基于观测器的火炮随动系统改进滑模控制研究

随着技术的发展,新型火炮武器作战系统对随动控制有了更高的要求,要求其不仅要有较好的抗扰动能力,还要有更好的控制精度。在此应用背景下,提出了基于观测器的改进滑模火炮随动控制方法,利用观测器对系统的扰动进行估计和补偿,用以提高系统的抗扰动能力;改进滑模控制方法来提高系统的控制精度,通过选用幂函数代替传统滑模控制中的符号函数,来抑制系统的抖振,用于提高系统的控制性能。并且利用MATLAB/Simulink仿真工具,搭建上述的改进滑模控制器,通过与传统PID控制方法的仿真对比,可以看出改进滑模控制器应用到火炮的随动系统中,具有较好的抗扰动能力和优良的控制效果。

基于单神经元自适应PID控制的高炮随动系统扰动补偿

为提升自行高炮随动系统的抗干扰能力以及自行高炮行进间射击精度,采用了一种基于单神经元自适应PID的控制方法,利用神经元的自学习及自校正能力对控制效果进行改善,以提升随动系统的扰动补偿能力。仿真结果表明:当高炮在B级、D级以及F级路面下行驶时,采用该方法的随动系统输出曲线的波动范围分别减小了0.14%、0.65%和4.72%,在突加扰动的情况下,再次跟踪到目标信号的时间分别缩短了0.04 s、0.03 s和0.02 s,根据实验数据可知在单神经元自适应PID控制器的作用下,当系统受到干扰后能够更快地跟踪到目标信号,且稳态精度更高。

基于FMEA和FTA的火炮随动系统可靠性分析

针对某型火炮随动系统的故障数据,对火炮随动系统进行可靠性分析。采用故障模式与影响分析(failure modes and effect analysis,FMEA),通过统计存在的故障模式及原因分析,得到造成火炮随动系统故障的主要原因,提出针对性的改善措施;根据FMEA结果,建立火炮随动系统故障树,计算火炮随动系统故障的最小割集,将其分为6类,针对不同的底事件故障类别提出改善措施。结果表明:该分析可为提高火炮随动系统的可靠性提供数据支撑,为火炮随动系统的设计和预防维修提供理论依据。

基于ATSMC的破障武器随动系统控制研究

针对电动缸驱动的车载破障武器随动系统控制问题,提出了一种基于指数收敛的干扰观测器和反正切滑模控制器的方法。研究了电动缸传动时系统具有的非线性增益,推导了电动缸机构的变传动比和变负载力矩的公式。为了对随动系统进行位置和速度控制,根据多项式Terminal滑模控制器的思想,采用等效趋近律的方法,设计了反正切Terminal滑模控制器(ATSMC),其具有全局鲁棒性和有限时间可达的能力;为了对系统内部的不确定性和外部扰动进行观测和补偿,设计了一种基于指数收敛的干扰观测器。对控制系统进行仿真,结果表明,ATSMC具有更好的鲁棒性,提高了随动系统控制精度,缩短了响应时间;基于指数收敛的干扰观测器能较好地补偿系统运行中产生的各种扰动,降低了系统稳态误差。

某自行火炮随动系统检测装置设计与实现

现有的自行火炮随动系统出厂检测多为人工检测,存在作业人员工作强度高,检测过程中极易出现漏检、错检等问题,严重影响了自行火炮生产效率和产品交付进度。基于此,为某自行火炮研制了一种随动系统检测装置,该检测装置包括上位机、下位机两部分,集成了自行火炮随动系统出厂检测所需的全部功能,可自动完成连续12 h调炮精度检测和调炮时间检测的全过程,无需人工干预。经测试,检测装置功能完善且运行良好。将所设计的随动系统检测装置应用于该型自行火炮生产装调后,截止目前未出现因作业人员失误导致错检、漏检等现象。相较于传统的人工检测方式,使用该检测装置能较好地提高该型自行火炮随动系统出厂检测的效率。

基于改进蚁狮优化的火炮随动系统控制方法

针对防空火炮对随动控制系统跟踪精度高和强鲁棒性的要求,提出一种基于改进粒子群蚁狮优化(Improved Particle Swarm Optimization-Antlion Optimization,IPSO-ALO)算法的火炮随动系统控制策略。首先在建立火炮交流伺服系统模型的基础上,分析了位置控制器结构;其次,利用改进的蚁狮算法优化了位置环PI控制器,为解决算法迭代后期蚁狮的多样性降低导致陷入局部最优的问题,并且为保证得到最优参数,将PSO算法与ALO算法融合,利用粒子群算法更新蚁狮位置,进一步更新蚁狮算法的精英主义阶段,并且分别在粒子群算法中引入自适应非线性递减惯性权重系数,加强算法在后期的局部搜索能力,在蚁狮算法中引入动态比例系数和非线性动态权重,提高了算法的全局搜索能力;最后,在MATLAB/Simulink建模仿真并分析了各控制器作用下系统的稳定性、跟踪性及鲁棒性。仿真结果表明,IPSO-ALO算法对于PI控制的各种性能指标最优,其调节时间较IPSO和IALO分别提升18.2%和33.1%,所设计的控制器能够使火炮随动系统获得更好的响应特性和跟踪精度,抗干扰能力强,有较强的鲁棒性,证明了该方法的有效性。

火炮随动系统的模糊自抗扰控制方法

火炮的随动控制系统要求有较高的控制精度,考虑到传统的PID控制方法针对扰动没有较好的抑制能力,将模糊控制方法与自抗扰控制方法相结合设计了模糊自抗扰位置环控制器。该方法既可以利用自抗扰控制的特性有效地抑制外界扰动,也可以通过模糊控制极大地降低自抗扰控制方法中参数调节的繁杂。利用Matlab/Simulink分别搭建了PID、自抗扰和模糊自抗扰三种控制器,通过对三种控制方法进行仿真对比,结果表明,模糊自抗扰控制方法不仅有较快的响应速度,而且对扰动也有更好的抑制能力,具有更加优良的控制效果。

液压随动系统自适应滑模控制策略研究

针对液压随动系统实际运行中存在理论设计模型与现场不匹配、运行中的不确定性以及外部负载扰动等问题,设计了一种基于参数估计和RBF神经网络的逼近模型非线性特性的滑模控制器。该控制器由滑模控制器和自适应模型两部分构成,其中自适应模型部分由自适应滑模参数估计器和自适应逼近液压随动系统模型非线性特性组成,自适应逼近液压随动系统由求解RBF神经网络得出。滑模控制器由李雅普诺夫函数求导得到,并且分析了该控制策略的可行性。通过理论分析,液压随动系统是全局渐近稳定的。最后,对液压随动系统进行了仿真,仿真结果验证了所提出算法的有效性,为开发高性能液压随动系统提供一些借鉴。

数字随动系统与模拟随动系统的仿真

本文详细论述了数字随动系统与模拟随动系统的设计与仿真实现。用计算机作为设计的辅助手段,采用扩展的MATLAB和SIMULINK软件对随动系统进行了计算机辅助与仿真,同时分析了系统的动态性能。目的是为了证明数字随动系统是完全可以取代模拟式随动系统的,甚至其性能更佳。

微机在XSJ—Ⅰ型小功率随动系统中的应用

本文介绍XSJ—Ⅰ型小功率随动系统引入微机控制后的系统原理、系统软件以及原系统与微机控制系统的性能指标分析。

微机在XSJ-I小功率随动系统中的应用

本文介绍了XSJ-I小功率随动系统引进微机控制后系统原理框图、系统软件框图以及模拟系统与数字系统的性能指标．

基于灰预测模糊PID的随动系统负载模拟器力矩控制研究

为了抑制多余力矩的幅值,提高随动系统负载模拟器加载力矩的控制精度,提出了一种基于灰预测模糊PID的力矩控制器。由灰模型根据力矩传感器测量数值序列的变化趋势,预测加载力矩的未来数值,并以此预测值作为力矩控制器的运算依据。力矩控制器在大误差时采用Bang-Bang控制,小误差时采用模糊PID控制;同时引入伸缩因子,根据误差大小动态调整输入变量的论域,以增强模糊控制器的控制能力。仿真分析和实验结果表明,与传统的PID控制相比,所提出的控制策略能够将多余力矩的幅值进一步削弱接近1/2,可以用于随动系统的动态力矩加载控制。

随动系统的模糊自适应整定PID变阻尼控制

为了使随动系统的输出以尽可能小的误差复现输入,通常用速度反馈以增大等效阻尼比的方法减小输出响应振荡和超调量,但阻尼比增大,系统响应迟钝,快速性变差。变阻尼控制技术根据系统输出响应的不同阶段在线实时调整系统的阻尼比,从而改善随动系统的动态性能。结合PID控制和模糊控制的优点,运用模糊推理方法建立PID三参数的模糊控制规则,设计出一种随动系统的模糊自适应整定PID变阻尼控制器。仿真结果证明了该方法可行,系统动态性能得到明显改善,具有良好的抗干扰性和鲁棒性。

大惯量随动系统解析模型预测控制

为了提高时变负载大惯量随动系统的响应速度以及控制精度,将解析模型预测控制运用到负载系统的控制策略中.建立了大惯量随动系统负载的动力学模型,并考虑系统性能指标、能量输入功率和制动功率等约束条件,通过双无迹卡尔曼观测器对负载惯量扰动进行实时观测,实现了大惯量随动系统的解析模型预测控制.仿真试验结果表明,包含了约束条件的解析模型预测控制,减小了大惯量随动系统的响应时间,提高了控制精度,达到了预期的控制效果.

舰载火箭炮随动系统调炮动力学仿真

该文研究了某舰载火箭炮在舰船摇摆情况下随动系统调炮时的火箭炮受力问题。通过虚拟样机技术对舰载火箭炮系统进行简化和建模。根据海浪波能谱,计算了舰船摇荡运动的功率谱密度和舰船的随机摇荡运动。用ADAMS软件求解了某火箭炮在横浪和斜浪2种航行状态下,以大正弦规律调炮时各连接部位的受力情况。计算结果为舰载火箭炮瞄准机的设计提供了依据。该方法同样适用于其他舰载武器在舰船摇摆情况下的受力分析。

基于虚拟仪器技术的高炮随动系统性能测试装置

研制基于虚拟仪器技术的高炮随动系统性能检测装置.采用数字正弦机模拟指挥仪施加阶跃、等速、正弦信号给高炮随动系统,实时高速高精度采集误差、角速度、电流和击发信号,并完成高炮实弹射击过程中方位与高低跟踪误差的测试.根据测试结果自动求取各项试验的性能指标.正弦机输出信号具有引导过程,保证高炮在启、停过程中速度平滑过渡.试验结果表明,位置误差的测试精度达到0.006°以上,测试结果准确可靠.

采用电动缸的火炮随动系统位置控制研究

针对电动缸带来的速比非线性导致随动系统快速性和精度之间难以匹配,建立了火炮身管的运动学模型和动力学模型,提出了一种变系数误差平方根和带前馈的PID分段控制策略,利用火炮身管的运动学模型和动力学模型计算误差平方根的控制系数,将该控制方法应用于随动系统的位置控制器设计中。实验结果表明:变系数误差平方根和带前馈的PID分段控制策略对于采用电动缸作为传动机构的火炮随动系统,能够获得较高的定位精度和跟踪精度,系统快速性好,超调量小,具有工程实用性。

高精度位置随动系统的误差源分析

以经典三闭环控制系统为研究对象,对其误差源做了较为详尽的分析,将系统误差分为通过算法可调节的误差和通过算法无法调节的误差两大类。文中对舍入误差、传感器量测误差、采样率误差和带宽引入的误差这四种主要的误差源做了定量分析,并从物理运动学角度按由内环到外环的顺序分析了这几种误差在环间的传递与叠加。通过这种对误差的定量分析,可以直观的观察各类误差在总误差中所占的比重,为有针对性的设计系统提供了重要的理论依据。最后以某光电量测设备为控制对象进行了实验,实验结果表明该误差源分析理论是可行的。

小功率随动系统中模拟校正装置的数字化设计与实现

针对计算机控制技术及电力传动控制系统等课程教学的实际需要以及对工科学生实践能力培养的需要,在XSJ-II型小功率直流随动系统平台上开发了可进行数字位置随动实验的单片机控制器,建立了模拟校正装置的数字化模型,为了减少信号调理带来的误差,采用了线性参数标度变换。设计的单片机控制器既可以有效地替代小功率随动系统中的超前校正装置,实现数字位置随动控制,又可以脱离XSJ-Ⅱ平台对基于数学模型的被控对象进行控制。为了便于教学,设计了基于串行通信的PC机大屏幕显示方式,实现了波形显示及给定轮、反馈轮的形态显示。教学实践表明,学生的学习主动性有了很大的提高,不仅增强了学生对理论知识的掌握,而且提高了学生的动手实践能力。

基于定量反馈理论的火炮随动系统鲁棒控制研究

针对火炮随动系统由于参数摄动及非线性扰动等因素导致控制精度不高的现象,提出一种基于定量反馈理论(QFT)的火炮随动系统鲁棒控制策略。在建立带有不确定参数的火炮随动系统模型的基础上,以某火炮随动系统为例,利用回路整形法设计控制器,分析验证该控制器作用下系统稳定性、跟踪性及鲁棒性,并研究带有参数摄动、输出扰动等情况下系统的时域响应。研究结果表明,所设计的QFT鲁棒控制器能够满足火炮随动系统性能指标要求,有较强的鲁棒性和良好的跟踪性能,证明了该方法的有效性。