直接力气动力复合控制导弹的模糊逻辑自动驾驶仪设计

考虑到控制用量的经济性,对直接力和尾舵复合控制的导弹设计俯仰平面模糊逻辑自动驾驶仪。依据专家经验,设计从误差信号到控制量的非线性映射,避免了稳态时同时作用的两个执行机构存在竞争的矛盾。文中给出了模糊逻辑控制器的设计方法,以及复合控制和气动舵单独作用时的仿真对比结果。结果表明所设计的模糊逻辑复合控制系统具有快速响应和节约燃料的优越性。

基于切换增益变结构控制的导弹自动驾驶仪设计

为了提高经典三回路自动驾驶仪的性能,对采用尾舵控制的弹体对象设计了切换增益变结构控制自动驾驶仪。采用切换增益变结构控制的闭环响应特性对弹体参数的变化不敏感。控制量是光滑的避免了对执行机构有害的频繁切换。采用增益调度技术可以容易的获得全空域的控制器设计。仿真结果表明了设计方法的有效性。

基于红外辐射测温法的焊头动态高速真温测量系统研制

温度是用来表征物体特性的一个重要的基本参数,被广泛应用于金属加工、生产生活、航空航天等各个领域,温度测量的准确与否对每个行业都有着至关重要的影响。随着电子设备的尺寸不断微型化以及各种可穿戴智能设备的普及和发展,小型化成为了电子元件技术水平的一个重要技术指标,所以电子元器件也一直朝着小尺寸、高集成化方向发展,而其焊接温度的波动引起的产品良品率也在不断降低。因此,如何实现电子元器件焊接过程中焊头温度的实时获取,已成为众多相关企业急需研究的课题。基于晶体管式焊接电源的工作特点,从分析焊头的结构特性入手,利用焊头的红外光谱辐射特性,设计了一种激光瞄准式的光学系统,采用朗伯体法对焊头进行温度测量,从而得到焊头工作时的实时真温。整个温度测量系统由硬件系统部分和软件系统部分构成。其中,硬件系统包括光学系统的设计、 I/V转换及放大电路和上位机的高速数据采集系统。软件系统主要包括上位机系统界面的设计。上位机软件采用LabVIEW进行程序设计,主要包括AD采集卡的配置与驱动、数据滤波、零点测量、温度标定、温度计算、实时温度曲线和数据存储。在系统建立、软件调试完毕后,采用标准空腔黑体炉对测温系统进行了校准。首先,利用整体黑体法对焊头工作时的发射率进行了试验,结果表明,在氧化和非氧化状态下,其发射率与文献数据基本一致。然后利用该发射率值,计算出了焊头上小孔的空腔黑体发射率。最后,利用恒流晶体管式焊接电源进行了系统稳定性和重复性实验。分析该方法的不确定度,得出该方法的总体不确定度在3%以内。通过对测温系统的标定和配置,该系统还可以应用在其他需要高速精确测温的场景。

高超声速飞行器纵向内环系统自适应反演预设性能控制

针对高超声速飞行器控制器现有方法大都没有考虑系统的瞬态和稳态性能满足预先设定性能的问题,在模型中存在参数型不确定性的情况下,基于反演设计思想,结合自适应控制技术,提出了一种预设性能控制器的设计方法,利用Lyapunov稳定性定理证明了系统的稳定性,保证纵向内环闭环系统误差全状态满足预设的瞬态和稳态性能。给出的仿真算例验证了提出方法的有效性。

斜结构奇异值及其在实参数不确定性导弹鲁棒稳定性评估中的应用

针对结构奇异值(?)存在计算量大、下界不易计算等问题,提出基于斜结构奇异值的评估方法。将系统频率看作1个实不确定参数,构建不确定系统的状态空间表达式,将某一频率范围内各频点对应的结构奇异值计算问题转化为单个的斜结构奇异值计算,给出2种算法分别计算斜结构奇异值的上下界,并对实参数不确定性导弹的鲁棒稳定性评估对所提方法的准确性和实用性进行验证。结果表明:该方法是一种高效且准确的鲁棒稳定性评估方法,适用于工程应用。

高空高速拦截时导弹寄生效应影响分析

高空高速拦截时,导弹制导时间常数和转弯速率时间常数较低空大幅增加,导引系统寄生耦合效应极有可能引起较大脱靶量,导致拦截失败。针对这一问题,文中建立五阶线性化制导控制系统模型,通过理论分析和仿真验证两种形式重点研究了寄生效应的影响因素及对制导性能的约束。结果表明,寄生效应制约着系统最小制导时间常数,提高系统响应快速性须首要缓解寄生效应;提升导弹攻击速度可有效减小寄生效应影响。

多胞变增益控制器设计与仿真

针对传统变增益控制器全局稳定缺乏理论保证,飞行器初始段参数扰动比较大不易稳定,飞行参数变化较快等特征,引入了多胞变增益控制器设计方法。该方法依据顶点定理将整个控制器的设计转化为对多胞体顶点的控制器的设计,当顶点控制器设计完成后通过凸分解算法获得连续的LPV控制器,仿真结果验证了该控制器具有良好的性能。

可变形翼战术导弹气动特性研究

为进一步拓宽现有战术导弹的性能包线,通过工程估算及实验数据校核,分析了一类典型轴对称基准弹的纵向气动特性。然后,分别针对变后掠角弹翼与变翼展弹翼,研究了这两种可变形翼导弹的升力、阻力及静稳定度特性,揭示了弹翼变形对全弹气动特性的影响机理。最后,根据不同变形方式的气动计算结果,提出一种可在导弹飞行过程中同时改善其升力及阻力特性的方法。结果表明,所提出的变后掠与变翼展方法均能有效提高战术导弹的升力,并降低阻力。

可变形翼战术导弹LPV增益调度控制

在导弹飞行过程中,弹翼变形会导致快变气动与多体运动耦合。为了精确描述导弹变翼飞行的时变特性,基于质点系动量及动量矩理论,建立了变翼导弹非线性多体动态模型,并通过状态变换法,将其转换为线性参变动力学模型。利用改进的D-K迭代算法,设计了轴对称变翼导弹的LPV增益调度控制器。通过非线性联合仿真,验证了LPV鲁棒控制器对组合变翼扰动具有良好的控制品质及鲁棒性,能胜任较大空域的变翼稳定与控制。

基于FPGA高阶FIR滤波器的实现

从FIR数字滤波器的基本结构模型出发,分析了FIR滤波器的设计思路及具体实现方法,详细介绍了FIR滤波器的分布式算法(DA)结构。通过分析计算,得到普通DA结构实现高阶滤波器会消耗大量的查找表资源,这样的资源消耗甚至令硬件资源不可接受。针对普通DA的不足,提出了改进型DA结构。并利用FPGA仿真软件分别对64阶FIR带通滤波器的两种改进型DA结构进行仿真,结果表明改进型DA结构所消耗的资源大幅度降低。从而验证了改进型DA结构在降低运算资源和提高性能等方面的优越性。

基于MPC8270的VxWorks BSP的移植

针对嵌入式实时操作系统的要求,文中详细分析了在整个系统结构层次中VxWorks所处的位置和所起承上启下的作用,具体介绍了VxWorks的主要功能,并深入阐述了VxWorks的启动过程。同时,对于不同的目标硬件平台,VxWorks需要不同的板级支持包BSP来实现对其的板级接口,从而实现平台的可移植性;进一步地,详细说明了作为实现操作系统VxWorks硬件平台独立性的设备接口的板级支持包BSP的具体功能与结构,这样,程序开发者可以在完全不熟悉目标平台具体硬件的情况下,只在BSP中相应位置添加配置参数就可以完成底层硬件配置工作,最后讲述了BSP的主流设计方法。

基于TMS320F2812定点库函数设计

目前一些新型号的研制都采用高端计算机,如TMS320F2812计算机。现行研制的某型号空空导弹陀螺采集周期短,且自动驾驶仪等算法逐渐采用新的设计方法如插值运算,使得计算量变大,占用了大量的时间,造成机时紧张。为了提前做好第二方案准备,为将来优化机时打下基础,提出了编制基于TMS320F2812的定点库函数。库函数的编制有两种设计方法:C语言和汇编语言。C语言可读性强,但效率较低。鉴于提高机时的目的,采用计算效率比较高的汇编语言来进行编程。该定点库函数是由F2812汇编语言按照一定的算法编制而成,包括单字定点数学函数,双字定点数学函数以及单双字向量计算函数。并通过单元测试和集成测试,对此定点库函数的性能和可靠性进行了验证。

基于微粒群算法的复合控制逻辑参数优化方法

针对复合控制中采用PSR调制器控制发动机开关机的控制逻辑参数选择问题,基于微粒群算法提出了一种控制逻辑参数优化方法。该方法以提高复合控制性能为目标,将复合控制的控制逻辑参数选择问题转化为对以复合控制性能为指标的多目标优化问题。在此基础上,将微粒群算法应用于该优化问题的求解,提出了一种基于微粒群算法的PSR调制型复合控制逻辑参数优化方法,并设计了算法流程图。仿真结果表明,采用该设计方法对参数优化后,复合控制总体性能有明显提升。

基于电阻阵列的红外场景生成技术

针对红外成像制导半实物仿真试验的需求,研究了红外场景生成技术。主要通过对场景的建模、目标及场景的红外特性分析,开展了基于可见光图像调制生成红外图像技术的研究。同时对飞机、地面背景及红外诱饵干扰的建模技术进行了探讨,完善了红外场景的生成方法。利用该红外场景生成技术为基于电阻阵列的红外图像转换器提供输入信息,驱动电阻阵列产生红外辐射,经热像仪观测,生成的图像细腻、真实度高,为制导半实物仿真试验提供了更为逼真的红外仿真环境。