一种微机电系统陀螺信号基于小波域的Karhunen-Loeve变换去噪方法

为了减少梳状音叉微机电系统(MEMS)陀螺的随机漂移误差,提出了一种小波域上的Karhunen-Loeve变换(KLT)的MEMS陀螺漂移信号的去噪方法。其主要思想是:先对分段的MEMS陀螺漂移信号进行小波分解;然后对各个中高频子带进行6抽头滤波,插值成和最高频带相同长度的样本点后,利用小波各尺度间的相似性进行高频分量的KLT变换,在一定程度上去除不相干噪声;最后对KLT降噪后的信号再进行小波阈值处理完成进一步的降噪。实验结果表明,所提方法相对于基于小波变换的各种阈值方法,陀螺输出信号的方差、零偏稳定性和随机游走误差都有了明显的改善。     

光纤陀螺开环检测系统的数字化研究

开发了一种接收并处理光纤陀螺开环信号的数字化系统,用此系统实现GPIB总线到USB通用串口总线的连接,从而实现人机的友好界面。使用CPLD来实现GPIB总线的各种接口功能,在Windows平台下采用VC++设计的数字采集处理系统,能够实时控制进程、高速收发数据并实时显示其结果,系统的设计灵活,可靠性稳定性增加,误码率降低,效率高,同时光纤陀螺开环检测系统也实现了标准化和全数字化。     

无陀螺捷联惯导系统模型研究

无陀螺捷联惯导系统采用加速度计来解算载体相对惯性系的角速度,从而代替角速度陀螺仪。考虑重力影响,对两种不同配置方式的6加速度计捷联惯导系统建立了载体运动参数解算模型,在此基础上提出了一种12加速度计配置方式,从而利用多传感器的冗余信息对算法进行优化,消除了角速度解算过程中求解微分方程带来的累积误差,提高了角速度解算精度。     

微机电系统陀螺仪随机漂移误差建模与滤波研究

随机漂移是微机电系统(MEMS)陀螺的主要误差,建立其数学模型并在输出中加以补偿是抑制该项误差、提高MEMS陀螺精度的有效方法。采用Allan方差对MEMS陀螺实测数据进行了分析,并采用时间序列分析法建立了随机漂移模型。根据建立的漂移模型,就如何利用Kalman滤波抑制随机漂移误差进行了分析和研究。     

无陀螺捷联惯导系统加速度计安装误差研究

刚体的运动包括线运动和角运动,角运动通常用陀螺仪来测量。研究表明可以用加速度计代替陀螺仪来确定刚体的角运动,其关键是选择加速度计的安装位置和方向,即加速度计的配置方式。分析和推导了基于加速度计的无陀螺捷联惯性测量装置的可行条件,对Chen的6加速度计和一种12加速度计配置方式的惯性装置,给出了加速度计安装误差的表达式和试验标定方法并对安装误差进行了补偿。该项研究对中等精度和较低成本惯性技术的发展具有重要的意义。     

加速度计的动态特性对无陀螺微惯性测量组合性能影响的研究

本文以压阻式加速度计为例,探讨了其动态特性对无陀螺微惯性测量组合的影响.首先,建立了9个加速度计的无陀螺微惯性测量组合模型,并推导了该模型的导航方程,然后根据加速度计的动态特性改进了其导航方程,最后进行了仿真验证.从仿真结果可以看出,对于相同的加速度计,输入信号的动态特性越强,惯性组合的误差越大.因而选用动态特性好的加速度计有助于提高无陀螺微惯性测量组合的性能.本文为无陀螺微惯性测量组合走向实用化,提供了理论依据.     

一种惯性导航与瞄准线稳定组合的陀螺平台设计

阐述了惯性导航平台与瞄准线稳定平台对稳定回路设计的不同要求。针对雷达／惯性中段制导、红外末段制导的需要,设计一种惯性导航与瞄准线稳定组合的三轴陀螺平台,惯性测量器件与红外探测器件均置于平台之上。平台选用速率陀螺反馈,通过极点配置的方法设计了一种PⅡ2加前置滤波器的校正形式,能够实现较大的平台进动速率和保证平台稳定角度无静差。获得了较好的动静态性能,实验验证同时满足了惯性导航系统与瞄准线稳定系统的性能要求。     

基于磁强计和MEMS陀螺的弹箭全姿态探测

在对弹道修正弹箭进行弹道修正时,需要获取弹体的实时角速率、姿态信息。文中提出了一种采用磁强计和MEMS陀螺构建低成本姿态探测系统的方案,给出了利用地磁测量、陀螺测量和弹道先验信息解算弹体姿态的算法。设计并制造了原理样机,利用该样机和单轴转台对滤波器进行了测试。有限的转台试验表明：该方案精度高、稳定性好,是一种有应用潜力的弹箭组合定姿方案。     

基于磁悬浮控制力矩陀螺的航天器姿态角速率测量方法

针对现有姿态控制系统检控分离导致姿控系统存在异位控制等突出问题,提出了一种基于磁悬浮控制力矩陀螺的航天器姿态角速率测量方法。建立了基于磁悬浮控制力矩陀螺金字塔构型的动力学模型,根据惯量矩定理分析了基于磁悬浮控制力矩陀螺的航天器测控一体化机理,并通过金字塔构型中3个磁悬浮控制力矩陀螺的联合求解,得到了航天器姿态角速率的解析表达式。仿真结果证明了该方法的有效性和优越性。     

基于卡尔曼滤波的交互式多模型GPS定位方法研究

针对GPS定位中,由于模型单一而不能适应环境影响或机动过程变化的问题,提出将交互式多模型算法引入到定位方法中。文中详细阐述了基于卡尔曼(Kalman)滤波的交互式多模型(IMMKF)算法原理及其在GPS定位中的应用。根据静态单点定位实测数据的试验分析,验证了变噪声模型的IMMKF能很好地适应环境噪声的变化;进一步通过动...     

先进防空导弹直接力/气动カ复合控制关键技术分析

对比分析了国外已研制成功的直接力与气动力复合控制拦截弹；定性分析了直接侧向过载控制和力矩直接力控制的优缺点；探讨了复合控制拦截弹在末制导阶段是否需要滚转及转速对制导精度的影响；确定了复合控制的切换时间；推导出拦截弹所需要的脉冲发动机数量的公式，并对其详细讨论。     

直接力/气动力复合控制非线性控制律研究

针对直接力／气动力复合控制非线性弹体模型，通过单通道的设计和仿真，进行了非线性控制律的验证。控制律是在反馈线性化（非线性动态逆）的基础上结合模糊控制和神经网络——FCMAC的优点，采取的一种鲁棒自适应方法，对导弹的非线性模型进行了控制器的设计。仿真结果表明了该控制方案的可行性。     

火箭弹锥形运动稳定性分析

根据滚转火箭弹的动力学方程,给出了在弹体坐标系下无控低速滚转火箭弹在被动飞行段的锥形运动方程组。对方程进行线性化,采用里雅谱诺夫一级近似方法,得出其系统稳定性方程。由Hurwitz判别准则,找出,删向力矩对系统稳定性的影响。结合实际算例验证侧向力矩对火箭弹锥形运动的影响并通过仿真得到临界转速和临界锥角。     

基于连续隐马尔可夫模型的仿真模型验证

将连续隐马尔科夫模型（CHMM）应用于仿真模型验证研究,在分段提取各可选仿真模型输出特征向量序列的基础上,采用Segmental K-Means算法训练并建立各可选仿真模型的CHMM,进而构建模型库;将实际系统的特征向量序列作用于模型库,依据其概率输出判别各可选仿真模型相对于实际系统的有效性。最后通过实例分析,证明了该方法的有效性。     

考虑建模误差的拦截弹制导控制一体化设计

针对拦截弹末段的制导控制问题,改善已有建模结果,采用智能控制方法设计一体化控制律。考虑近似线性化和忽略耦合因素引起的建模误差,采用模型误差补偿改进拦截弹动力学模型;结合弹目相对运动非线性模型,建立面向拦截弹末段的制导控制一体化(IGC)模型。对此非匹配型非线性系统,利用自适应动态面控制方法进行控制器设计,不仅消除系统非匹配不确定性对系统性能的影响,同时避免了传统反演法的微分膨胀问题,得到控制目标与执行机构指令之间的直接关系。通过与忽略建模误差的IGC 拦截仿真比较,实验结果表明本文IGC 控制效果的优越性。     

基于自适应反演法的质量矩导弹控制律设计

基于反演技术研究了双滑块质量矩导弹俯仰、偏航通道跟踪控制问题。以所建立的仿射型控制模型为基础,考虑到滑块速度、加速度及导轨等不确定因素的影响,给出了鲁棒自适应反演控制律;针对反演法存在计算膨胀这一问题,设计了滑模滤波器来估计虚拟控制量的导数;针对反演法给出的增益系数无法保证满意的性能指标这一问题,采用遗传算法优化控制器...     

高超声速飞行器的动态滑模飞行控制器设计

基于高超声速航空飞行器的纵向动力学,提出了一种基于动态滑模原理的飞行控制器。在将模型进行输入/输出线性化的基础上,构造辅助的滑模变量,求取了滑模控制量,实现了动态滑模控制的两阶段收敛。证明了传统滑模面以及辅助滑模面有限时间内的收敛特性,并给出了控制器参数所满足的条件。该方法对不连续的控制量输出加以积分作用,有效地降低了普通滑模控制器的抖振现象。在33 528 m高度和马赫数15的平稳巡航条件下的仿真研究表明：与普通滑模控制器相比,动态滑模有效降低了抖振,并且对参数不确定模型具有更好的鲁棒性。     

导航系统的动态可靠性建模与仿真分析

针对导航系统动态可靠性分析问题,讨论了基于Monte Carlo仿真的动态可靠性事件序列采样方法,给出了Shannon信息熵采样准则;以SimPRA软件为分析平台,建立了导航系统动态可靠性仿真模型,并完成了导航系统的动态可靠性分析。仿真分析结果验证了动态可靠性分析的优越性及可行性。     

二阶滑模控制算法在滑翔增程弹中的应用研究

滑翔增程是目前采用的较为有效的一种弹箭增程技术,对滑翔增程弹进行控制,就要使弹丸在飞行过程中,能够尽可能地跟踪方案弹道。利用无陀螺捷联惯性测量装置,实时解算弹丸滑翔飞行过程中的实际飞行姿态和弹道参数,与方案弹道中的理想飞行参数进行比较,其偏差信号构成控制指令。将增程弹的弹道分为升弧段和降弧段:升弧段为无控飞行;降弧段采用二阶滑模控制算法设计控制器。通过鸭式舵控制弹丸飞行实现增程,获得了较高的指令跟踪性能,对滑翔增程弹的设计具有一定的参考价值。     

基于反步法和非线性动态逆的无人机三维航路跟踪制导控制

为实现无人机在大范围内稳定、精确地跟踪三维参考航路,基于制导与控制回路独立设计的思路,提出了一种无人机三维航路跟踪制导控制方法。在制导外环,引入沿参考航路飞行的虚拟无人机作为向导并利用反步法设计三维航路跟踪的非线性制导律;在控制内环,以非线性动态逆理论和奇异摄动理论为基础,设计由机动指令生成器、角度转换器、慢回路姿态控制器和快回路角速度控制器所组成的飞行控制模块,对制导外环给出的制导指令进行快速精确地跟踪。基于Lyapunov稳定性理论证明了无人机航路跟踪制导控制方法的稳定性。通过对比分析无人机6自由度模型下的三维航路跟踪仿真,说明所提出的制导控制方法能够使得无人机精确地跟踪参考航路,从而验证了该方法的有效性、合理性。