姿态随动稳定跟踪平台的控制算法与仿真

姿态随动稳定跟踪天线平台的控制算法,采用位置前馈、速度和位置反馈控制.当设置定位目标坐标后,可由控制器控制平台指向定位目标,其随动稳定跟踪平台移动.当随动平台基座晃动时,平台控制器能自动调整平台的三轴姿态角,保证平台始终指向目标.仿真和工程实践表明.该算法能保证天线平台具有的稳定跟踪性能.     

基于虚拟滑模控制方法的非合作航天器姿态估计

针对非合作航天器的非线性姿态估计问题,提出一种利用虚拟滑模控制思想实现对目标航天器姿态参数估计的方法。将立体视觉系统输出的实时观测数据作为虚拟控制系统的输入,将航天器的姿态动力学数学模型作为虚拟的控制对象,采用滑模变结构控制器计算出虚拟力矩控制量,从而使虚拟航天器的姿态与观测姿态同步,虚拟航天器姿态即为非合作航天器姿态参数的估计值。仿真实验验证表明,在存在系统误差及状态量初始误差较大的情况下,所提出的基于虚拟滑模控制的估计算法估计效果优于扩展卡尔曼滤波算法,并较好地协调了变结构控制鲁棒性与平滑控制抖振之间的矛盾。     

挠性航天器姿态机动和主动振动抑制控制

针对挠性航天器姿态机动控制和主动振动抑制问题,提出一种具有干扰抑制的自适应输出反馈机动主动振动抑制控制器设计方法。首先,利用挠性附件固有物理特性构造了一种结构简单的开环模态观测器,然后以此获得的模态估计信息及可测量的姿态四元数和角速度信息,基于自适应反步设计方法进行反馈控制器设计。设计中无需忽略挠性附件和中心刚体的耦合,且挠性模态振动抑制效果明显,保证了闭环系统在参数不确定存在和外部干扰作用下的姿态稳定鲁棒性,对外部干扰力矩具有L2增益抑制性能。通过理论证明和仿真研究证明了所设计控制器的有效性和可行性。     

弹道导弹姿态稳定系统的内模控制研究

为弥补传统PID控制器的不足,研究了内模控制理论在弹道导弹姿态稳定系统中的应用。在小干扰的假设下,设计了基于理想内模的IMC-PID姿态稳定系统,内环PID控制实现导弹系统姿态稳定,外环增加内模控制器,改善PID控制的性能,实现导弹姿态的高精度控制。     

基于无源性的鱼雷非线性姿态系统滑模控制

将鱼雷纵向姿态系统的非线性模型转换为具有能量函数的广义哈密顿正则型（GHCT）,建立了控制律的设计方案。基于系统无源性分析方法设计了变结构滑模控制律,将切换函数作为输出,给出了新的滑模面设计条件,只需考虑在滑模面上的稳定性。该方法完全利用系统的非线性特性,通过无源性理论分析了滑模控制的可达性,而滑模控制能够提高鱼雷姿态系统的控制性能。仿真结果表明,实现了对鱼雷非线性姿态系统的滑模控制,且控制性能良好。     

位置随动控制系统的降维观测器设计与仿真

为改善位置随动控制系统性能,运用现代控制理论中的状态反馈、极点配置、观测器等技术,同时对多个状态变量进行闭环控制。因存在不可直接量测的状态变量,进一步设计一个降维观测器,用估计值实现不可直接量测的状态变量反馈。设计与仿真在MATLAB环境下实现,得到了符合要求的结果。     

一种空时自适应处理的降维矩阵改进算法

针对现有空时自适应处理(STAP)难以同时兼顾数据采样与性能,提出了一种STAP的降维矩阵改进算法,并给出了这种矩阵的具体构成。该算法的降维矩阵选取结合了局域联合处理方法(JDL)在主波束周围选取辅助通道性能稳定和广义相邻多波束法(GMB)辅助通道对准主波束选取针对性强的特点。仿真实验表明了该算法相比JDL和GMB方法在性能有所提升的同时也兼顾降低了数据采样要求。     

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5阶降维平方根-容积卡尔曼滤波的动基座对准应用研究

为提高动基座下捷联惯导系统的对准精度、数值稳定性和减小计算量,将5阶容积卡尔曼滤波(CKF)、降维算法、多次离散和平方根(SR)滤波结合起来,形成5阶降维SR-CKF非线性对准方案。为减小5阶CKF的计算量,建立非线性-线性分离的系统模型,引入降维算法;为提高1阶龙格-库塔法的逼近精度,设计多次离散和时间更新的滤波框架;为提高数值稳定性,推导了5阶降维SR-CKF;比较常规3阶SR-CKF、5阶CKF和5阶降维SR-CKF的各项特性。实车动基座对准实验结果表明:该方案对准精度高、数值稳定性强、计算量小,满足应用需要。     

基于降维子空间的多重信号分类快速算法

基于MUSIC的DOA估计存在运算量大的问题,已有的改进快速算法很多是以降低精度为代价的,因此提出了基于降维子空间的多重信号分类快速算法,该算法先利用降维的噪声子空间进行DOA粗略估计,使得MUSIC搜索的运算量大大减小,然后利用最大噪声子空间对估计结果进行修正;数值仿真结果表明,该方法能够在不影响DOA估计精度的情况下显著降低运算量,使MUSIC算法更具实用性.     

一种基于主状态变量分离的降维仿真算法设计

针对异步信息融合算法中状态向量维数过多和推导出来的协方差维数过高而导致的计算量增大的问题,提出一种基于主状态变量分离的降维仿真算法,将组合导航系统中进行计算的状态变量进行分类,确定主变量和次变量,在保证系统精度要求的前提下减小系统的计算量,从而保证系统的实时性工作要求。仿真结果证明该算法在满足系统精度要求的前提下能够有效减少系统的计算量,满足系统的工程实时性要求。     

基于自适应滑模控制的导弹制导与控制一体化反演设计

为使导弹在末制导阶段具有更小的脱靶量和更快的响应时间,研究了导弹俯仰通道的制导与控制一体化设计问题.建立了一种较为合适的一体化模型,并将其化为了具有一般形式的含不确定量的级联系统.运用反演设计方法保证了系统全部状态的稳定性,然后,为消除不确定量和外部扰动,设计了一体化自适应滑模控制器.仿真结果表明,该一体化设计方法能有效地提高导弹的制导性能.     

基于滑模方法的自适应一体化导引与控制律设计

研究了寻的导弹的导引控制一体化设计问题。建立了俯仰通道的一体化导引与控制系统模型,并利用非线性状态变换将模型转化为标准形式;为处理系统中存在的非匹配未知有界不确定性,采用滑模控制方法设计了自适应的非线性一体化导引与控制律,该反馈控制律不但可以保证导弹精确命中目标,而且能保证导弹自身姿态的稳定性。导弹的六自由度非线性数值仿真结果验证了所提的导引控制一体化设计策略的正确性和可行性。     

基于降维可视化技术的结构可靠性灵敏度分析

针对多维隐式结构可靠性问题,应用降维可视化技术进行可靠性灵敏度分析。基于iHLRF法求解设计点,根据模型计算精度确定有限差分步长。用一条直线将平面分为安全域和失效域两部分,通过计算直线初始位置附近数据点对应的响应量,来调整并确定直线的最终位置,根据直线上方数据点提供的信息计算可靠性灵敏度。提出的可靠性灵敏度分析方法的准确性不受维度以及非线性的影响,且效率较高。最后计算了两个结构系统的可靠度及各个变量的可靠性灵敏度,为结构设计提供了理论依据。算例表明了文中所给出的计算公式的正确性和有效性。     

基于简化CKF/降维CKF混合滤波的非线性对准技术研究?

为了降低非线性对准的计算量而不损失对准精度,针对容积卡尔曼滤波( CKF)采样点数与状态维数成正比、计算量较大的问题,提出了基于简化CKF/降维CKF混合滤波的非线性对准方法。利用大失准角模型和基于线性观测方程的简化CKF算法进行水平对准;使用大方位失准角模型和降维CKF完成精对准。仿真结果表明,该方法摆脱了CKF算法的“维数灾难”和降维CKF对准应用条件限制,能够完成任意失准角下的初始对准并获得较高对准精度,具有重要的工程应用价值。     

基于深度自动编码器神经网络的飞行器翼型参数降维与优化设计

传统飞行器翼型参数化描述方法在翼型优化设计研究中因变量较多导致优化效率低、计算工作量大,为此提出一种基于深度自动编码器（DAE）的神经网络模型。将该模型用于翼型优化设计研究中描述参数降维问题,研究经该模型降维后各翼型描述参数的物理意义,并与本征正交分解法（POD）对翼型描述参数降维效果进行对比。在给定的优化设计目标与约束条件下,设计基于代理模型和遗传算法的翼型优化方法,对RAE2822翼型进行跨声速来流下的优化设计,将所提模型与类别形状函数变换法（CST）、POD方法的优化效率与翼型优化效果进行对比。对比结果表明,所提利用DAE神经网络模型的方法优化效率更高,在跨声速来流下对RAE2822进行减阻优化设计结果明显优于CST方法、POD方法。     

一类碟式飞行器的线性-自适应Terminal滑模混合控制

提出了一种新的线性-自适应Terminal滑模混合控制,把线性状态反馈控制和自适应Terminal滑模控制结合在一起.Terminal滑模控制能够使误差在有限时间内快速收敛到零.在介绍Terminal滑模概念和自适应Terminal滑模方法的基础上,设计了基于质量控制的飞碟的相应控制器.基于质量控制的飞碟是一个多输入多输出的高阶非线性系统.本文的方法保证了输出跟踪误差在有限时间内快速收敛到零,并且有比传统滑模控制更好的动态性能,最后仿真说明了本方法的有效性.     

基于自适应模糊滑模的复合控制导弹制导控制一体化反演设计

针对姿控式直接力/气动力复合控制导弹,提出一种基于滑模反演控制的制导控制一体化控制律。通过引入指令滤波器,避免了传统反演设计存在的计算膨胀问题;设计自适应模糊逼近器对系统不确定函数进行逼近,并构造误差滑模面来补偿模糊逼近误差及有界干扰对系统的影响,通过在线自适应调整控制律参数实现系统的鲁棒性。具体的数值算例仿真计算表明：在目标机动的情况下,所设计的一体化制导控制系统具有较强的抗干扰能力,在保证系统稳定的同时可达到满意的制导控制效果。     

基于扰动观测器的机载光电稳定平台自适应指数时变滑模控制

针对考虑载机干扰、摩擦力矩和参数不确定性等扰动因素影响的机载光电稳定平台高精度控制问题,提出了一种基于非线性扰动观测器的自适应指数时变滑模控制方法。该方法利用非线性扰动观测器观测系统的聚合不确定性,用来抵消外界扰动和参数不确定性对系统的干扰。在此基础上,设计自适应指数时变滑模控制器,实现了光电稳定平台伺服系统在残余聚合扰动影响下的期望角位置转动的全局鲁棒控制,该方法不需要确定聚合不确定性的上界信息,同时避免了普通自适应滑模的切换增益过度自适应问题,最终通过李雅普诺夫稳定性定理证明了闭环系统的全局渐近稳定性,系统角位置最终渐近收敛到期望角位置。数值仿真和样机测试结果表明,在外界扰动和参数不确定性的影响下,该方法能够实现系统的高精度角位置控制。