基于描述函数法的滚动通道自持振荡研究

针对舵系统间隙非线性带来的自持振荡影响飞控系统控制品质的问题,从飞行控制系统层面出发,建立了基于描述函数法的滚动通道数学模型,分别从飞行控制系统的快速性、阻尼特性、飞行器固有阻尼3个方面进行了对比分析。结果表明,增大飞行器固有阻尼能够有效降低,甚至可以消除舵系统间隙非线性带来的自持振荡现象。

一种基于频域均衡结构的控制器降阶法

对线性二次高斯控制(LQG)、μ综合等现代控制理论设计的高阶控制器,考虑实际系统一般运行在一定带宽内,提出了一种基于频域结构的均衡降阶法。用傅氏变换将时域Gramian阵变换为频域Gramian阵,并截取特定频域进行计算和衡量,给出了算法的步骤。仿真表明:此控制器降阶方法较一般均衡降阶法更精确,能更有效保持闭环系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能。

基于最优控制/自抗扰控制的直/气复合控制系统设计研究

为提升控制系统的性能,对直/气复合控制导弹的控制系统设计进行了研究。以俯仰通道为例,用最优控制理论设计了基于状态反馈的导弹俯仰通道控制回路,用线性二次型调节器(LQR)获得控制律。给出了加权矩阵的选取方法:依次调整表征过载偏差、角加速度和角速度的权重,使求出的反馈增益系数满足要求。针对状态反馈控制律无法快速抑制直接力开启带来的干扰问题,用自抗扰控制(ADRC)理论改进了控制器,通过构建状态观测器在线实时估计外界干扰并予以补偿,快速抑制扰动。仿真结果表明:用最优控制/自抗扰控制设计的控制器跟踪速度快,动态过程平稳并具有较强的干扰抑制能力,提高了系统的鲁棒性。

防空导弹任务规划与协同控制技术研究

针对防空导弹拦截群目标的任务需求,提出了多弹协同作战框架。考虑到实际拦截过程中弹目相对速度和角度较大的问题,建立了导弹拦截目标的能力预测模型,以确保分配结果处于导弹攻击能力范围内,并采用了改进的粒子群优化算法进行任务分配。然后为了兼顾协同制导和命中精度的要求,基于弹道成型和偏置比例导引的思想,结合一致性理论,设计了多弹时间/角度协同制导律。最后通过4枚导弹拦截3个目标的典型场景仿真,证明了方案的有效性。

防空导弹通道耦合抑制方法研究

针对防空导弹在高速、大攻角时通道存在严重耦合,研究了用反馈线性化方法对通道耦合进行抑制的方法。基于弹体动力学和弹体系过载模型,设计了两通道、三通道两种不同结构反馈线性化控制器并对控制结构进行了分析,确定俯仰和偏航两通道结构反馈线性化控制器能有效实现线性化解耦,三通道结构反馈线性化控制器会出现错误控制响应。加入滚动角加速度补偿量可使两通道控制器进一步削弱耦合量。仿真结果表明:方法可有效提高反馈线性化控制器的抑制耦合能力。

无人直升机等效仿真平台开发

依据"等效飞控"的开发思想,利用μC/OS-Ⅱ实时内核在windows环境下的可移植性,保证等效仿真平台与机载实时内核具有相同的任务调度功能,设计了无人直升机等效飞控软件,实现PC机环境下的实时仿真,并对Flight Gear视景软件进行二次开发,实现无人直升机全过程飞行仿真演示;在PC机环境下快速验证制导控制策略的合理性和鲁棒性,不受限于硬件条件的诸多限制,提高飞控软件的开发效率。