大口径深空探测天线的抗风干扰伺服系统

为了改善风载荷干扰对深空探测天线跟踪精度和寿命的影响,设计了位置环线性自抗扰控制器。由于扰动观测器可以改善系统性能,本文基于电机动力学机理,将电流与速度的反馈与负载的影响作为总扰动的一部分,通过静态增益对前向通道的惯性环节进行近似,极大地降低了扩张状态观测器的阶次;采用在线估计和补偿策略,抑制了风载荷干扰对控制系统的不利影响;利用描述函数法分析了包含摩擦特性的非线性系统闭环特性,说明这种控制策略可以避免极限环的产生。最后,开展了数学仿真和现场试验。在一深空探测系统上的应用结果显示,提出的控制策略超调比原产品减少了34%,抗击阵风干扰能力提高了60%,跟踪精度提高显著。得到的结果表明设计的控制策略提高了系统抗风干扰的能力。

β增量型广义预测控制

提出了在通常的广义预测控制器 (GPC)所求解出来的控制增量乘以一个 β因子 (β∈R) ,作为控制器的真正增量 ,利用这个自由度来提高闭环的稳定鲁棒性 .这种控制器的形式可以归结到根轨迹的框架之下 ,并证明了在开环稳定的条件下 ,当仅存在增益失配时 ,可以仅由 β保证闭环系统的稳定性 .在电动机模型上的对比仿真实验显示了这种方法的有效性及其对未建模动态的强鲁棒性 .

自抗扰三回路过载驾驶仪的设计

对传统过载三回路驾驶仪的结构进行了改进,在保持内环阻尼回路、增稳回路的基础上,将外环过载回路设计成自抗扰控制形式.通过扩张状态观测器的动态估计与补偿作用,提高了对于系统不确定性的鲁棒性,同时保持了三回路控制体制适于对静不稳定弹体增稳、快速性较强等优点.针对一个基准的非线性时变对象过载控制问题,通过非线性数值仿真对传统三回路驾驶仪和自抗扰三回路驾驶仪进行了分析比较,仿真结果表明自抗扰三回路驾驶仪在鲁棒性能方面优于传统的设计方法.

PI控制下开环不稳定对象可行稳定裕度范围的研究

针对一阶不稳定加延迟对象,基于传统稳定裕度定义的PI控制整定方法缺乏对幅值裕度下边界的考虑,使得结果与实际有一定偏差.通过对延迟环节的逼近,得到更精细的可达稳定裕度区域.利用多项式方程数值求解算法,同时获得了另一种以幅值裕度下边界为基准的控制参数整定方法.所得结果显示,按照严格稳定裕度定义所得到的可达区域明显减小.数值实例验证了本文方法的有效性.

导弹最优滑翔弹道的设计及存在的问题

优化飞航导弹末段无动力飞行阶段的滑翔距离,对于提高导弹的战技指标具有很大的意义。通过优化分析可知,保证最大滑翔距离的最优滑翔策略近似等价于导弹以最大升阻比飞行。为了实现这种飞行策略,首先设计了寻优法实现策略,然后比较了另外两种可行的控制方式,经仿真发现都可以实现理论上的数值最优解。为了在导弹真实飞行时保证这一策略的实现,提出了利用神经网络逼近气动数据的自适应方法,作为进一步工作的方向。

指定入射角的飞航导弹末段俯冲弹道设计

为保证飞航导弹末段的突防效果,提高战斗部的杀伤威力,要求导弹在 末段进行跃起俯冲并以一定的弹道倾角命中目标。根据惯导、高度表和雷达提 供的信息,设计了以弹道倾角为被控对象的导引规律,实现了以上目标。对于跃 起俯冲的高度与距离进行了分析计算。通过数值仿真,验证了这种方法的有效 性。

典型工业过程的无超调预测控制设计

讨论了二阶系统具有无超调响应的充分必要条件 ,并结合一类典型工业对象的预测控制设计 ,分析了相应设计参数对闭环系统的影响 ,得到了具有无超调控制特性的条件。仿真结果表明 ,所得出的结论是正确的。

飞航导弹高精度自适应预测控制设计

飞航导弹的飞行主要是通过姿态稳定与调节来实现的。通过以小扰动模型为基础的导弹动力学特性分析,建立了导弹姿态控制回路的串级控制结构,并且以离散模型作为基于递推最小二乘法的自适应预测控制的被控对象,把原先响应较慢的质心控制转换为反应较快而且精度高的弹道角控制。根据导弹的特性,在姿态内回路采用广义预测控制,在弹道外回路采用一种积分形式的预测控制。在参考信号上,实现了质心指令到弹道指令的有效变换,为高精度小超调跟踪奠定了基础。这种方法实现了姿态参考信号与导引指令的统一,姿态控制与质心控制的统一,充分降低了对气动等数据的精度要求,参数选择简单。数值仿真结果说明了这种方法的有效性;提出了进一步的研究方向。

输出增量反馈思想

针对实际过程控制中的普遍的无超调或小超调要求 ,本文提出了一种全新的控制思想 .它通过一个中间程序速度的引入 ,把传统的对于绝对输出量的控制转变为一种更容易把握的对于输出增量的直接控制 ,从而达到无超调或小超调的目的 .给出了程序速度的设计方法 ,并初步分析了运行机理 ,发现了它的鲁棒性很强 .运用预测控制实现这一控制策略 .

鲁棒递推阻尼最小二乘算法

递推最小二乘法是工程上自校正控制中常用的参数辨识方法,收敛速度快,但是存在着长期运行协方差矩阵容易爆发的问题。工业上通常采用死区等保护手段,但是会对精度产生一定的影响,并且参数调试困难。本文根据目前计算机的处理能力,提出了阻尼最小二乘法的有限时间窗口批处理递推算法,解决了传统递推最小二乘算法存在的难以克服的参数爆发现象,仿真结果验证了这个算法的有效性。

再入飞行器滚动时域轨迹混沌优化设计

针对传统轨迹优化方法计算量比较大需要离线实现,以及对于初值选取比较敏感等问题,提出了一种基于预测控制的临近空间再入飞行器滑翔轨迹设计的实时优化策略。该算法通过将全局非线性优化问题转换成有限时域内的一维变量滚动时域次优化问题,利用均匀采样结合混沌搜索策略,给出了过载、动压和热流等多种过程约束下的次优攻角计算策略。通过合理调整目标函数中不同物理量权重的比例关系,分别得到弹跳形式和平稳滑翔形式的轨迹特征。该算法可以在不提供初始猜测值的情况下在线实现,为几种不同的轨迹形式提供了统一的生成框架;得到的可行次优轨迹曲线还可作为非线性规划方法的初值进一步优化。数学仿真结果说明了该算法的有效性。

变结构控制中滑模与模型选取的若干原则

在滑动模态上,变结构控制对于各种对象参数摄动和外部干扰具有不变性。然而变结构控制都不是运行在滑模态。因此,这种情况下的鲁棒性才真正反映了系统性能。对于连续与离散积分型变结构控制,分别从理论分析计算与数值仿真两种途径得到了典型惯性过程的参数可摄动范围。所得到的结果显示,滑模和标称模型的选取是直接关系鲁棒性的重要因素,而非线性控制部分主要对动态品质产生影响。由等效控制与被控对象组成闭合系统的鲁棒性直接与整个系统的鲁棒性相关联。最后给出了变结构控制中滑模与模型选取的一些设计原则。

飞航导弹双平面纵向综合制导技术

根据飞航导弹对面攻击的需要,针对可以获取的信息,设计了视线角信息框架下的双平面导引规律,以实现指定入射角的攻击,并从理论上进行了分析。以此为基础,考虑到弹体和控制回路的特性,完成了一种便于工程实施的综合制导律,改善了制导性能。通过充分利用飞航导弹中制导阶段的弹道特性,解决了计算弹道倾角时光滑低延迟垂速获取的难题。数学仿真结果显示了所设计方法的有效性。

基于小波分频设计的自适应PID控制器

首先离线设计出具有特定低通特性的滤波器作为闭环系统参考模型 ,然后利用 Daubechies分解 /综合滤波器 ,在线分频段估计系统的传递函数 ,最后利用最小二乘法优化频域目标函数而得到 PID控制器的三个参数 .仿真结果验证了本算法的有效性 .

混合控制系统的稳定裕度分析与计算

数字控制与连续对象组成的混合系统是常见的控制形式,而通过有效的计算方法得到混合系统的稳定裕度是衡量控制系统性能指标的重要工作。通过一个具体的数字实例,对于目前常用的几种混合系统的稳定裕度计算方法进行了比较,明确了正确的计算步骤和方法,即只有对于整个开环传递函数进行整体ZOH离散化才能够得到真实结果,并指出通过Mat lab中的相应函数可以得到精确的数值解。最后给出了混合系统设计的指导性意见。

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。

利用Matlab优选PID参数及其在飞控系统设计中的应用

该文充分利用Matlab中的Simulink工具 ,对于飞行控制系统的PID参数进行优化 ,以达到同时保证良好的动态品质特性与充分的鲁棒稳定裕度。给出了完整的设计与分析过程。数学仿真则验证了该方法的有效性。

无限时域预测控制的直接求解算法

:在预测控制中 ,当预测时域取为无穷大时通常可保证闭环系统的稳定性 .本文通过分析和利用这种算法的本质 ,把上述问题转化为一个具有部分状态等式约束的二次优化过程 ,获得了一种直接的算法 ,避免了传统方法需要迭代的缺点 .

反舰导弹机动与导引配合的弹道设计研究

传统反舰导弹的末端机动与导引是分别进行的,这使得突防效果的提升受限。为了达到提高突防概率和实现高精度导引的双重目的,需要在导弹的末段实现机动与导引协同配合的设计。利用弹目之间的几何关系,规划设计了根据弹目实时连线进行自适应蛇行机动的程序参考信号。整个设计可以看作比例导引法与蛇行机动的复合,利用的信号包括实测的雷达方位角信号、弹目距离与预先设计好的时间指令。

21世纪对精确打击弹药制导技术的需求

对北约在本世纪初对于精确制导技术的发展进行了综述,从任务规划技术、导弹气动控制技术、导引与控制技术、INS/GPS组合导航技术、寻的器技术、机弹一体化对于控制的要求、仿真与设计验证技术和自动目标识别技术等方面进行了论述,为新世纪相关技术的发展方向提供了参考。