大攻角条件下制导弹滚转稳定控制方法

制导弹跨域飞行过程中,伴随着大攻角下的涡流非对称以及跨音速气动转捩,这些干扰将引起控制失稳,进一步增大脱靶量。针对以上问题,考虑气动模型强非线性、强参数不确定性及强外界干扰,建立制导弹滚转通道动力学模型,进而提出一种基于滑模观测器与非奇异终端滑模的滚转姿态组合控制方法。以此为基础框架,结合微分跟踪器设计一种反步控制方法,以补偿执行机构动力学。利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统稳定性及有限时间收敛特性。通过仿真实验验证了所设计控制方法的优越性及普适性。

弹载滚转稳定平台的扰动和速度补偿控制

为提高弹载滚转稳定伺服平台的性能,提出一种基于扰动和速度双补偿弹载滚转稳定平台伺服电机复合控制策略。电流环上增加扰动观测器观测伺服平台的负载扰动,观测值前馈到电流环控制端,实现扰动实时补偿控制;利用速率陀螺信号与伺服电机速度信号来计算载体转速,将其通过速度前馈控制器前馈到速度环控制端,实现对载体速度补偿控制。实验结果表明,补偿复合控制策略能够增强平台抗干扰能力,提高稳定平台精度。

基于模型预测前馈的滚转稳定伺服系统控制研究

速率陀螺式滚转稳定平台是一种应用于旋转载体中的惯性稳定装置,不仅要求有较高的位置控制精度,为满足陀螺测量范围,还要求很高的速度控制精度。通过对稳定平台的分析,详细推导了系统的传递函数模型,在PID反馈控制的基础上,设计了由模型预测控制单元组成前馈环节的预测前馈复合控制器。实验结果表明在载体滚转速度快速上升以及大速度稳定滚转情况下,模型预测前馈控制大大提高了稳定平台的控制精度。

基于自适应非奇异快速终端动态滑模的单轴滚转稳定伺服平台控制

为提高捷联导航系统中的单轴滚转稳定伺服平台鲁棒性和控制精度,提出了一种基于自适应非奇异快速终端的动态滑模控制方法。介绍了单轴滚转稳定伺服平台原理,分析自适应非奇异快速终端滑模控制方法以及存在稳态误差和抖振问题。在借鉴三环PID伺服控制思想基础上,首先将状态变量构成线性滑模面,在该线性滑模面上形成非奇异快速终端滑模控制器,并采用自适应律来估计扰动上限。能够实现位置和速度的精确控制,大大削弱滑模抖振。仿真结果表明,基于自适应非奇异快速终端速度动态滑模控制方法合理可行,提高了单轴滚转稳定平台收敛速度、鲁棒性和控制精度。

滚转稳定平台抗高过载结构优化设计与分析

针对炮射导弹发射过载高及后续增程发动机产生连续过载,炮弹内部滚转稳定平台容易被破坏,抗过载结构易产生"机械失效"现象,内部传感器无法正常工作等情况,提出一种滚转稳定平台抗高过载结构优化设计方法。在分析滚转稳定平台工作原理和抗高过载结构机理及设计原则的基础上,优化设计了一种抗高过载结构,根据设计要求确定了材料和工艺方法,通过有限元仿真分析结构的性能,并进行了试验验证。仿真与试验结果表明,滚转稳定平台在受到连续高过载时,该抗高过载结构能起到有效的防护作用并解决了高过载后的"机械失效"问题,在受到12 000 g的高过载后仍能承受4 000 g的过载而不会"机械失效",确保了滚转稳定平台的有效测量。

导弹滚转稳定的分析

根据防空导弹对滚转运动的要求以及弹体滚转运动的特性，比较了稳定滚转姿态角的两种结构形式，分析了倾斜稳定和滚转稳定回路的作用及特点。按照滚转稳定的作用，讨论了滚转稳定回路的设计；应用线性二次型的方法，研究了对回路参数的选择，并与经典的设计结果进行了比较。同时，对滚转稳定回路在不同干扰作用下的响应特性进行了分析。

电磁发射超高速制导弹药急速滚转稳定性仿真研究

电磁发射超高速制导弹药出炮口动压极大,伺服舵机控制无法满足铰链力矩需求,为了维持弹道飞行稳定性,需要采用主动起旋、高速滚转和减旋止摆等一系列滚转运动控制策略。针对电磁发射超高速制导弹药的急速滚转运动进行研究,提出了适用于电磁发射超高速制导弹药的滚转运动稳定区域和减旋策略,通过对急速滚转过程进行建模仿真分析可知,电磁发射超高速制导弹药的滚转运动是一个高动态过程,滚转角速度变化与预置偏角、动压、起控时机等因素密切相关,主动起旋与减旋止摆控制策略为电磁发射超高速制导弹药飞行控制提供新颖可行的方法。

带边条翼导弹滚转稳定性分析

为了分析带边条翼导弹模型的非线性自由滚转运动及滚转稳定特性,采用理论分析与动态测力试验、滚转自由度释放测量试验相结合的方式,对低速来流条件下模型0°~60°迎角范围内的滚转运动、滚转稳定特性随迎角变化的规律进行了研究。在10°迎角时,模型在4个＂＋＂形位置是滚转静稳定的并且在＂＋＂形位置上滚转运动保持平衡;迎角大于20°的范围内滚转静稳定的平衡位置变到4个＂×＂形位置上;并且迎角为20°时模型在＂×＂形位置滚转保持平衡,迎角大于30°后模型产生滚转极限环自激振荡运动,迎角达到60°时模型的滚转运动发散演变为高速旋转的形式。研究结果表明：模型滚转运动的形式决定于滚转力矩的静、动稳定特性。

基于二阶滑模控制理论的新型滚转稳定控制器

为了降低导弹飞行中不确定因素等对弹体滚转稳定的影响,设计两种新型基于二阶滑模控制理论的滚转稳定控制器,即基于二阶滑模控制理论的控制器与基于super-twisting算法的控制器。第一种控制器能够稳定地控制滚转角收敛至期望值,而第二种控制器不仅能够有效降低气动参数不确定性对弹体滚转控制造成的影响,而且能控制滚转角速度在有限时间内收敛至期望值,并有效抑制滑模算法固有的抖振现象。通过构造Lyapunov函数对所设计控制器的稳定性进行理论验证,将所设计的两种控制器与基于线性滑模控制理论的控制器和基于终端滑模控制理论的控制器进行仿真对比,并考虑不同攻角条件下气动参数的影响,以验证所设计的控制器的有效性、快速性和鲁棒性。

飞行器滚转通道地面半实物仿真系统研究

为了验证飞行器滚转稳定控制系统,搭建了滚转通道地面半实物仿真平台。根据相关分析法,采用扫频技术,测量系统开环和闭环频率响应,验证利用开环频率特性计算闭环频率特性的正确性。考虑飞行器实际飞行条件,选择-15℃的低温弹道作为典型弹道,在与滚转稳定控制系统相关的滚转阻尼与副翼舵偏效率分别变化20%的最坏情况下,测试飞行器滚转稳定控制系统的频域和时域特性。实验结果表明,该半实物仿真系统能够准确有效地测试飞行器滚转稳定控制系统的各种性能。

电视制导炸弹系统六自由度数字仿真

在Matlab/Simulink环境下,建立了电视制导炸弹六自由度数字仿真模型,实现了带有滚转运动稳定的系统仿真。假定目标以某些典型轨迹运动,模拟了电视制导炸弹的整个飞行过程,分析了滚转运动对电视制导炸弹的影响。本系统在参数优化、弹道计算和命中精度分析等方面,可为电视制导武器的研制提供参考依据。

基于ADAMS的载人月球车性能分析

以载人月球车为研究对象,对月球车转弯性能和抗倾覆性能进行了理论分析。利用PATRAN和ADAMS建立了月球车车轮、底盘、悬架及月面环境模型,对月球车转弯性能进行了分析,并对月球车爬坡、两侧同时越障、单侧越障、越过沟壑时的俯仰稳定角、滚转稳定角进行了仿真。结论指出:转弯半径随着内外侧车轮转速比的减小而减小,当转速比为0时该月球车模型具有最小转弯半径2.4m;坡度对俯仰稳定角的不利影响最大,月球车爬坡时俯仰稳定角的减小值与坡度的倾斜角度相等,滚转稳定角受沟壑的影响最大。