基于增量非线性动态逆的导弹解耦控制设计

针对导弹大迎角机动存在强耦合动力学特点,提出了一种基于增量非线性动态逆的解耦控制方法,将自动驾驶仪分为高带宽的快变角速率内回路和低带宽的慢变角回路控制,用部分逆近似求解的方法分别设计了增量形式的动态逆控制律对消不同的耦合项,实现控制解耦的目的。典型工况数字仿真结果表明,所设计的导弹增量非线性动态逆控制解耦律大大改善了强耦合动力学下的稳定控制性能。相比传统PID控制,它能够完全消除过载响应的低频振荡和超调量,同时还使得滚转角响应能够准确跟踪指令。

风洞虚拟飞行试验控制系统设计

文中根据风洞虚拟飞行仿真系统的特点以及试验要求,设计了用于风洞虚拟飞行仿真的模型导弹的俯仰、偏航和滚转通道控制系统。导弹俯仰通道采用了迎角指令控制的三回路闭环控制结构,滚转通道采用了滚转姿态角指令控制的两回路闭环控制结构,而偏航通道采用液压驱动机构来开环控制侧滑角。利用极点配置法设计了俯仰和滚转通道的控制增益。最后通过数字仿真对所设计的控制系统进行了仿真验证。从数字仿真结果可以看出,无论是时域还是频域,所设计的俯仰和滚转通道闭环控制系统均能满足风洞虚拟飞行仿真的要求。

基于机动坐标系的轴对称导弹自动驾驶仪设计

由于轴对称导弹随着总攻角的增大或气流扭角的变化可能会出现严重的气动交叉耦合和非线性状态。针对这种情况,文中提出一种基于机动坐标系的导弹自动驾驶仪设计方法。在可测量的量只有加速度和角速度,并且简化倾斜角和总攻角测量器件模型的情况下,用此种方法进行建模和自动驾驶仪设计可以对一些侧向诱导运动以及气动力的非线性状态做较好的补偿。

基于副翼效率C_3辨识的导弹自动驾驶仪设计

在无法得知导弹飞行高度和速度的情况下,所设计的导弹自动驾驶仪增益难以满足全空域飞行的需要。本文采用一种基于横滚通道副翼效率C3辨识的自动驾驶仪增益设计方法,利用此方法设计的自动驾驶仪增益能够满足导弹全空域飞行的需要。

三回路过载驾驶仪的快速性极限分析

文中研究了战术导弹上广泛应用的三回路过载驾驶仪的快速性极限问题。首先从自动驾驶仪数学模型出发,建立了闭环极点与系统带宽的关系,提出了理想响应下闭环极点配置的共圆准则,然后从系统频带设计及闭环零、极点分布的角度,分别分析了高频部件带宽、舵机角速率限制以及闭环零点对于系统快速性的约束,从而建立了自动驾驶仪快速性极限的数学描述,并通过驾驶仪设计实例验证了结论的正确性。

吸气式高超声速飞行器控制研究综述

吸气式高超声速飞行器控制系统的任务是在飞行包线内通过发动机提供的推力改变飞行速度并利用气动舵面偏转调整飞行姿态,控制飞行器精确跟踪制导指令。通过探讨高超声速飞行器的动力学特性,从系统建模和控制策略研究两个方面对高超声速飞行器的控制系统设计研究现状进行了分析和阐述,所得结论可为相关研究提供借鉴与参考。

三回路自动驾驶仪频域设计法

对三回路自动驾驶仪的设计,不可避免地会涉及到系统开环传递函数的幅频和相位等特性,这就需要对系统频域特性具有全面的了解。频域设计法不仅能描述系统各个频率处的特性,而且可以通过相应的设计获得满意的动态品质,同时方法易于实现。本文给出了自动驾驶仪频域设计法的一般步骤,仿真结果证明了该方法的可行性和有效性。

伪攻角反馈驾驶仪的极点配置设计方法

伪攻角反馈驾驶仪是三回路过载驾驶仪的一种典型结构。从伪攻角反馈驾驶仪的数学模型出发,建立了控制增益与系统开环截止频率及闭环极点的解析关系。然后分别从系统时域响应、高频部件带宽约束、舵机角速率极限约束及稳定裕度指标的角度,提出了闭环极点配置及开环截止频率选择的指导原则,从而形成了自洽的驾驶仪设计方法,算例验证了方法的有效性。

舵机间隙环节对控制系统的影响分析

导弹的舵机中存在间隙等非线性环节,而采用线性系统的分析方法无法分析出它们对控制系统的影响。本文主要介绍了采用描述函数法分析间隙环节对控制系统的影响,并采用超前校正网络来消除此影响。

一种分析横向静不稳定导弹飞行攻角边界值的方法

工程设计初期,控制系统设计人员需要对气动特性进行快速分析,判定导弹能否满足制导控制系统的性能要求。文中以常见的几种横滚控制结构为基础,分析了横向静稳定性对控制系统的影响,并给出了控制系统最大稳定边界的计算方法。该方法物理概念清楚,计算简单,经数字仿真验证,所得到的飞行攻角边界值准确,可用于对气动外形和控制系统性能的评估。

红外寻的导弹舵机舵偏角速率需求分析

红外寻的导弹输入噪声主要有视线角测量噪声、闪烁噪声、目标均匀分布机动噪声。从红外寻的导弹输入噪声的角度,利用伴随分析方法,对舵机舵偏角速率的需求进行了分析。通过分析可知,目标机动对舵机角速率的需求很小,闪烁噪声对舵机角速率需求较大。

基于BP神经网络算法的自动驾驶仪设计

基于经典的三回路自动驾驶仪结构,采用BP神经网络算法进行自动驾驶仪的设计。BP神经网络算法的运用使所设计的自动驾驶仪能够针对非线性、时变的气动特性自适应地调整控制参数,简化了设计过程,并给出了相应的仿真结果。

基于趋近律的离散滑模位置跟踪控制

针对不确定对象的主要特点,运用离散滑模变结构理论探索不确定对象的位置跟踪问题。设计了一种离散趋近率滑模位置跟踪算法,推导了滑模控制的可达性条件。该算法以离散位置信号作为输入,设计了离散指数趋近率,根据系统当前的状态,有目的地调整控制器,采用离散Kalman滤波器对干扰和噪声进行滤波。经仿真研究,该算法不仅在无扰动无噪声条件下,能够准确的进行位置跟踪,而且在扰动和噪声时,具有较强的鲁棒性和抗干扰性,较好地满足了位置跟踪控制的要求。

捷联惯导寻的导弹自动驾驶仪特性对气动力设计的约束

对于寻的制导导弹来说,弹体气动力特性是整个闭环控制系统的一部分。而为了使所设计的自动驾驶仪性能满足要求,必须对弹体气动力特性进行约束。文中首先分析了在无捷联惯导的情况下,导弹自动驾驶仪设计对弹体气动力特性的约束条件;进而讨论了在带有捷联惯导的情况下,导弹自动驾驶仪设计对弹体气动力特性约束情况,并通过仿真验证了这种约束的合理性。

基于虚拟飞行仿真的导弹控制系统设计

根据风洞虚拟飞行仿真系统的特点以及试验要求,设计了用于风洞虚拟飞行仿真的模型导弹的俯仰、偏航和滚转通道控制系统。导弹俯仰通道采用了迎角指令控制的三回路闭环控制结构,滚转通道采用了滚转姿态角指令控制的两回路闭环控制结构,而偏航通道采用液压驱动机构来开环控制侧滑角。利用极点配置法设计了俯仰和滚转通道的控制增益。最后通过数字仿真对所设计的控制系统进行了仿真验证。从数字仿真结果可以看出,无论是时域还是频域,所设计的俯仰和滚转通道闭环控制系统均能满足风洞虚拟飞行仿真的要求。

基于广义最小二乘法的空空导弹幅值滤波器设计方法

空空导弹在飞行的过程中,由于弹体弹性模态时变特性而引起幅值滤波器参数无法预先精确设置,导致滤波器滤波效果减弱。针对这一问题,本文首先建立了空空导弹的纵向刚体和弹性体混合数学模型,在此基础上,借鉴最小二乘法在线估计弹性模态参数的方法,提出了广义最小二乘法在线估计的改进措施,解决了弹体弹性模态求解过程中由于扰动等因素带来的有色噪声干扰问题。同时,在控制系统结构中引入振荡模态角频率反馈模块,实时修正滤波器中心频率,提高了滤波效果。通过六自由度仿真算例验证该方法的可行性。

导弹姿态矩阵更新算法推导和仿真验证

在更新导弹的姿态矩阵时,需要求解微分方程;分别用毕卡逼近法、欧拉法和四阶龙格-库塔法推导了姿态矩阵微分方程的解,分析了三种算法的误差精度和实时性,并通过仿真进行了验证;理论分析和仿真结果表明,三种算法中毕卡逼近法能兼顾高精度和实时性,是一种比较理想的姿态矩阵更新算法。

基于μ综合的弹性体导弹鲁棒控制系统设计

基于鲁棒控制理论,针对弹性体导弹气动伺服弹性问题开展控制系统研究,通过建立导弹刚性弹性耦合全参数不确定性模型,在传统三回路控制结构的基础上设计了μ综合鲁棒控制系统。频域分析表明所设计的控制系统具有强鲁棒性,足以应对弹性体导弹的强不确定性。时域仿真结果表明,μ综合鲁棒控制系统在保证时域指标的同时,相比于经典PID控制系统,弹体一阶振动幅值约为其10%,衰减时间缩短至约0.5 s,有效抑制了弹体的弹性振动。

活性炭制备及双电层电容器性能研究

以葡萄糖为原料,采用KOH活化法制备具有高比表面积的活性炭,并用这个电极材料组装制成双电层电容器。通过扫描电子显微镜(SEM)、交流阻抗、X射线衍射(XRD)、恒流充放电和循环伏安(CV)等方法研究了该材料的电化学性能、表面形态和结构等。结果表明,所制备的材料电容器的电流为1A,比电容为156F·g^(-1),它在1mol·L^(-1)KOH的水系电解液中显示较好的电容性能,具有较高应用前景。

直接侧向力/气动力复合控制影响因素研究

为分析直接侧向力/气动力复合控制中的影响因素对控制效果的影响,给出了复合控制拦截器的典型布局,建立了直接侧向力/气动力复合控制分配模型;采用自适应动态逆方法形成虚拟控制律实现拦截器姿态控制,并进行了仿真验证与分析。仿真结果表明,不同发动机总数、发动机开关机周期和推力大小等因素对最终控制效果有直接的影响,且发动机开关机周期与推力的共同作用对控制效果影响明显。