基于改进型自抗扰控制的四旋翼无人机姿态控制系统研究

针对四旋翼无人机姿态控制系统在外界干扰下,跟踪精度和抗扰动性能易受到影响的问题,提出一种改进型自抗扰控制(ADRC)算法。首先,基于原点平滑性和连续性考虑设计了改进型非线性函数。其次,基于线性扩张状态观测器(LESO)和非线性扩张状态观测器(NLESO)各自的优点,设计了线性/非线性可切换的改进型扩张状态观测器(IESO)。最后,基于IESO设计了改进型ADRC,将其应用于四旋翼无人机姿态控制系统,并从响应速度、跟踪精度、抗干扰能力三方面对其进行仿真实验验证。实验结果显示,IESO具有更好的观测效果,改进型ADRC的控制性能比传统的线性ADRC和非线性ADRC更优。     

空间飞行器姿态控制律设计

空间飞行器姿态系统具有非线性、强耦合、多输入多输出的特点。针对飞行器姿态模型的非线性和不确定性,提出了分散模糊变结构控制方法。利用模糊系统对不确定性函数进行逼近,将获得的模糊系统函数作为系统不确定性界函数。对模糊逼近所带来的误差以及外部干扰项,采用控制补偿方法。理论分析和仿真研究表明,提出的方法具有控制精度高,实时计算量小,便于工程实现等优点。     

基于DSP的控制力矩陀螺外框驱动控制系统设计

控制力矩陀螺是大型对地观测卫星以及空间站姿态控制系统的关键执行部件,介绍了以TMS-320LF2407为核心进行了单框架控制力矩陀螺外框驱动控制系统设计,包括了DSP控制核心及其外围电路、RS422串行通信接口设计、模拟量输出与位置测角模块硬件设计,以及整个DSP硬件系统控制系统软件设计,并成功地应用于单框架控制力矩陀螺外框驱动控制系统样机。     

钢桁架桥整体拖拉滑移横偏控制技术研究

以龙东大道(罗山路～G1501)改建工程运河大桥项目为依托开展钢桁架桥的横向姿态控制技术研究.对典型工况条件下因桁架横向偏位对其结构产生的附加应力变化规律进行分析,给出了横向偏位的合理控制范围,提出了滑道梁定位导向、跨越河对岸临时墩后主动纠偏与拖拉力差异化调整为辅助的横向姿态控制方法,制定了浦东运河桥大跨度桁架桥整体顶...     

运载火箭载荷主动减缓控制律的设计与仿真

该文的研究内容包括两个方面,一方面讨论了高空风的抑制方法,设计了加速度反馈的载荷主动减缓控制律;另一方面,文中建立了运载火箭姿态控制系统仿真模型,研究在MATLAB环境下对一类复杂的时变系统仿真的问题。利用MAT LAB模型对载荷主动减缓控制律进行仿真,结果表明,此控制律能有效地抑制高空风,尤其是减小切变风引起的气流攻角。     

直升机应急着水试验的姿态控制研究

根据直升机应急着水试验要求,对模型姿态控制的结构进行了设计,实现了姿态的可调可控。列出了受力点与质心的偏差对模型姿态影响的微分方程,并用MATLAB求解绘制了姿态变化曲线。根据实验条件及实验允许误差范围,计算出了直升机模型最大允许释放时间,并提出了分阶段控制模型着水的方法,按照这种方法对直升机着水过程进行了详细的设计和计算。研究为进行直升机应急着水试验提供了理论依据。     

微动量轮高精度滑模变结构控制

基于滑模变结构算法研究了小卫星微动量轮的精确控制。在系统整体控制框架的基础上,对微动量轮动力学模型进行了分析;结合理想模型引入纹波电压、摩擦系数不确定性、扰动力矩等干扰因素,完善了微动量轮动力学模型。设计了等效滑模变结构控制算法,并对控制率参数进行了仿真优化。通过MATLAB仿真,对比分析了滑模变结构控制和常规PI控制在转速控制和力矩控制两种模式下的特性。最后,实验设计了微动量轮样机。仿真结果表明:基于滑模变结构控制的微动量轮转速控制精度达到±0.5r/min,从0加速到2 000r/min的时间为18s,均明显优于PI控制。实验结果表明:利用滑模变结构控制的微动量轮转速控制精度达到±0.9r/min,从0加速到2 000r/min的时间为26s。上述结果显示:利用滑模变结构控制算法可以有效克服微动量轮控制中的干扰因素,提高转速控制精度和输出力矩稳定度,缩短转速变化响应时间。     

单轴飞轮储能与姿态控制系统误差分析

介绍了单轴飞轮储能及姿态控制一体化系统的总体构成和工作原理,研究并推导了系统的数学模型,分析了系统误差产生的原因,建立了转台角度位置误差与转子安装不同轴误差、转子偏心误差、飞轮速度测量与控制误差之间的误差关系式,并进行了误差合成。结合实际实验系统算出了各项误差,并对比和分析了各项误差。结果表明:影响系统位置精度的主要因素有飞轮安装不同轴误差、转动惯量误差和飞轮速度测量与控制误差等,其中飞轮转动惯量误差和飞轮安装不同轴误差是不可控量;而飞轮的转速测量与控制误差是可控量。最后提出了提高飞轮储能与姿态控制系统精度的主要方法,可以通过提高位置测量传感器和速度测量传感器的分辨率,采用先进的控制算法来降低飞轮的转速测量与控制误差。     

旋转质量矩弹头双环滑模变结构姿态控制

为解决质量矩弹头的复杂非线性控制问题,把质量块运动引起的转动惯量的变化和惯性力矩作为参数不确定性因素,考虑了气动力矩参数的变化,提出了基于时间尺度分离的两环变结构姿态控制,设计了含有跟踪误差及其积分函数的滑动超平面,基于李雅普洛夫函数证明了能达阶段的收敛性,分析了闭环系统的稳定性.仿真结果表明,该控制策略具有很好的快速性、稳定性,对上述3种不确定性具有一定的鲁棒性.