高超声速飞行器横航向MIMO系统控制及稳定裕度评估

以超燃冲压发动机为动力的飞行器存在严重的横航向耦合特性,同时具有多维非线性约束,如动压、空气流量、侧滑角范围等限制。飞行控制系统一方面需对横航向机动需求与发动机稳定工作需求进行平衡,一方面需控制飞行器滚转和偏航通道的协调变化。针对两输入两输出的高超声速飞行器横航向系统模型,设计基于极点配置的姿态渐进跟踪耦合控制器实现对滚转机动指令的跟踪,采用副翼方向舵交联控制策略抑制滚转机动过程中的侧滑角,并通过仿真验证了控制算法的有效性;在此基础上,采用闭环系统回差阵奇异值分析方法评估了MIMO控制系统的稳定裕度,仿真验证了稳定裕度评估的合理性并分析了稳定裕度计算结果的保守性。     

导弹混合BTT/STT变结构控制器设计与仿真

针对传统的侧滑转弯(STT)控制机动能力相对不高和倾斜转弯(BTT)控制在机动上有一定的时延等缺点,以空射导弹为例,将导弹的飞行过程划分为三个阶段,采用混合BTT/STT逻辑将导引头输出的过载信号转换为攻角、侧滑角和滚转角指令信号,并且分别设计了导弹俯仰-偏航通道和滚转通道滑模变结构控制器,使其能够准确跟踪给定的攻角、侧滑角、滚转角指令。为了减小变结构控制器的抖振影响,采用了将切换控制连续化的方法。最后通过仿真验证混合BTT/STT控制逻辑的可行性和变结构控制器设计的有效性。     

无人机航向的静稳定性补偿

用飞行控制系统实现无人机航向静稳定性补偿有侧滑角、偏航角速率和侧向过载三种反馈.侧滑角反馈按航向静稳定性判据,在侧向方程中引入增益、时间常数的侧滑角反馈信号,附加偏转方向舵偏角以改变航向静稳定系数.偏航角速率反馈以增加荷兰滚模态阻尼比,按高度及马赫数调参数实现.侧向过载反馈用简单比例式, 选取适当参数代入方程,按控制律估算,并据飞行状态的变化调整实现补偿.     

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。     

倾转旋翼机横侧向飞行控制系统设计的线性模型跟随方法

文中针对倾转旋翼机横侧向飞行控制系统的耦合问题,应用线性模型跟随法进行控制器的设计.该方法不需要对横侧向运动进行解耦运算,可直接对飞行控制系统进行设计.首先给出一个希望的特征模型,然后通过设计控制u,使控制系统的特性跟随模型系统的特性.最后将该方法应用到一个倾转旋翼机的飞行控制系统的设计中,仿真验证了控制器的有效性.     

基于自适应神经网络Backstepping空中加油编队飞行控制

为解决无人机自主空中加油过程加油机和受油机编队飞行控制的问题,提出了对受油机采用导引回路和 姿态回路分离控制策略,采用L1 导引算法设计一种基于自适应神经网络Backstepping 飞行控制器。将改进的L1 导 引算法应用于受油机的横向和纵向的导引,使用自适应神经网络补偿受油机受到的外界的干扰和系统模型误差,神 经网络权值矩阵通过自适应律在线更新,并结合Backstepping 控制方法设计受油机的控制律。仿真结果表明：在受 油机与加油机编队飞行过程中,该设计方法能有效提高受油机的跟踪精度和抗干扰能力,解决空中加油编队飞行控 制问题。     

基于自适应神经网络Backstepping 空中加油编队飞行控制

为解决无人机自主空中加油过程加油机和受油机编队飞行控制的问题,提出了对受油机采用导引回路和 姿态回路分离控制策略,采用L1 导引算法设计一种基于自适应神经网络Backstepping 飞行控制器。将改进的L1 导 引算法应用于受油机的横向和纵向的导引,使用自适应神经网络补偿受油机受到的外界的干扰和系统模型误差,神 经网络权值矩阵通过自适应律在线更新,并结合Backstepping 控制方法设计受油机的控制律。仿真结果表明：在受 油机与加油机编队飞行过程中,该设计方法能有效提高受油机的跟踪精度和抗干扰能力,解决空中加油编队飞行控 制问题。     

垂直发射导弹弹体全方位最速滚转控制律设计

以某新型反坦克导弹为研究对象,分析了转弯过程中弹体滚转对偏航通道的马格努斯效应,探讨了在复合联动舵机的快速响应条件下,弹体快速准确完成初始段转弯、全方位飞行的垂直发射的理论与工程方法。建立了导弹的全方位发射制导控制模型,并设计了基于极小值原理的弹体最优滚转角控制律;考虑弹体与舵机约束,提出了一种适用于工程实际的弹体滚转角控制函数优化模型。仿真结果表明,在保证导弹姿态稳定所需时间基础上,弹体能以较快的速度按照所设计的滚转角控制律完成全方位滚转,实现了导弹在空中自主完成全方位发射所需的弹体滚转。     

无人机航向静稳定性补偿

简单介绍了航向静稳定性概念及其判据;讨论了利用飞行控制系统对航向静不稳定无人机进行补偿的三种不同方式:侧滑角反馈、偏航角速率反馈和侧向过载反馈;对三种补偿方式的结果进行了比较.采用侧滑角反馈补偿方式是最直接有效的方式,但在工程实践中采用其他两种方式更易实现.     

基于直接升力的空中加油对接飞行控制

为解决传统空中加油对接过程中受油机纵向轨迹跟踪控制存在时间滞后的问题,提出一种基于直接升力的空中加油对接飞行控制方法.采用非线性L1制导的方法生成横纵向加速度指令,设计2种直接升力方案对受油机纵向轨迹控制加以改进,采用动态逆方法对姿态回路设计,通过扩张状态观测器对动态逆内回路进行补偿.仿真结果表明:采用的2种方案均能消除纵向轨迹跟踪的时间滞后,实现受油机纵向轨迹的快速响应,完成空中加油的成功对接.     

基于L1动态逆的自主空中加油对接控制

为实现无人受油机与加油机的自主安全对接,提出基于L1自适应动态逆的无人机自主空中加油对接跟踪控制方法.根据时标分离的原则,将无人受油机的姿态控制分为快、慢回路,采用动态逆方法设计姿态回路控制器,设计L1自适应系统补偿外界气流干扰和系统模型误差,并采用自主空中加油对接段仿真系统对所设计控制系统进行验证.仿真结果表明:该对接跟踪控制系统具有很高的抗干扰能力和鲁棒性,能满足自主空中加油的控制精度要求.     

基于CAN总线的洞库温度监控系统

一种基于CAN总线的监控系统,采用在洞库温度监控环境下的系统结构和节点设计,由上位机、CAN网卡、节点微控制器,CAN控制器组成。系统采用总线方式的拓扑结构,利用CAN总线实现上、下位机间的通信,上位机设置参数,并接收下位机的温度数据;下位机通过A/D转换得到温度数据,将温度数据送至上位机并进行处理,然后通过DA转换得到模拟信号,以通过变频器控制空调,调节节点周围的温度。     

高超声速飞行器高阶纵向模型的控制器设计和性能分析仿真

采用高阶模型,对于给定的纵向飞行模型,考察其在巡航飞行状态下,升降副翼偏转的纵向分量出现小扰动时的时间响应,并通过极点配置方法,使用三重PID控制器分别优化它的稳定性、收敛速度和其他飞行性能指标,并对此控制器的效率和适用条件进行了讨论,通过数学仿真证明控制器能得到较好的控制效果和适应性.     

区间比例积分微分控制器理论在制导炸弹控制系统设计中的应用

应用区间多项式及区间系统比例积分微分控制器(PID)设计理论,给出了一种飞行控制系统PID控制器设计方法。该方法同时考虑稳定性指标和时域性能指标。首先求出PID控制器的所有稳定参数集,再在该集上得出满足时域性能指标的PID控制器参数区域。只需设计一组控制器参数,就可具有较强的适应被控对象参数变化的能力。理论分析和仿真试验结果表明了该方法的可行性。     

某型靶弹系统火工品安全控制设计

针对某型靶弹系统火工品安全全流程管控问题,进行火工品危险严重性分析,划分弹载组件、靶弹、发射状态3个层次开展安全设计.采用钝感点火,功率驱动和恒过载解保、延时解保串联方案,保障火工品静电、运输、跌落、异常撞击等环境下的安全;靶弹层面,设计电气隔离、工作2种状态,能力覆盖靶弹运输、存储、测试、模拟发控等全部非发射工况;发射状态下,采取逐段管控、串联保险、单一接口操控策略,保障技术准备、发控对接、试验发射等应用环节安全.实际应用结果表明:该设计可靠、有效地实现了火工品安全全流程控制.     

基于ADAMS仿真的自主水下机器人入坞碰撞分析与导向结构优化研究

结合自主水下机器人(AUV)于千岛湖水下对接试验,对自主研制的水下对接装置导向性能进行研究。在分析AUV水下受力状况和接触碰撞参数基础上,建立AUV入坞碰撞过程的ADAMS物理仿真模型,通过比较试验结果和仿真结果中AUV姿态和前向速度的变化,验证仿真模型的有效性。从AUV入坞偏距和AUV入坞夹角两方面分别探讨凸形罩、锥形罩和凹形罩3种典 型导向结构的导向能力,分析对比仿真结果,对导向罩母线曲率进行改进设计与优化、得到S形罩。 多次仿真发现：在AUV入坞姿态相同条件下,S形罩能够调整的AUV入坞偏距最大为100 cm,比凸形罩提高20 cm;S形罩能够调整的AUV入坞偏角最大为22°,比凸形罩降低1°;但S形罩产 生的碰撞力和AUV入坞时间都有所下降,调整AUV运动趋势效果明显改善。在水池对凸形罩和S形罩分别进行AUV入坞偏距和AUV入坞夹角两方面试验,结果表明S形罩的导向性能有明显改善。     

一种基于开关切换的空间谱自校正方法

干涉仪测向技术可以采用阵元和接收机通道之间的开关切换方法自动校正接收机通道的相位响应不一致导致的测向误差,但是不适用于存在多个信号的场合;推导了开关切换的多信号测向模型,并以此为基础,提出了一种空间谱测向自校正方法;仿真实验结果表明：提出的方法可自动校正接收机通道幅相响应不一致导致的多信号空间谱测向误差。     

表面波对收发天线隔离度的影响及其解决方法

表面波引起的收发天线耦合是影响天线接收性能的重要因素。天线表面覆盖天线罩后,耦合信号能量明显增强,通过分析天线罩对表面波的激励作用,找到敏感参数,进而提出了降低耦合的方法,并通过仿真和实测验证。     

一种水声扩频通信系统模型的仿真与分析

针对影响水声通信系统高速和高可靠性能的主要障碍问题,提出了一种改进的RAKE接收技术方案。通过研究水声信道衰落特性和水声相干多途信道模型,建立水声扩频通信系统模型,详细分析编码技术对系统性能的影响,并给出Rake接收机在不同合并方式下的仿真分析及数据。仿真结果表明,该方案能较好地解决水声数据传输中的多径干扰,是有效、可行的。