,保留三通道间的耦合因素,作为扰动,使得多变量对象成为带扰动的单变量对象,再分别设计理想滑动模态,设计各个通道的控制量.仿真结果表明这种针对耦合通道的三通道独立设计的控制方法,达到了解耦控制的目的,体现了变结构控制对扰动的鲁棒性.     

飞行器倾斜转弯的非线性鲁棒控制

利用自适应控制中回代设计的思想,结合基于微分几何的非线性化反馈线性化方法,研究了一类非线性不确定性系统的鲁棒控制器设计方法,得到了带系统不确定性补偿项的控制规律,并证明了闭环系统的一致肋介稳定性不对一类飞行器的非线性运动模型进行了适当的处理,设计了倾斜转弯运动的非线性鲁棒控制器,并进行了闭环仿真计算,结果表明,控制器对系统不确定性的抑制效果良好。     

大展弦比滑翔弹STT驾驶仪设计

针对大展弦比滑翔弹大侧滑飞行容易造成滚转控制饱和的问题,提出了一种降低侧滑角的STT驾驶仪设计方案。该驾驶仪与传统STT驾驶仪结构形式相同,包括俯仰、偏航、倾斜3个通道,通过在倾斜回路中引入侧向加速度反馈,以实现倾斜角对侧向加速度的跟随,达到减小侧滑角的效果。六自由度非线性数学仿真结果表明,改进的驾驶仪有效降低了滑翔弹STT转弯过程的侧滑角,可以应用于此类面对称导弹的飞行控制。     

巡逻攻击型导弹飞行控制系统设计

针对巡逻攻击导弹倾斜转弯（BTT）飞行控制中俯仰、偏航和滚转三通道之间很强的交叉耦合作用，采用古典控制理论设计了其自动驾驶仪，通过加入协调支路的方法来抵消各个通道之间的运动学及惯性耦合作用，并采用等效舵偏角的方法消除气动耦合的影响。非线性数字仿真结果表明，本文的方法，可以明媪降低通道同耦合作用，能够满足指标要求。     

通用自动测试系统中开关资源的标准化描述方法

通用自动测试系统资源中开关资源的标准化描述包括开关静态属性、状态、开关系统连接关系和信号通道描述.开关静态属性含开关类型和线数、输入输出线规格和ID等信息.开关状态使用矩阵表示,根据开关的输入输出线的数量定义状态矩阵.开关系统的连接关系是指构成系统的开关模块间的输入输出线的相互电气连接,及以测试资源和具体UUT的连接关系.信号通道描述通过信号传输路径决定.     

基于自抗扰控制技术的鲁棒制导律设计

利用自抗扰控制技术,设计了一种对未知目标机动具有较强鲁棒性的制导律。运用扩张状态观测器对系统非线性部分、通道间耦合项以及目标机动加速度的总和进行估计,并实时给予动态补偿,实现了动态反馈线性化和解耦控制,然后设计了非线性反馈控制器。仿真结果表明,该制导律能有效抑制视线角速度的波动,保证导弹命中目标。     

永磁同步电机负载扰动控制器设计

提出了永磁同步电机反馈线性化和极点配置的观测器控制方案,达到了线性化控制的目的,减小了负载扰动对转矩的影响。通过仿真,证明了该方法的有效性。     

BTT导弹自动驾驶仪自适应变结构设计

文中应用自适应变结构控制理论。设计了倾斜转弯导弹的自动驾驶仪。在设计过程中保留通道问的耦合因素，并通过给定被控对象参数摄动和外部扰动的范围，保证了很好的鲁棒性和稳定性。仿真结果表明这种设计方法的有效性。     

小直径炸弹俯仰/偏航通道解耦控制与仿真

研究了小直径炸弹倾斜转弯(RTT)控制系统俯仰/偏航通道的耦合特性及其解耦控制问题.建立了俯仰/偏航通道耦合动力学运动模型,引入相对增益指标,定量分析了小直径炸弹俯仰/偏航通道的耦合特性;利用对角矩阵补偿方法,设计了工程适用的俯仰/偏航运动的解耦补偿控制器.仿真实例表明:系统耦合项增益能得到有效的抑制,所设计的解耦补偿控制器对控制指令的动态跟踪性能良好,为小直径炸弹BTT控制系统的工程应用提供参考.     

地地导弹快速起竖装置DFL鲁棒控制器设计

应用直接线性化的方法设计地地导弹快速起竖控制系统。首先以地地导弹起竖装置的非线性四阶微分方程为对象,利用直接反馈线性化(DFL)理论对非线性方程进行线性化,然后基于李亚普诺夫稳定理论设计了起竖装置的控制律,并在Matlab下进行了仿真,仿真结果验证了所设计控制律的有效性。     

平流层飞艇的建模与解耦方法研究

描述并分析了平流层飞艇的特点,建立了该类飞艇的六自由度数学模型,在此基础上对该模型利用反馈线性化原理进行了处理以达到解耦控制的目的.结合实际数据对飞艇反馈线性化后的模型进行仿真,结果表明,该方法可以对飞艇运动方程进行精确线性化,这为飞艇的控制律设计提供了良好的基础.