导引头稳定平台离散时间预设性能控制

针对现有离散时间预设性能控制方法对滑模趋近律依赖度高、抖振缺陷明显的难题,通过创建一种摆脱了滑模控制的设计新框架,为拦截弹导引头稳定平台提出了一种离散时间预设性能控制新方法。首先,设计一种离散时间性能函数对跟踪误差的收敛轨迹进行包络约束;然后,定义一种离散时间转换误差并将其用于构造一种新颖的反馈函数;设计离散时间控制律对新开发的反馈函数而不是转换误差进行镇定,不仅保证了所有跟踪误差均具有期望的预设性能,还摆脱了控制算法对滑模趋近律的依赖性,从根本上解决了控制抖振难题;最后,通过数值对比仿真验证了所提方法的有效性与优势。

导引头光学舱陀螺稳定平台设计

针对某红外导引模拟系统隔离度高、低速平稳性好、动态响应快的要求,从传动刚度、传动空回、框架转角、框架体积质量、控制难易及安装复杂程度等方面出发,通过分析比较万向框架式、连杆结构式、弧型结构式等稳定平台常见机构构型的特点和适用范围,选定并设计以速率陀螺为核心构成的万向框架式两轴陀螺稳定平台。分析了陀螺稳定平台隔离扰动的稳定原理,详细介绍了该陀螺稳定平台的结构构成、主要元器件选型及结构模态分析。样机测试表明,该陀螺稳定平台结构合理,能够较好地满足系统各项设计指标要求。

平台式导引头隔离度模型在线辨识方法

针对平台导引头隔离度模型在线辨识问题,提出一种改进卷积神经网络的导引头隔离度模型辨识方法,实现对不同干扰力矩以及天线罩误差等干扰参数影响下产生的隔离度模型高效辨识。首先,建立平台导引头模型,推导出隔离度传递函数,并搭建基于隔离度寄生回路的制导回路平台,获取弹体扰动下的视线角速率信息作为训练和测试数据。然后,利用卷积神经网络对视线角速率信号进行特征提取和特征降维。最后,经分类输出模型诊断结果。仿真结果表明,所提辨识方法对隔离度模型识别正确率能够达到99.7%,相较于传统方法提高了模型辨识准确率和快速在线辨识能力,具有较好的工程应用前景。

基于波束指向修正的提升相控阵导引头目标截获概率方法

相控阵雷达导引头在搜索阶段不论采用哪种扫描方法,均存在波束偏置测角的情况,而基于雷达测角的基本原理:波束偏置时测角误差较大,导致截获波束指向偏差较大,有一定概率导致目标截获失败。针对此问题本文提出一种可以有效提高相控阵导引头截获概率的波束指向修正方法。通过数字仿真分析得出利用修正后的波束指向完成目标截获可以有效提升导引头的角度截获概率。

相控阵雷达导引头热设计技术及发展趋势分析

此次研究主要针对相控阵雷达引导头面临的集成度、热量损耗以及严酷力热环境条件产生的各种问题,对相控阵雷达导引头的热泵情况进行分析和研究,对导引头的热控设计进行深入探讨。根据相控传导以及高效储热等情况,对相控阵雷达导引头热设计技术的发展现状、发展趋势进行总结,以此来为今后相控阵雷达导引头的热设计提供参考和保障,实现行业的快速进步与发展。

空空导弹平台相控阵导引头隔离度特性

为了满足空空导弹在跟踪高速大机动目标时对导引隔离度特性提出的严苛的要求,采取平台式相控阵导引头结构。提出的平台式相控阵导引头采用外框拉杆驱动、内框电机驱动的模型,并在此基础上建立了平台相控阵导引头的跟踪模型、隔离度传递函数模型,通过平台角速度前馈实现角速度解耦。研究了采用不同的前馈角速度提取点时对隔离度特性的不同影响。基于不同的隔离度模型研究了隔离度寄生回路稳定域分析和隔离度度寄生回路对制导系统的影响研究。通过上述研究,获得了平台相控阵导引头结构的数学模型,为后续工作奠定理论基础,验证了平台相控阵导引头结构方案具有与相控阵导引头相同的快速性,并且其隔离度水平为相控阵隔离度与平台隔离度的乘积,能够有效提高空空导弹制导精度。

滚仰式导引头跟踪策略研究

为了简化滚转-俯仰式导引头的跟踪过程,提出并通过实验证明了一种应用于此结构的跟踪方案。通过分析滚-仰式导引头的工作原理及特性,提出基于解像旋机理跟踪目标的新方法,以简单、有效地应用于工程实际。与传统坐标转换法不同,新方法的精度受到光轴等机械误差的影响更小,容错率更高,适用性、实时性更强,且可以同时通过角速率陀螺数据作为反馈进行任意方向的扰动补偿。根据陀螺安装方式的不同,通过推导导引头稳定平台状态及导引头与弹体间的相对运动关系得到稳定公式,完成控制系统的设计。通过半实物仿真进行实验验证,静态跟踪实验结果证明了新的跟踪方法具有可实用性。在动态跟踪实验中分别使用传统坐标转换法和新提出的解像旋法进行跟踪。动态实验结果表明:解像旋法在存在载体扰动情况下仍然适用;相比传统坐标转换法,解像旋法较大幅度地提高了跟踪精度,x轴跟踪误差RMSE值减小了79.10%,y轴减小了90.04%。

相控阵雷达导引头数字稳定平台性能对导弹制导控制系统的影响

文中研究了相控雷达阵导引头数字稳定平台性能的两个主要参数:角跟踪时常数和去耦系数对导弹制导控制系统的影响。首先通过合理的假设和简化建立了相控阵捷联制导控制系统数学模型。随后利用劳斯判据法得到了耦合回路稳定性与角跟踪时常数和去耦系数的关系,利用伴随系统法研究了这两个参数对脱靶量的影响。理论分析和数字仿真结果表明,数字稳定平台的性能会影响耦合回路的稳定性并最终影响导弹的制导精度。

一种匹配滤波方法在导引头捷联稳定平台中的应用研究

提出导引头捷联稳定平台总体概念并进行相应数学分析,建立了导引头捷联稳定平台基本数学 模型,分析了QRS/FOG(石英晶体速率陀螺和光纤陀螺)两种捷联陀螺速率稳定回路,对导引头捷联稳 定平台控制系统进行稳定性分析研究,提出采取匹配滤波方法提高捷联稳定平台解耦精度并对匹配滤 波器参数进行优化设计及仿真,为导引头捷联稳定平台的结构设计提供理论支持。

导引头稳定平台指向误差建模与参数标定

为提高两轴双框架导引头稳定平台的视轴指向精度,提出了一种稳定平台误差建模与参数标定的方法。根据导引头稳定平台的光机结构特点,应用局部指数积(POE)公式建立了稳定平台的运动学模型与指向误差模型。并通过对机械结构的误差分析,将旋转轴偏差归结于框架的初始姿态误差,简化了指向误差模型。针对稳定平台误差参数标定问题,提出了一种基于最小二乘法的改进遗传算法。首先,将最小二乘法产生的次优解作为遗传算法的初始种群,并对一般遗传算法进行改进。然后,对优化的遗传算法进行数值仿真,得到满足要求的最优解。仿真结果表明:该算法具有收敛速度快、鲁棒性好等优点。

基于ESO的导引头稳定平台双积分滑模控制

为了提高导引头稳定平台抗扰性及速度稳态跟踪性能,提出了一种基于扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)的双积分滑模控制器(Double Integral Sliding Mode Controller,DISMC)。首先,采用二阶扩张状态观测器对系统的未知扰动进行估计;然后,采用了双积分滑模控制器实现了系统的低稳态误差跟踪,同时采用了改进的幂次趋近律来削弱控制系统的抖振影响;最后,采用导引头稳定平台进行目标跟踪实验和隔离度性能测试。实验结果表明,与传统基于扰动观测器(Disturbance Observer,DOB)的PI控制方法相比,跟踪3(°)/s的梯形波时,在提出的控制器作用下速度跟踪快速性提高了48 ms,跟踪误差标准差提高了0.0131(°)/s。同时用转台模拟弹体扰动分别为sin(πt)°、3sin(5πt)°、7sin(2πt)°时,系统的隔离度分别提高了2.91%、0.45%、0.7%,表明基于扩张状态观测器的双积分滑模控制器对导引头稳定平台具有较强的抗扰性和较好的跟踪性能。

导引头稳定平台的新型自抗扰控制器设计研究

针对半捷联两轴导引头稳定平台,研究了稳定平台的扰动抑制及稳定跟踪功能的实现。对平台进行了系统分析与建模,梳理了系统特性;从控制需求、被控对象特点、控制技术现状等方面权衡,阐述了选取自抗扰控制技术的原因,概括了自抗扰控制技术的优势。按照跟踪微分器、扩张状态观测器、非线性状态误差反馈控制律、扰动估计补偿等四大模块,设计控制器并给出了参数整定情况。以传统PID控制为对比,仿真验证了本控制器的性能效果,通过阶跃响应验证抑制扰动效果,输入正弦信号验证稳定跟踪效果,利用蒙特卡罗方法验证被控对象模型参数在基准值上下20%摄动时的控制系统的鲁棒性。实验表明,本控制器抑制扰动效果明显优于传统PID控制,跟踪误差较PID小50%以上,鲁棒性提升约1倍。

基于干扰观测器的导引头稳定平台滑模控制

针对导引头稳定平台存在不确定弹体速度干扰以及非线性摩擦干扰的问题,结合滑模控制和非线性干扰观测器理论,提出一种基于非线性干扰观测器的二阶滑模控制方法。针对系统模型中的多个不确定干扰项,首先,采用新型微分跟踪器对状态量的导数值进行估计,进而得到干扰项的估计值,通过坐标变换,将系统中的不确定项进行归一化处理,便于控制器设计;其次,基于新型微分跟踪器设计了新型非线性干扰观测器,以实现对归一化后系统干扰项的精确估计;最后,采用二阶滑模控制算法进行控制器设计。仿真实验证明,新型非线性干扰观测器精度高、响应快,基于干扰观测器的二阶滑模控制方法能够有效隔离弹体扰动与非线性摩擦对导引头稳定平台的干扰,提高了稳定平台的鲁棒性和跟踪精度。

基于粒子群算法的导引头稳定平台控制参数设计

稳定平台控制器的参数设计对导引头的跟踪能力有重要影响。从导引头伺服稳定平台的工作原理出发,并依据新型稳定平台快速度、高精度、多耦合、多约束的特点,设计目标函数,采用粒子群算法(PSO)对稳定平台的控制器进行寻优,结果表明:使用粒子群算法可以设计出合乎要求并能达到多约束下最优的控制器,对于复杂控制系统参数的快速整定有重要意义。

相控阵导引头位标器稳定跟踪控制仿真

研究了相控阵导引头位标器捷联稳定平台的控制问题。相控阵雷达通过嵌入天线阵元的移相器对阵面辐射波前进行控制,实现波束的空间扫描。这种体制的相控阵雷达可解决快速扫描问题,完成对目标的跟踪。在跟踪的同时需要消除由于导弹弹体姿态运动产生的对目标跟踪精度的扰动影响,同时保证稳定平台能够较好地跟踪固定目标或运动目标。对于雷达导引头,为了消除弹体姿态变化对目标测量的影响,采用捷联式稳定平台来实现天线的稳定。基于补充原理,采用了角位置补偿法进行了数字仿真研究。

平台相控阵导引头寄生回路和制导性能分析

结合雷达相控阵波束控制原理和平台导引头稳定跟踪技术,完成了基于平台角速度前馈解耦的平台相控阵导引头(phased array seeker with platform,PASP)控制系统建模。根据前馈信号提取点的不同,完成了相应的隔离度传函与寄生回路稳定性研究。研究表明,与捷联结构相比,采用平台稳定结构能大大提高相控阵导引头的隔离度水平;采用稳定平台角速率陀螺输出作为相控阵前馈信息能够保证隔离度寄生回路具有较大的稳定域。考虑典型随机干扰,利用伴随法,完成了隔离度寄生回路对制导系统的影响研究。仿真结果表明,采用平台相控阵结构,利用角速率陀螺前馈的导引头方案能够有效抑制隔离度寄生回路对末制导系统的影响,获得较好的制导精度,与寄生回路稳定性分析的结果吻合。

相控阵雷达导引头捷联波束稳定算法研究

相控阵雷达导引头是空空导弹导引头发展的一个重要方向,由于相控阵天线与弹体固连,捷联波束稳定是其急需解决的关键技术之一。在分析相控阵雷达导引头特点的基础上,提出了捷联波束稳定的方案,利用弹目视线在惯性空间不变的原理,推导并得出适应于相控阵雷达导引头的捷联波束稳定算法,并通过计算机仿真验证了算法的有效性。

陀螺稳定平台式电视导引头数学模型及其仿真研究

针对某陀螺稳定平台式电视导引头的结构特点,重新定义了导引头相关坐标系,全面建立了该导引头在三维空间上的数学模型,并将该模型应用于电视制导炸弹的数学仿真,取得了很好效果。

基于角速度补偿的相控阵导引头波束稳跟回路设计

为实现弹体姿态扰动下相控阵导引头对目标的稳定跟踪,提出一种基于角速度信息补偿的相控阵导引头捷联去耦方法,在有效隔离弹体姿态扰动的同时对视线角速度进行提取。对影响相控阵导引头去耦及视线角速度提取效果的影响因素进行了分析。仿真结果表明,通过跟踪回路增益的合理控制,可以有效降低特定弹目线运动下的角跟踪误差及角速度估计误差,验证了算法在去耦与视线角速度提取方面的有效性。

一种双轴导引头稳像平台系统及控制策略

针对总体需求结合某横向型号提出了一种双轴导引头稳像平台系统机构及其控制策略,对其特征回路(搜索、跟踪)利用数字仿真软件进行数学建模和仿真。通过反复迭代优化控制参数,完成工程软件实现并通过实物隔离度测试。试验数据表明,该导引头稳像平台系统控制算法具备可行性与有效性,其主要指标均满足总体要求。