速率稳定滚仰式导引头跟踪回路自抗扰控制器设计与仿真

构建了一种速率稳定滚仰式导引头的双通道数学模型。对稳定回路采用速率陀螺反馈控制;对位置跟踪回路分别采用PID控制与自抗扰控制理论设计了控制器。通过仿真计算研究了控制器的动态性能、跟踪精度以及对外界干扰的鲁棒性。仿真结果表明:滚转通道对方波输入具有超调,而俯仰通道没有超调;自抗扰控制相比PI控制具有无超调、更快的上升时间和抗外界干扰能力;自抗扰控制器隔离度大约为PI控制器的1/30。研究结果为常规小口径火箭弹的制导化改造提供了一种可用的技术方案。     

自抗扰控制器在导弹舵机上的应用研究

空空导弹舵机通常采用PID控制器进行伺服控制,由于舵机运动部分摩擦力变化及其他非线性因素扰动的影响,PID控制器的性能不稳定。近年来逐渐广泛使用的自抗扰控制器对系统扰动有较强的抑制能力,为确定其在舵机控制中的应用可行性,对某型舵机进行了自抗扰与PID控制器应用的对比试验,结果表明,自抗扰控制器用于舵机控制的效果优于常规PID控制器。     

基于RBF算法的前馈惯性稳定平台PID控制回路的设计

在数字惯性稳定平台系统中,由于无法实现前馈惯性稳定平台控制回路的全补偿条件,控制回路的稳定精度和跟踪能力仍提高有限.针对这一问题,采用以RBF单神经网络自动校正比例、微分、积分3个参数的算法来提高控制回路性能,研究结果表明:采用该算法的控制回路在跟踪能力上明显优于传统PID控制回路,该算法在阶跃响应时不仅超调量满意,而且上升时间与调节时间非常理想,跟踪误差小于千分之一,同时对于惯性稳定平台控制回路参数的摄动以及输出扭矩的干扰都有很强的自适应能力.     

惯性平台稳定回路控制律对稳定精度的影响分析

以单轴稳定平台为对象,研究分析不同类型外界干扰力矩作用下,惯性平台稳定回路控制律形式对平台稳定精度的影响.采用高阶型控制律,更有利于实现对干扰力矩的抑制,尤其是在有较大过载变化的应用环境,或存在较大偏心不易精确平衡的情况下,需要适当提高控制律的阶次来提高平台的稳定精度.仿真结果说明,在与过载有关的干扰力矩作用下,稳定回路控制律的积分校正阶次越高,平台的稳定精度越高.     

扰动观测器在惯导平台稳定回路中的应用方法

惯性技术的发展对惯导平台稳定回路稳定性、抗干扰性等性能的要求越来越高,但摩擦力矩以及其他各种干扰力矩对稳定回路性能的进一步提高产生了严重影响。为了有效克服这些干扰力矩对稳定回路性能的影响,在传统比例微分积分(PID)方法对稳定回路进行控制的基础上,提出了一种利用扰动观测器来抑制干扰力矩以提高稳定回路性能的方法。通过利用回路中力矩电流和角速度信息构成扰动观测器,对作用于平台系统的干扰力矩进行抑制。仿真结果表明,扰动观测器的引入没有影响原有PID控制稳定回路的动态性能,且能够对干扰进行有效的抑制,提高了稳定回路的稳定精度和抗干扰性。     

自抗扰技术在激光导引头视轴稳定中的应用

激光半主动导引头是各型激光制导导弹的核心部件,为实现目标的精准打击提供可靠保障。在导弹的飞行过程中,导引头易受到内外部扰动的影响,其视轴也会产生振荡,以致无法实现稳定的目标探测。因此,实现视轴稳定是保证导引头高性能工作的前提。本文采用自抗扰控制算法,对导引头内外部扰动进行总体估计并给予相应补偿,使得导引头视轴的振动得以大幅隔离,从而实现视轴的相对稳定及高精度控制。     

改进型LM-RBF 神经网络在自抗扰控制器上的应用

为解决自抗扰控制器(active disturbance rejection control,ADRC)中参数较多且难以整定的问题,提出一 种基于LM 算法且网络结构可在线优化的径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络。利用滑动窗口的思想将 在线输入的样本放入一个长度固定的队列,将LM-RBF 网络应用于ADRC,在线整定控制器参数,并以永磁同步电 机为对象在Matlab 里进行仿真分析。结果表明：与基于RBF 的常规自抗扰控制器相比,改进后LM-RBF 使控制器 有更快的响应速度及更优的抗干扰能力,能有效提高被控系统的稳定性,满足非线性时变系统对自抗扰控制器的性 能要求。     

基于Vague集的自适应自抗扰控制器设计

为进一步提高自抗扰控制器(ADRC)的动态性能和稳态性能,文中利用基于Vague集相似度量推理易于得到控制量和便于工程运用的优点,设计了一种基于Vague集的自适应ADRC;通过动态调整ADRC的非线性组合权值,提高ADRC的适应能力。仿真结果表明,基于Vague集的自适应ADRC较常规自抗扰控制器有更好的动态性能和稳态性能。     

一种伺服系统的自抗扰控制器设计

将永磁同步直线电机应用于高低向伺服控制,设计并构建了伺服实验台。建立了直线电机和伺服系统的数学模型,讨论了影响系统控制精度的各种非线性因素。这些非线性影响不易测量,从模型上很难补偿,由此设计了自抗扰控制器(ADRC),对外界扰动、噪声和模型中的非线性误差均视为扰动进行补偿。构建了基于xPC Target的半实物仿真试验系统,并对所设计的控制器进行了实验验证。     

一种线性自抗扰三回路姿态驾驶仪设计方法研究

针对传统三回路姿态驾驶仪在强非线性、强时变及强耦合条件下鲁棒性不足问题,提出了一种基于线性自抗扰控制的三回路姿态驾驶仪设计结构。在继承原驾驶仪设计结构和参数的基础上,采用线性自抗扰扩张状态观测器对建模过程中因“参数固化”和“小扰动”假设产生的不确定性和未建模扰动进行估计和补偿,实现了三回路驾驶仪鲁棒增强性设计。某再入飞行器的仿真结果表明,该方法控制鲁棒性高,解耦效果好。     

飞行/推进综合控制的自抗扰控制器设计

为解决飞行/推进综合控制的多变量耦合控制问题,提出了采用自抗扰控制技术的方法。分别对速度控制回路和高度控制回路进行自抗扰控制器设计,将回路间的耦合作为扰动进行估计并抑制。速度控制回路使用二阶线性扩张状态观测器。高度控制回路采用俯仰角和高度内外回路控制,分别使用三阶线性扩张状态观测器。采用带宽来确定状态观测器的参数。仿真结果表明设计的控制器消除了高度和速度通道之间的耦合,具有一定的抗噪声干扰能力。     

滑翔制导炮弹非线性自抗扰过载控制器设计

针对滑翔制导炮弹控制系统存在不确定内、外扰动以及舵偏指令响应滞后情况下的过载跟踪问题,基于自抗扰控制技术,设计了非线性自抗扰过载跟踪控制器。该控制器结构简单,计算量小,需调整参数少。数值仿真结果表明：该自抗扰过载控制器可在强扰动和舵机响应延迟的情况下,使得输出过载精确有效地跟踪过载指令,具备良好的抗干扰能力;并且舵控指令从0缓慢变化,有效地减缓了舵机的控制负担。该控制器对较大范围内的气动参数和舵机时间常数的摄动具备较强的适应性和鲁棒性,可为滑翔制导炮弹的控制系统设计提供一定的参考依据。     

自抗扰控制在坦克机动目标状态估计中的应用

在以坦克火控系统为代表的一类状态不确定系统应用中,作为系统输入的目标运动特性是未知的,并且对目标的观测存在较大噪声。如何基于控制过程辨识出输入信号特性,是状态估计理论在实际应用中的一种特殊情况。利用自抗扰控制( ADRC)能够实时估计和补偿系统扰动的能力,将目标运动视为外界扰动,从而辨识出目标运动速度,并将ADRC的滤波特性用于目标运动的状态估计。实验表明,与传感器测量、Kalman滤波方法相比,无需额外的速度传感器件,运动状态估计更为精确、快速。     

基于自抗扰方法的UUV近水面垂直面运动控制

无人水下航行器(UUV)在近水面航行时,受到海浪、噪声等干扰的影响较大,尤其是垂直面方向,为满足UUV在近水面潜伏作战的需求,研究了基于自抗扰控制方法(ADRC)的运动控制技术。该技术抗干扰能力强,能将来自系统内部和外部的扰动都归结为系统的总扰动,并对其进行实时估计同时给予相应的扰动补偿,运用此方法设计了UUV垂直面控制器并分析了其抗扰性能,以解决海洋环境下UUV近水面垂直面运动的控制扰动问题。仿真结果表明,所设计的UUV垂直面自抗扰控制器能有效抑制海浪的干扰,降低艉升降舵的抖振现象,具有较好的控制效果和抗扰性能。     

导引头稳定平台隔离度模型研究

讨论了两种导引头稳定平台隔离度数学模型，通过对比两种模型建模物理意义差异，用实例进行验证，判断出合理的隔离度数学模型，并得出结论，干扰力矩是影响稳定平台隔离度的主要因素。