小口径枪榴弹尾舵滚转角变结构控制方法

针对基于尾舵修正的小口径枪榴弹在飞行时间短、气动不确定因素较多,难以建立精确模型情况下的尾舵滚转角控制问题,提出基于变结构控制的小口径枪榴弹尾舵滚转角控制方法。该方法建立了存在气动干扰条件下小口径枪榴弹尾舵滚转角运动的状态空间模型,通过选取合适的切换平面与趋近律,设计了尾舵滚转姿态变结构控制器。仿真结果表明,所设计的变结构控制器初始响应抖振较小且控制精度更高,与传统PID控制方法相比,具有响应快、对参数变化及扰动变化不灵敏、无需系统在线辨识等优点,可实现对尾舵滚转角的精准控制,有效提高了打击精度。

基于自抗扰控制的引信滚转角控制方法

针对如何有效估计弹丸飞行过程中二维弹道修正引信受到的轴向摩擦力矩以及气动干扰力矩并对其进行补偿以实现引信滚转角的高精度控制问题,提出基于自抗扰控制的引信滚转角控制方法。该方法基于自抗扰控制理论,通过引入引信滚转角速度和增加滚转角跟踪微分滤波的扩张状态观测器模型,实现对引信滚转运动过程中受到的轴向摩擦力矩以及气动干扰力矩的准确估计,通过总扰动状态量化描述并反馈至控制回路进行相关补偿计算,实现引信滚转角的稳定控制。仿真结果表明,这种基于自抗扰控制的引信滚转角控制方法能够有效估计弹丸飞行过程中二维弹道修正引信受到的轴向摩擦力矩以及气动干扰力矩并对其进行补偿,最终实现引信滚转角的高精度控制,与经典PID控制和变结构控制相比,鲁棒性更强,工程实现简单,能够满足更高的滚转角控制精度需求。

基于高斯伪谱法的枪榴弹制导算法

针对目前枪榴弹制导算法稀少,传统中大口径弹药的制导方法不适用于枪榴弹制导等方面的问题,提出基于高斯伪谱法的枪榴弹制导算法。该算法利用高斯伪谱法规划出一条最优弹道作为标准弹道,依据实时弹道和标准弹道的偏差生成制导指令。以修正能量和制导精度为指标,对该算法进行仿真验证,结果表明该算法具有修正能量小、制导精度高的特点,易于在枪榴弹上实现与应用。

基于PID与扩张状态观测器的弹道修正引信滚转角控制

为解决装载二维弹道修正引信的弹丸在滚转角控制过程中会受到各种干扰力矩作用,影响弹丸有效打击范围的问题,并进一步提升全弹道飞行过程中引信滚转控制精度与抗干扰能力,提出利用PID与扩张状态观测器(ESO)进行二维弹道修正引信的滚转角复合控制。以差动偏置角舵机为执行机构,建立引信滚转角控制动力学方程,同时将系统未建模误差以及气动干扰力矩等作为未知扰动,在PID控制的基础上通过引入ESO对扰动项进行观测并补偿,有效提升了滚转角控制系统抗干扰能力。通过仿真对比滚转角控制系统引入ESO前后的引信滚转角控制效果,结果表明,该方法可以有效观测弹丸在滚转角控制过程中的各项扰动项,并实时进行补偿,进一步优化了滚转角控制性能。与传统的控制方法相比,具有较强的实时性与抗干扰能力,可广泛应用于工程实践中。

基于线性二次型调节器算法的滚转角控制方法

针对二维弹道修正引信滚转角跟踪滚转角指令的控制方法复杂并存在稳态误差的问题,提出了基于线性二次型调节器(LQR)控制算法的引信滚转角控制方法。该方法先将引信滚转通道运动的线性化数学模型写成状态空间描述的形式,再判断引信滚转通道运动的状态空间描述是否满足LQR控制算法的应用条件,最后应用LQR控制算法得到最优控制律。仿真表明,基于LQR控制算法的引信滚转角控制方法与传统的双闭环PID控制方法相比,控制精度高,调节时间短。

基于变结构控制的引信滚转角控制方法

针对现有二维弹道修正引信滚转角控制方法存在模型依赖性强、工程可实现性差问题,提出了基于变结构控制的引信滚转角控制方法。该方法建立了描述二维弹道修正引信滚转角运动的状态空间描述,通过选取了切换平面以及合适的趋近律,设计了二维弹道修正引信滚转角的变结构控制器,同时保证了控制系统的稳定性,并显示出较强的抗干扰能力。理论分析与仿真验证表明,基于变结构控制的引信滚转角控制方法与传统的双闭环PID控制相比,控制系统对干扰具有强鲁棒性,且控制精度更高。

基于椭圆拟合的双轴磁传感器标定方法

针对目前双轴磁传感器的标定方法在测量滚转角时存在测量误差散布较大问题,提出了基于椭圆拟合的双轴磁传感器标定方法。该方法利用双轴磁传感器的输出具有椭圆性的特点,通过在固定点测量多组磁传感器输出数据,采用最小二乘法对测量结果进行椭圆拟合,求出其误差标定参数,对磁传感器进行补偿标定。测试结果表明,基于椭圆拟合的双轴磁传感器标定方法能有效降低磁传感器测量误差散布。

基于乒乓舵的引信滚转角控制方法

针对二维弹道修正引信现有控制方法中存在二维修正引信与高旋弹体之间的耦合力矩大以及气动控制机构复杂问题,提出了二维弹道修正引信基于乒乓舵的引信滚转角控制方法。该方法通过对乒乓舵进行线性化,采用角速率环比例控制和角位置环比例积分控制这种乒乓舵PID控制器产生所需滚转控制力矩,实现对二维弹道修正引信的滚转角控制。仿真和试验结果表明,基于乒乓舵可对引信滚转角进行有效的控制,误差均方差小于8°。

基于在线相位角辨识的改进落点预测修正算法

针对目前弹丸在实际飞行过程中,二维弹道修正引信修正指令离线补偿存在相位角偏移量估计误差问题,提出了基于在线相位角辨识的改进落点预测修正算法。采用导航位置信息估计当前时刻实时过载,根据当前时刻时间,对落点预测弹道存储的预测弹道过载信息进行插值,得到预测弹道此时弹丸过载信息,通过计算当前过载估计值与预测弹道理论解算值之间误差,结合实际测量得到的修正翼面滚转角信息,对修正指令补偿项相位角进行在线辨识。仿真结果表明:基于在线相位角辨识的改进落点预测修正算法能够根据弹丸实际飞行状态在线估计出修正指令相位角偏移量,与离线补偿算法相比,能够有效补偿弹丸飞行过程中由于射击、气象等条件扰动所带来的对修正指令相位角偏移量的影响,克服修正指令离线补偿存在相位角偏移量估计误差问题,弹丸对目标打击CEP提升至少25%。同时该算法实现简单,具有较好的工程可实现性。

引信滚转姿态测量抗电机干扰补偿方法

针对二维弹道修正引信舵机驱动电机产生的分布磁场对滚转姿态测量模块的干扰问题,提出一种抗电机干扰补偿方法。该方法利用舵机位置开关提供的反馈信号识别并定义舵机“静态”和“动态”工作状态,在静态状态下,通过弹上自主标定的干扰偏置量对磁传感器信号进行补偿,利用补偿后的磁测量信号解算滚转角;在动态状态下,通过陀螺测量的角速率与时间积分计算滚转角。实测结果表明,该方法能够有效抑制电机分布磁场对滚转姿态测量模块的干扰,可将测量误差由补偿前的20°以上降低至7°以下。

基于自适应互补滤波的滚转角测量算法

针对二维弹道修正引信采用多传感器信息融合的滚转角测量存在精度不足等问题,提出了基于自适应互补滤波的滚转角测量算法。该方法采用互补滤波器对速率陀螺仪、磁强计信息进行了融合,针对引信在出炮口时刻高速旋转,卫星对准时刻的滚转减旋以及弹道修正时刻的滚转角稳定等不同弹道特征点处的干扰特性,设计了参数自适应调整的互补滤波器,能够有效克服传统互补滤波器无法适应引信的整个工作场景的困难。理论分析及仿真结果表明,该算法能够有效补偿高速旋转带来的滤波器延时误差、陀螺零偏漂移以及舵机高速运动引入的磁场干扰等,能够在存在干扰的情况下较传统固定系数互补滤波器滚转角测量精度提升2~3倍,具有更强的环境适应性和工程可实现性。

基于线性二次型调节器的乒乓舵最优控制方法

针对二维弹道修正引信乒乓舵机控制周期不稳定的问题,提出了基于线性二次型调节器(LQR)控制算法的乒乓舵机控制方法。首先对乒乓舵机进行数学建模,其次将乒乓舵机的数学模型写成状态空间描述的形式,再判断乒乓舵机的状态空间描述是否满足LQR控制算法的应用条件,最后应用LQR控制算法得到最优控制律。仿真结果表明,基于LQR控制算法的乒乓舵机控制方法与传统的三环PID控制方法相比,调节时间短,不存在超调,控制精度高,同时所需控制量少。

基于最小二乘辨识的单轴陀螺参数标定方法

针对二维弹道修正引信滚转姿态测量中单轴陀螺参数标定结果误差较大的问题,提出了基于最小二乘辨识的单轴陀螺参数标定方法.该方法首先确定二维弹道修正引信单通道控制回路单轴陀螺标定参数及误差源;其次,建立了单轴陀螺角速率测量数学模型;最后,利用最小二乘辨识方法对模型参数进行辨识.仿真验证表明,基于最小二乘辨识的单轴陀螺参数标定方法与传统的标定方法相比,工程可实现性强,其标定结果更精确.

拦截大机动目标导弹制导优化设计

在采用轨控式直接侧向力控制技术的拦截弹的研究中,由于拦截大机动目标时传统导引律很难使得导弹视线角速率快速收敛,容易造成脱靶。在轨控式直接侧向力控制技术的拦截弹拦截大机动目标导弹制导律设计的基础上,提出了一种合理的优化设计方案。利用轨控式拦截弹的工作特点,引入目标运动加速度以及轨控发动机延时影响因子,设计了一种改进的变结构导引规律,并通过仿真进行了验证。仿真结果表明了拦截大机动目标的轨控式拦截弹导引律设计的合理性。

拦截弹轨控发动机开机准则与开机逻辑研究

针对采用轨控式直接侧向力控制的拦截弹轨控发动机开机准则与开机逻辑设计问题,提出了一种合理的设计方案,给出了轨控发动机的结构特点及工作方式。通过设定开机时间以及开机门限来完成轨控发动机的开机准则设计。利用轨控发动机自身分布的特点,采用改进的0-1规划算法,设计了轨控发动机的开机逻辑。最后,对开机准则和开机逻辑进行了数学仿真。仿真结果表明,轨控发动机的开机准则是合理的,采用改进的0-1规划算法设计的开机逻辑具有高效性及最优性。