GPS接收机C/A码跟踪算法及环路控制策略

高动态GPS接收机指在接收信号有较大的多普勒频率偏移及其一阶、二阶导数存在时仍能正常工作的GPS接收机。针对高动态环境下伪码跟踪所遇到的问题,重点研究了与高动态载波跟踪算法相匹配的、基于载波辅助技术的归一化非相干点积功率伪码跟踪算法,以及预检积分时间可变的伪码跟踪环路控制策略。采用MATLAB建立了系统模型,仿真结果表明:采用伪码跟踪算法以及结合相应的高动态载波跟踪算法的伪码跟踪控制策略的GPS接收机能在加速度为80 g,加速度为10 g.s-1的指标下正常工作。

GPS系统C/A码跟踪环的研究及FPGA实现

C/A码跟踪环是GPS接收机的重要组成部分.本文主要讨论了GPS系统的C/A码产生原理,C/A码跟踪环的结构及各个组成部分的工作原理,并给出相应的FPGA设计方案,以及基于上述规格要求的片上测试与仿真结果.

C-EPS硬件在环仿真平台设计与控制策略验证

为了方便管柱式电动助力转向(column type electric power steering,C-EPS)控制系统的设计与研究,应用MATLAB/dSPACE实时仿真系统等工具搭建了C-EPS硬件在环仿真平台。构建了转向阻力矩计算模块,并由dSPACE控制伺服电机来输出转向阻力矩;设计了具有助力模式、回正模式和故障模式的C-EPS控制策略,并利用本平台对电流跟随、转向助力轻便性等项目进行了硬件在环仿真试验。结果表明:电流跟随试验中电机实际电流相对目标电流约有0.05 s的滞后;在5 km/h的低速工况下转向输入力矩从11 N·m降到2 N·m,具有较好的转向轻便性,且能实现主动回正功能;在60 km/h的高速工况下转向输入力矩随车速提高而增大,从而保证车辆具有良好的行驶稳定性。可见,我们所搭建的平台能够实现C-EPS控制策略的硬件在环仿真,这为C-EPS的后续开发打下了基础。

基于载波平滑伪码的高精度航天扩频体制测距技术

在航天扩频测控系统中,伪码测距技术可以有效避免相位模糊,但是码长也限制了其相位测量精度,而载波测距技术则具有更高的相位测量精度。针对扩频测控体制,提出了一种基于载波平滑伪码的高精度航天扩频体制测距技术,该技术利用锁相环获得的载波相位对伪码值进行平滑,在保留伪码测距无相位模糊特性的基础上进一步提升测量精度,从而减小测距接收机的随机误差。仿真结果和试验数据表明:该方法能有效提高星地测距精度,测量精度达到毫米量级,具有很强的实用价值。

高动态GPS载波跟踪算法和环路控制策略研究

在接收信号有较高的多普勒频率及其一阶、二阶导数存在的情况下仍能正常工作的接收机被称为高动态接收机。设计高动态接收机的关键是设计参数与结构合理的载波跟踪算法。本文针对高动态环境下载波跟踪所遇到的问题,重点研究了频率牵引算法,FLL辅助PLL复合环算法及重要参数的设计,并提出了一种新的分阶段载波跟踪控制策略。本文采用GPS模拟器产生的高动态信号为实验源,基于Matlab平台建立系统模型,仿真结果表明:采用文中提出的载波跟踪算法的GPS接收机能在加速度100g,加速度变化率40g/s的动态指标下正常工作。

伪码测距信号波形设计

在伪码再生测距中,码跟踪环的跟踪性能是决定测距精度的关键,而不同的码片波形对码跟踪环性能的影响存在差异。针对适合再生测距的码跟踪环,并且对波形限定相同带宽的条件下,对不同波形测距信号对码跟踪环跟踪性能的影响进行了分析和仿真,结果显示跟踪性能与不同波形下环路S曲线的特性相关。根据比较结果,提出了最佳的伪码测距信号波形,为实际工程中伪码波形的选用提供了依据。

基于归一化优势函数的强化学习混合动力履带车辆能量管理

基于强化学习的能量管理策略由于状态变量和控制变量的离散化,处理高维问题时存在“维数灾难”的困扰。针对此问题,提出一种基于归一化优势函数的深度强化学习能量管理算法。采用两个具有归一化优势函数的深度神经网络实现连续控制,消除离散化。在对串联式混合动力履带车辆动力总成建模的基础上,完成深度强化学习能量管理算法的框架搭建和参数的更新过程,并将其应用于串联式混合动力履带车辆。仿真结果表明,该算法能够输出更为细化的控制量以及更小的输出波动性,与深度Q学习算法相比,对于串联式混合动力履带车辆的燃油经济性提升了3.96%.通过硬件在环仿真实验验证了强化学习能量管理算法的适应性,以及在实时控制环境下的优化效果。

开-闭环结合控制方式的定日镜跟踪控制策略

塔式太阳能电站定日镜场通常采用开环控制方式。该控制方式具有跟踪精度低、无法消除累积误差等缺点。为克服以上缺点、提高太阳能利用效率,提出了开-闭环结合的定日镜控制方式。针对该控制方式,设计了复合式控制策略;针对开环的快速控制和开/闭环两种模式之间的快速无扰切换要求,设计了快速通信协议,实现了定日镜的开环高速定位;针对定日镜的高精度闭环跟踪要求,设计了相应的光电传感器,并对定日镜闭环运行时的跟踪精度进行了理论分析。经测试表明,该跟踪控制方法反应速度快、跟踪精度高、运行稳定,实现了定日镜的实时高精度稳定跟踪。该策略的开环控制精度优于3.5 mrad,闭环跟踪精度优于1 mrad,具有很高的推广应用价值。

基于Simulink和低代码控制器的储能控制实验教学方法

针对储能学科实验教学存在的问题,本文利用硬件在环(hardware-in-the-loop,HIL)仿真技术,将具体的实际工程项目融入到实验教学当中,使用Simulink对储能被控对象建模,采用自主设计制作的低代码控制器进行控制,提出基于Simulink和低代码控制器的储能控制实验教学方法。该方法具体流程为:在实验准备阶段,教师提前向学生布置了解实验背景的任务;实验进行中按照控制策略设计、被控对象模型搭建、控制策略实现和运行结果分析四部分进行引导教学;实验结束后鼓励学生发散思维,将所学知识拓展延伸应用到其他控制策略中。然后引入所用的实验设备低代码控制器,并对其需使用的配置文件进行了详细说明,学生只需填写相应EXCEL配置文件即可实现控制策略,降低了对学生编程能力的要求,从而抓住实验课程的重要目标更透彻地理解控制策略本身。最后以储能功率分配优化控制为案例设计实验,从整体认知、重点强化、难点分析和深度启发四个方面具体展开,完成储能电池组充放电实时仿真,实现了储能功率分配的控制目标,验证了硬件在环仿真技术的仿真精度和所提出的储能控制实验教学方法的有效性。

一种高动态导航卫星信号的精确跟踪方法

针对导航接收机的动态性能、跟踪灵敏度和观测量精度指标之间易相互矛盾,在接收机设计时需根据应用场合进行性能指标取舍的问题,提出一种载波环N ms累积1ms更新、通过硬件逻辑实现载波环辅助码环的跟踪方法,形成一套完整的高动态接收机跟踪环路,并在较弱信号的高动态模拟环境下对接收机的定位精度进行评估。实验结果表明,基于该方法进行环路4ms累积1ms更新时,在信号强度—133dBm、加速度490m/s2、加加速度294m/s3的动态环境下能正常定位,并实现水平10、高程15m的定位精度。

基于半实物无人机测控仿真平台研究

针对无人机测控系统性能测试的需求,开发出以真实的地面指挥控制站设备和机载仿真设备组成的仿真平台。该平台采用串行通信、网络通信、GIS和视频压缩编解码等技术,在Windows环境下实现了无人机遥控指令发送与接收、遥测数据和视频压缩图像发送与接收并显示的测控系统工作闭环过程。它可以用于无人机测控系统的空地联试及测控设备的定性测试。

智能分布式驱动汽车路径跟踪/制动能量回收协同控制策略研究

为了解决智能分布式驱动汽车路径跟踪与制动能量回收系统间的协同控制难题,充分考虑分布式驱动汽车四轮扭矩独立可控在智能驾驶系统中的优势,设计适应不同路面附着条件的智能分布式驱动汽车转向、制动分层协同控制策略。上层控制器依据不同的路面类型设计差异化的多目标代价函数,以综合优化各工况下的控制目标。高附路面下,制定满足最大能量回收值的全局参考车速,在线优化路径跟踪指令,实现最优能量回收的同时减小系统运算负荷;低附路面下,优先考虑车辆的路径跟踪性能和行驶稳定性,在多目标代价函数中取消对全局参考车速的跟随要求,增设终端速度约束与能量回收项性能指标并减小能量回收项性能指标的权重系数。上层控制器基于模型预测控制方法对多目标代价函数进行滚动优化与预测求解,得到期望的前轮转角及4个车轮的总制动扭矩需求。下层控制器根据制动扭矩需求对四轮的液压制动扭矩和电机制动扭矩进行分配,最终完成整个复合制动过程。基于MATLAB/Simulink和CarSim软件,搭建控制器在环仿真平台,并在高附和低附路面条件下对所提出的策略进行试验验证。研究结果表明:高附路面下,所提出的控制策略在准确跟踪期望路径的同时相较固定比例制动力分配方法可提升2.7%的能量回收值并减少约0.02 s的单次计算时间;低附路面下,与使用高附控制策略相比,能够保证车辆的路径跟踪准确性与行驶稳定性,同时可提升7.8%的能量回收值;控制器在环试验结果证明了该协同控制策略对车辆性能提升的有效性。