一种基于幅值-相角裕度测试因子的自动驾驶仪设计方法

给出一种称为幅值－相角裕度测试法（Gain-Phase Margins Tester Method)的自动驾驶仪控制参数设计方法，通过在闭环系统中加入一个幅相裕度测试因子，并给定良好的幅值和相角裕度，从而得到频率域内的控制参数平面图形，据此求取PID控制参数，此方法可使系统获得较好的相对稳定性和鲁棒特性，并可部分地克服工作上自动驾驶仪PID控制参数设计中采用试凑，盲目性比较大的不足，同时也适用于工程上一般控制问题的参数设计。     

一种直接力/气动力复合控制自动驾驶仪的设计方法

文中基于直接力与气动力复合控制的导弹．提出了空气舵和直接力喷流装置同步工作的混合方式．建立了弹体模型．给出了一种自动驾驶仪的设计方法。自动驾驶仪具有传统的结构形式．内回路为阻尼回路．采用连续的控制方式；外回路为加速度控制回路，采用变结构控制率．以减小弹体参数摄动对输出加速度的影响。仿真结果表明．这种混合方式能够同时提高导弹的最大输出加速度和快速响应能力．自动驾驶仪具有良好的性能。     

战术导弹GPS制导控制系统设计

建立了某战术地地导弹纵向运动模型,采用带有状态约束的极点配置方法设计了过载自动驾驶仪,分析了制导回路特点,分析了用GPS实现比例导引的可行性,指出过载闭环的必要性。研究了制导指令更新频率、GPS定位误差对制导系统过载、脱靶量的影响。研究结果表明增加末导时间能够消除GPS更新频率和定位误差对制导回路的影响,为某导弹制导控制系统设计提供依据。     

航天飞机轨道机动系统的推力矢量控制数字自动驾驶仪

本文介绍有关航天飞机轨道机动系统(OMS)的推力矢量控制(TVC)数字自动驾驶仪的设计、研制和性能要求。叙述了当前数字自动驾驶仪所采用的硬件及软件设计要求。此外,还介绍了考虑刚体稳定裕度、弯曲和晃动稳定性、制导回路补偿、特殊性能,以及硬件和软件限制条件等因素的综合设计方法。最后通过航天飞机前三次的飞行数据概述轨道机动控制系统的性能。     

基于μ综合的导弹自动驾驶仪设计

为了满足高机动性要求,空空导弹常采用大攻角飞行;然而导弹大攻角飞行时存在通道间耦合严重、气动力系数摄动范围大等问题,使设计模型与实际对象误差严重,传统方法设计的自动驾驶仪很难满足鲁棒性要求。考虑导弹自动驾驶仪设计中存在的未建模误差和气动力系数摄动等不确定性因素,采用μ综合设计方法,以某型导弹为例对其俯仰通道驾驶仪进行了设计,仿真结果表明,与传统设计方法相比,所设计的控制系统不仅动态性能满足设计要求,且具有良好的鲁棒性能。     

两回路驾驶仪加速度计杠杆效应研究

基于极点配置设计的两回路驾驶仪,分别从快速性和稳定性角度分析了加速度计杠杆效应对驾驶仪性能的影响,且借助根轨迹和反馈分析等方法阐明了影响机理。从快速性角度分析,发现正杠杆效应可大幅减缓驾驶仪无阻尼自振频率随开环增益的增大趋势,使得在工程舵机允许频带内两回路驾驶仪不通过在前向通道引入校正网络可实现高增益;从稳定性角度分析,发现正杠杆效应可提高驾驶仪整个反馈回路的相位裕度。因此,工程上可根据设计需要采用加速度计前置的手段来改善导弹控制系统的快速性或稳定性。最后,借助仿真实例验证了分析结论的正确性。基于极点配置设计的两回路驾驶仪,分别从快速性和稳定性角度分析了加速度计杠杆效应对驾驶仪性能的影响,且借助根轨迹和反馈分析等方法阐明了影响机理。从快速性角度分析,发现正杠杆效应可大幅减缓驾驶仪无阻尼自振频率随开环增益的增大趋势,使得在工程舵机允许频带内两回路驾驶仪不通过在前向通道引入校正网络可实现高增益;从稳定性角度分析,发现正杠杆效应可提高驾驶仪整个反馈回路的相位裕度。因此,工程上可根据设计需要采用加速度计前置的手段来改善导弹控制系统的快速性或稳定性。最后,借助仿真实例验证了分析结论的正确性。     

基于BP神经网络算法的自动驾驶仪设计

基于经典的三回路自动驾驶仪结构,采用BP神经网络算法进行自动驾驶仪的设计。BP神经网络算法的运用使所设计的自动驾驶仪能够针对非线性、时变的气动特性自适应地调整控制参数,简化了设计过程,并给出了相应的仿真结果。     

考虑滚仰导引头寄生回路的旋转导弹驾驶仪稳定性设计

针对滚仰导引头寄生回路对旋转导弹动态稳定性影响的问题,建立滚仰导引头隔离度模型和旋转导弹的数学方程,推导分析导弹弹体旋转运动对控制系统的交叉耦合效应,研究自动驾驶仪增益系数与期望频率或阻尼的关系,解析出旋转导弹动态稳定性的充要条件。采用数学仿真方法分析不同条件下的旋转导弹动态稳定性,并得到旋转导弹稳定性与滚仰导引头隔离度的幅值、滚转率和自动驾驶仪设计等指标之间的定量关系。结果表明,旋转导弹自动驾驶仪设计频率的稳定区域与非旋转导弹相比明显变小,低旋转速度有利于减小滚仰导引头寄生回路对旋转导弹稳定性的影响。     

H_∞控制理论在空空导弹自动驾驶仪设计中的应用

目前在空空导弹自动驾驶仪的设计中 ,多采用经典设计方法 ,自动驾驶仪结构为传统的结构形式。这种设计方法物理概念明确 ,在弹体模型参数摄动不大的情况下 ,能够获得满意的性能。新一代空空导弹为了满足高机动性的要求 ,常采用大攻角飞行策略 ,由于通道间耦合和气动力非线性的缘故 ,一般难以建立较为准确的数学模型 ,因此要求其自动驾驶仪具有更好的鲁棒性。本文用H∞ 控制理论 ,对某型空空导弹的自动驾驶仪进行了设计。与传统的设计方法比较 ,采用H∞ 控制理论设计的自动驾驶仪具有更好的鲁棒稳定性能。     

H∞控制理论在空空导弹自动驾驶仪设计中的应用

目前在空空导弹自动驾驶仪的设计中,多采用经典设计方法,自动驾驶仪结构为传统的结构形式。这种设计方法物理概念明确,在弹体模型参数摄动不大的情况下,能够获得满意的性能。新一代空空导弹为了满足高机动性的要求,常采用大攻角飞行策略．由于通道问耦合和气动力非线性的缘故,一般难以建立较为准确的数学模型,因此要求其自动驾驶仪具有更好的鲁棒性。本文用H∞控制理论,对某型空空导弹的自动驾驶仪进行了设计。与传统的设计方法比较,采用H∞控制理论设计的自动驾驶仪具有更好的鲁棒稳定性能。     

三回路自动驾驶仪频域设计法

对三回路自动驾驶仪的设计,不可避免地会涉及到系统开环传递函数的幅频和相位等特性,这就需要对系统频域特性具有全面的了解。频域设计法不仅能描述系统各个频率处的特性,而且可以通过相应的设计获得满意的动态品质,同时方法易于实现。本文给出了自动驾驶仪频域设计法的一般步骤,仿真结果证明了该方法的可行性和有效性。     

战术导弹三回路过载驾驶仪时频特性分析

基于小扰动线性化的纵向弹体控制模型,研究了三回路驾驶仪及其新弹体的结构、快速性、鲁棒性以及对静不稳定弹体的增稳能力,建立并分析了驾驶仪的无量纲模型,针对三回路驾驶仪提出了一种新的设计思路。研究结果表明:阻尼回路新弹体增稳能力和鲁棒性较弱;增稳回路新弹体具有良好的鲁棒性和增稳能力但响应速度较慢;三回路驾驶仪通过设计一个远离开环弹体频率的一阶主导极点和一对阻尼合适的高频极点,使系统具备较好的快速性、稳定性和鲁棒性。     

基于最优二次型理论的滚转导弹三回路驾驶仪设计与研究

建立了存在交叉耦合的滚转导弹动力学模型,并将通道耦合效应视为外界干扰,利用最优二次型(LQR)控制理论,提出了一种三回路驾驶仪的单输入多输出(SIMO)设计方法。分析了三回 路驾驶仪的基本特点,并研究了权系数矩阵与驾驶仪性能指标之间的关系,可辅助设计者更合理地选择权系数矩阵。将考虑耦合的动力学模型视为多输入多输出(MIMO)系统,对滚转导弹控制系统进行了设计。设计结果表明：对于存在状态耦合的滚转导弹而言,以SIMO设计的三回路驾驶仪可以很好地抑制耦合的影响,与MIMO设计得到的控制律差异很小。通过对滚转导弹耦合系统的非线性数学仿真,验证了以上结论的正确性。     

奇异摄动理论在倾斜转弯导弹自动驾驶仪设计中的应用

ＢＴＴ导弹协调转弯自动驾驶仪的综合问题，因弹体动力学的交叉耦合和具有不确定参数而变得十分复杂。本文用奇异摄动理论和控制舵面解耦技术，将多变量系统简化成单变量系统，并用极点配置理论设计了协调转弯自动驾驶仪。对设计的系统进行数字仿真，证实了方法的正确性。     

导弹三回路过载驾驶仪设计频带的灵敏度分析方法

对于工程上常用的导弹三回路过载控制,由于气动力的不确定性分离在耦合的对象环节中,使得传统稳定裕度的物理意义无法直接体现闭环系统对于特征参数不确定性的鲁棒适用范围。通过将过载控制设计进行带宽参数化处理,然后采用D-分解方法通过图形的方式显示操纵力矩和恢复力矩系数对于闭环设计带宽的灵敏度,从整体上刻画系统的鲁棒稳定性。数值仿真结果表明,所提分析方法可以准确给出闭环系统对于主要不确定性因素的适用范围,同时揭示了设计带宽对于静不稳定与静稳定导弹的不同灵敏度变化规律,说明操纵力矩系数是重要的角速度反馈增益的决定因素。     

翼伞系统弹性连接模型的相对运动分析

翼伞系统的测量及操纵设备通常安装在回收物上,为了实现翼伞系统的精确控制归航,分析了回收物和伞体之间的相对运动情况.文中考虑了不同方向上附加质量的不同,以及吊带和连接带的弹性变形,建立了翼伞系统非刚性连接模型.分析了滑翔、转弯及雀降3种控制操纵下两体的相对运动特点,以及不同连接方式对相对运动的影响.研究结果表明,在转弯操纵时翼伞系统的两体间存在明显相对运动,但采用多点交叉连接可以使这种相对运动得到有效的抑制.     

不完全信息下分布式目标跟踪算法

针对分布式目标跟踪过程中出现数据丢包和不完全量测现象,提出一种分布式目标跟踪算法.该算法由统计意义下局部滤波器和基于协方差交叉算法融合滤波器构成,其中局部滤波器利用邻域内各节点测量信息计算局部滤波值,融合滤波器则将邻域内各节点局部滤波值进行融合处理,得到该节点的目标坐标信息;最后,利用典型目标航迹模型对该算法进行仿真分析.仿真结果表明:该算法可有效抑制不完全信息发生时对目标跟踪结果的不利影响,可为分布式目标跟踪系统在实际工程中的设计与研制提供有益的参考.     

线性跟踪系统Lyapunov函数性质及其应用

研究了线性跟踪系统Lyapunov函数性质,并基于该性质进行控制系统设计研究,给出控制器结构和Lyapunov函数取值估计;首先,以经典三回路为基础建立线性闭环跟踪系统微分方程;在完成系统数学模型的基础上,给出线性跟踪系统Lyapunov函数对时间的一阶导数为非负,二阶导数为非正,即线性跟踪系统Lyapunov函数最大值不是在系统的初始状态而是稳定状态这一论点;进而基于该Lyapunov函数性质对控制系统进行设计和Lyapunov函数取值进行研究;最后通过仿真验证,仿真结果表明所提出的线性跟踪系统Lyapunov函数性质、控制器设计和Lyapunov函数取值估计是正确的。     

三回路驾驶仪的极点配置方法设计

将三回路驾驶仪等效为全状态反馈的状态空间模型,证实了冗余参数预先设定的可行性。考虑舵机状态反馈的约束,利用优化程序搜索符合舵机反馈约束的附加极点并进行极点配置,可把系统主导极点完全配置到期望的极点位置。设计结果表明了文中所提出方法的正确有效性。     

过载自动驾驶仪分析研究

对过载自动驾驶仪的固有特性进行了研究.通过数学推导得出尾舵控制导弹过载自动驾驶仪具有非最小相位特性,仿真结果证明也是如此.过载自动驾驶仪是典型的0型系统,存在稳态误差.稳态误差与导弹速度、加速度反馈回路增益、弹体开环气动增益及舵系统增益有关,而与角速度反馈回路增益无关;主反馈回路可提供一定的相位超前,这有利于设计舵机伺服系统.