基于干扰观测器的动力陀螺式导引头干扰力矩补偿

干扰力矩对导引头跟踪测量精度及导弹的制导精度有直接影响。为分析干扰力矩对动力陀螺式导引头跟踪精度的影响,建立了动力陀螺式导引头及框架摩擦干扰力矩和导线干扰力矩模型。为减小干扰力矩对导引头测量精度的影响,设计了实用的干扰观测器来对干扰力矩进行补偿。考虑了实际中导引头系统本身及干扰观测器采样保持时间不同的多速率采样问题。提出基于奈奎斯特稳定性理论的离散干扰观测器设计方法,消除了小增益定理设计方法的保守性。通过综合权衡系统稳定性、干扰力矩补偿及传感器噪声抑制能力,确定了干扰观测器采样保持时间及干扰观测器滤波时间常数。结合弹上及导引头量测信息,设计了干扰观测器所需信息的提取方式。数学仿真结果表明所设计的干扰观测器能有效地提高导引头的跟踪测量精度。     

基于滑模干扰观测器的垂直攻击末制导律研究

针对导弹高精度、垂直打击地面目标的任务要求,将滑模干扰观测器和比例导引律相结合,提出了一种满足多约束条件的鲁棒性末制导方法.综合考虑落点、落角等约束条件,给出了纵向平面和侧向平面的比例导引系数的选取原则.为了弥补比例导引的不足,提高制导系统的鲁棒性,基于滑模干扰观测器对不确定性进行了估计,确保了系统对导引指令的精确跟踪...     

基于高阶滑模的新型干扰观测器设计

针对传统滑模干扰观测器计算复杂、跟踪干扰速度慢等不足,基于自适应super-twisting算法提出一种新型干扰观测器技术。回顾已有滑模干扰观测器方法的基本原理并分析其跟踪速度慢、计算复杂的原因;基于辅助滑模面技术及自适应super-twisting算法设计高阶滑模干扰观测器,并证明其对干扰的快速跟踪特性。仿真分析表明,相比于已有滑模干扰观测器,该算法具有跟踪干扰速度快、计算简单的优点。     

基于Q-learning算法的SAR导引头制导律设计研究

基于任务装订工作方式的传统空地SAR导引头存在模式固定、成像-打击交接班弹体约束高准确度要求、作战系统资源调配自由度低，无法满足雷达导引头智能化作战需求。针对该问题，提出基于全信息链条利用的强化学习智能制导律算法。该算法以雷达导引头当前位置和速度为输入状态，以导弹施加法向过载为动作空间，充分考虑到末制导弹载SAR成像视场角和前视跟踪打击脱靶量约束，以成像检测和跟踪打击脱靶量作为奖励函数。在连续的状态空间和动作空间中，雷达导引头能根据战场态势自主选择制导律动作。实验表明，所提算法可综合中制导单脉冲扫描、末制导聚束成像与前视跟踪打击弹体前倾角和曲线轨迹控制约束要求，并可根据目标成像结果合理调配SAR成像时间，提高打击目标识别准确率，具有一定的SAR导引头制导智能决策打击能力，并可灵活适应不同作战任务。     

基于干扰观测器的电液位置伺服系统跟踪控制

针对电液位置伺服系统存在匹配和不匹配模型不确定性的问题,提出一种基于滑模的模型不确定性补偿控制策略。通过设计滑模观测器估计电液位置伺服系统的匹配和不匹配模型不确定性,以在控制器设计中将其补偿,有效地削减控制器不连续项增益。将观测器滑模面引入到控制器滑模面中构造新的控制器滑模面,消除不确定性的估计误差,以保证控制器良好的动态性能。此外,不使用系统加速度信息,以降低可测噪声对跟踪性能的恶化。通过Lyapunov稳定性理论验证了闭环系统的全局稳定性。仿真结果显示,与积分滑模控制策略相比,所提方法能够补偿电液位置伺服系统中存在的匹配和不匹配模型不确定性,同时削弱滑模控制的抖振,具有良好的跟踪性能和较强的鲁棒性。     

基于复合控制的雷达导引头伺服系统设计

为了提高雷达位置伺服系统的跟踪能力,以目标信息滤波为基础,设计了雷达导引头伺服控制系统。运用经典控制理论,设计了导引头稳定控制回路;运用角度卡尔曼滤波及多普勒跟踪回路的修正信息,通过引入机动目标的当前统计模型,估计出天线转动的控制指令,实现了角度跟踪的前馈控制。经6DOF仿真环境验证,该方法不仅能够消除目标加速度的稳态误差,同时能够改善导引头的角跟踪精度。     

基于神经网络干扰观测器的导弹飞行控制器设计

利用RBF神经网络的自学习能力,并结合非线性动态逆原理,设计了一种基于RBF神经网络干扰观测器的导弹动态逆控制器。根据时标分离的原则,可将导弹系统分解为快慢不同的四个回路,本文主要对快、慢两个回路分别设计动态逆控制器,并且在慢回路利用RBF神经网络干扰观测器估计导弹所受的扰动,同时,用于在线估计动态逆误差,降低了控制器对干扰和模型精确度的要求,增强了控制器的适应性。仿真结果表明,该控制器具有有效性和鲁棒性。     

基于干扰观测器的级联气动肌肉肘关节滑模控制

肘关节的设计和控制是仿人手臂的研究重点。为了得到肘关节的模型,首先搭建测试平台对单根气动肌肉进行静态建模,再建立级联式肘关节的名义模型,采用最小二乘参数辨识得到模型的参数。基于Luenberger干扰观测器设计了滑模控制律。分别采用PID控制、滑模控制和基于干扰观测器的滑模控制对肘关节位置跟踪进行仿真和实验,在仿人手臂末端夹持半瓶矿泉水作为负载和外界不确定性干扰,测试3种控制算法的性能。仿真和实验结果表明,基于干扰观测器的滑模控制位置跟踪精度和鲁棒性均优于滑模控制和PID控制。     

基于扰动观测器的导引头隔离度抑制方法研究

干扰力矩引起的平台导引头隔离度不仅会影响导引头输出精度,还会增加导弹制导系统脱靶量。针对隔离度对导弹制导精度带来的严重问题,设计了基于扰动观测器（DOB）的隔离度在线抑制算法,并分别研究了导引头建模误差、探测器输出频率以及测量噪声对隔离度抑制效果的影响。研究结果表明：基于DOB的隔离度抑制算法能够有效实现对隔离度的在线抑制,但导引头建模误差、探测器输出频率以及测量噪声会一定程度降低隔离度的抑制效果。     

基于干扰观测器的二次型最优控制器设计

传统伺服系统的控制方法复杂，响应速度慢，而外部干扰对系统性能产生很大的影响，降低系统的跟踪精度。通过分析伺服系统结构，根据最优控制理论，利用最小值原理设计二次型性能指标下的最优控制器，使系统性能指标最优，且提高系统快速响应性，实现在最短时间内跟踪目标的目的；同时，针对外部干扰的影响，应用干扰观测原理设计干扰观测器，以减小或消除外部干扰对系统性能的影响。通过仿真表明，该方法既满足伺服系统的跟随特性，又具有很好的抗干扰能力。     

基于干扰观测器的高超声速飞行器稳定回路设计

通过对基于干扰观测器的PID控制器的设计,对高超声速飞行器稳定回路进行设计和仿真。研究结果表明：基于干扰观测器的纵向稳定回路的设计,飞行器控制系统能有效地抵抗飞行过程中存在各种各样的干扰．以及控制干扰信号的干扰．很好地满足了飞行控制系统性能指标。     

基于滑模观测器的鲁棒变结构一体化导引控制律

针对测量信息受限的远程制导炮弹精确末制导问题,提出了一种基于滑模观测器的变结构鲁棒控制方法,依据Lyapunov稳定性理论证明了其有效性;应用所提出的方法设计了一种两回路一体化导引控制律。考虑弹体短周期动力学特性及舵回路1阶动力学滞后,视气动参数偏差与目标机动为有界不确定项,建立了两回路导引控制一体化设计模型。外环以零化视线角速率为目标,生成虚拟俯仰角速率指令;内环确保实际俯仰角速率跟踪到外环给出的指令。仿真结果表明,在测量信息受限、存在气动参数偏差和目标机动不确定的条件下,所提出的导引控制一体化设计方法具有高命中精度和良好的过载特性。     

基于非线性干扰观测器的超机动飞行轨迹线性化控制

针对非线性系统存在建模误差和外界干扰等不确定因素问题,提出一种基于非线性干扰观测器（Nonlinear Disturbance Observer,NDO）在线补偿的轨迹线性化控制（Trajectory Linearization Control,TLC）方法。设计非线性干扰观测器,对不确定因素进行估计,NDO的输出用以设计新的补偿控制律,与TLC方法相结合来消除不确定因素的影响。以赫布斯特机动过程为例进行飞行仿真,并与单纯采用TLC方法的控制性能进行对比。仿真表明,系统能较好地跟踪姿态角指令,有良好的鲁棒性。     

基于干扰观测器的弹丸协调器电液伺服系统自适应滑模控制

针对弹丸协调器电液伺服系统中存在非匹配不确定性和参数不确定性问题,提出一种基于干扰观测器的自适应滑模控制策略。采用干扰观测器估计系统中的非匹配不确定性,通过Lyapunov稳定性理论证明干扰观测器的稳定性,并将其引入新型积分滑模切换函数的设计中,使控制器能够对非匹配不确定性提供有效补偿,提高控制精度。为了降低系统参数不确定性的影响,在滑模控制器设计中引入自适应律以保证控制器的动态性能,并对控制器的全局稳定性进行了证明。实验结果表明：采用的干扰观测器和自适应律能够准确描述系统特性;基于干扰观测器的自适应滑模控制器能够满足期望轨迹的跟踪要求,使设计的控制器在不同工况下均具有较好的动态跟踪特性和稳态精度,并具有较强的鲁棒性。     

基于速度观测器的转台伺服控制技术研究

针对实际转台伺服控制系统在低速运行时不能准确提供速度信号的摩擦补偿问题，提出了一种基于速度观测器的模型参考自适应摩擦补偿方法．该方法利用降维观测器在线估计速度信号，并根据该估计信号对系统进行摩擦补偿；在详细地分析了系统误差信号的局部收敛性的基础上，推导出了系统误差局部收敛的充分条件。利用该方法进行了转台内环控制系统的自适应摩擦补偿设计，得到了库仑、粘滞摩擦补偿器，解决了转台低速运行时不能准确得到速度信号的摩擦补偿问题。     

基于新型扩张观测器的导弹滑模制导律

针对已有滑模制导律未考虑系统量测噪声的问题,提出了基于新型扩张状态观测器的导弹滑模制导律。该方法通过新型扩张状态观测器观测目标加速度并实时补偿滑模制导律,使导弹拦截机动目标时脱靶量更小,提高了拦截性能。仿真结果表明,基于新型扩张状态观测器设计的滑模制导律相较于传统的滑模制导律鲁棒性更强,具有工程实用性,也验证了新型扩张状态观测器的有效性。     

基于动态逆非线性干扰观测器的BTT导弹自动驾驶仪设计

在时间尺度分离法的基础上,建立了BTT导弹分层控制模型。针对导弹气动参数的不确定性及外界干扰对导弹控制性能的影响,利用非线性干扰观测器对干扰的逼近特性,结合动态逆控制设计了非线性导弹自动驾驶仪,并基于Lyapunov方法,给出了整个系统的稳定性证明。仿真结果表明,设计的控制方案增强了系统的抗干扰能力,保证系统具有良好的鲁棒性。     

基于虚拟导引头的航空炸弹最优制导律研究

为消除卫星制导高度误差的影响,从而提高命中精度,卫星制导炸弹最优制导律必须满足大弹着角约束条件。文中在分析航空制导炸弹信息获取的基础上,提出并建立了卫星制导虚拟导引头数学模型;基于该虚拟导引头,研究了带有弹着角约束的最优制导律,并进行了六自由度全弹道仿真。仿真结果证明,该制导律响应速度快,弹着角性能提高约60%,具有较好的制导精度,同时制导参数设置简单,易于工程实现。     

基于力矩观测器的导引头陀螺转子方位效应补偿方法

在红外导引头制导系统设计中,陀螺的方位效应将引起大偏角下控制力矩的衰减,对导引头的跟踪精度和工作范围有重要影响。为实现对陀螺进动控制力矩的补偿,建立陀螺动力学模型和大偏角情况下位标器的力矩器模型。参照干扰观测器DOB的设计方法,将陀螺的俯仰信号引入陀螺和力矩器的标称逆模型,设计实用的陀螺力矩观测器对进动力矩进行补偿。对鲁棒稳定性的小增益条件、补偿效果和补偿器引入相移大小的综合权衡,确定了陀螺力矩观测器的滤波器形式和时间常数。数学仿真结果表明,系统进动力矩在引入力矩观测器后得到了有效补偿,跟踪精度和响应速度得到显著的提高。     

基于干扰观测器的运载火箭助推段姿态控制

针对刚体运载火箭助推飞行段的姿态控制问题,提出了一种基于干扰观测器的自适应滑模控制方法。首先,根据姿态动力学模型建立了面向姿态控制的通用模型。其次,针对通用模型中参数不确定性和外界干扰,设计了干扰观测器实时观测后补偿到自适应滑模控制器中,并结合Lyapunov稳定性理论分析了控制器的稳定性。最后,对比传统的PD控制器,在模拟大气环境中进行了姿态控制系统仿真。仿真结果表明,该方法与传统控制方法相比,控制精度和鲁棒性显著提高。