惯性平台稳定回路的自抗扰控制

提出、设计了惯性平台稳定回路的自抗扰控制,并进行了计算机仿真。结果表明,该系统具有强鲁棒性、快速性、精度高等特点。是一种应用在实际平台系统中理想的控制器。

光纤陀螺平台稳定回路设计与实验研究

为解决气浮、液浮陀螺平台系统通电使用寿命和参数稳定期短等突出问题,提出了利用使用寿命更长、参数稳定性更高的光纤陀螺取代气、液浮陀螺来构建平台稳定系统。利用基于闭环增益形成控制算法的方法设计了光纤陀螺平台稳定回路,并将设计好的校正网络编程,烧录到光纤陀螺的DSP输出控制芯片上。在构建好的光纤陀螺平台稳定系统上进行了稳定性、力矩刚度、带宽和漂移等项目的性能检测实验。实验结果显示稳定回路具备优良的动静态特性,说明该方法完全可以应用于稳定回路的设计。

平台稳定回路H_∞鲁棒控制设计

平台是一个耦合系统 ,表现在转动惯量耦合和力矩耦合。在设计稳定回路时平台模型与实际物理模型有差别 ,因此要求所设计的控制器具有鲁棒稳定性。 H∞ 控制理论是目前解决鲁棒控制问题比较成功且比较完善的理论体系 ,本文利用 H∞ 控制理论 ,研究了平台稳定回路多输入多输出 ( MIMO)控制器的设计。最后通过计算机仿真 ,验证了控制器的正确性。

旋转弹用横滚隔离捷联惯导稳定回路设计

旋转火箭弹高速自旋的特点限制了传统惯性导航系统在旋转弹上的应用,针对此问题研究了一种具有横滚隔离功能的捷联惯性导航系统。通过引入一个与自旋轴平行的隔离环可避免横滚轴向陀螺输出饱和,同时可极大的减少陀螺刻度系数误差及安装偏差引起的测量误差。着重研究了隔离环稳定回路的一种校正方案,通过采用超前滞后网络对横滚隔离光纤捷联惯导稳定回路进行校正。仿真结果表明稳定回路可有效跟踪阶跃信号,系统超调量小于30%,调节时间小于0.15s;在2N·m常值干扰力矩作用下,平台稳态偏差角为0.67′。该方案具有一定的工程实用价值。

光纤陀螺惯性平台数字稳定回路设计

为了延长某型导弹训练惯性平台的使用寿命,提出了组建光纤陀螺惯性平台稳定系统的设计方案。该新型惯性平台系统在原有平台机械结构的基础上,采用干涉式光纤陀螺代替原有的气浮单自由度陀螺仪作为惯性平台的敏感元件。重新建立了平台系统稳定回路的数学模型,并运用经典博德图方法设计了系统的校正网络,给出了基于DSP的数字校正网络的实现方法。Simulink仿真结果表明,该数字稳定回路具有较好的动态性能和稳态性能,能够满足系统的设计要求。经初步实验验证,该光纤陀螺惯性平台系统已实现功能要求。目前该方案已应用于某型导弹的平台改造研制中。

模糊-线性双模控制在平台稳定回路中的应用

为了克服单闭环系统平台稳定回路在抗干扰性能方面的欠缺,引入速度反馈的双闭环控制。在此基础上,通过多种模糊控制方法的仿真、分析、比较,采用模糊-线性双模控制方案对系统进行校正,模糊-线性双模控制的速度环以及位置环的线性控制器结构都与线性双闭环控制的相同,位置环的模糊控制器为修正因子自调整无量化模糊控制器,利用输出强度系数实现两种控制的平滑过渡,克服了常规模糊-线性双模控制器的切换点选择困难。在误差较大时,模糊控制器起主要作用,以提高系统的动态特性;误差较小时,PID控制器起主要作用,使线性控制和模糊控制的输出实现了平滑过渡,使系统在速度、精度尤其抗干扰能力方面均有良好的效果。

最优控制在车载惯性平台稳定回路中的应用

在分析车载惯性平台数学模型的基础上,针对平台的扰动特性,提出了稳定伺服回路的一种改进型线性二次高斯(LQG)控制方法。该方法在反馈中加入了积分项,可以消除稳态偏差,并且依据滤波器收敛性的判据,分别利用Sage-Husa自适应滤波算法和强跟踪Kalman滤波器进行状态估计,既保证了估计精度,又具有跟踪突变状态的能力。仿真和实验表明:该方法在一定程度上降低了对系统模型误差和噪声统计特性误差的要求。

惯性系统平台的自适应稳定回路研究

稳定回路在平台惯性系统中起着关键作用。但在设计稳定回路的控制器时,发现普通PID控制有抗干扰能力不强、控制参数易改变的缺点;因此设计了一种基于模糊控制原理的自适应模糊自抗扰控制器。该控制器充分结合了模糊控制器和自抗扰控制器的各自优势,利用模糊控制的推理能力,达到自动调整参数的目的。通过对光纤陀螺随动系统的仿真结果表明,在控制效果上,该控制器的自适应能力和抗干扰能力都优于经典PID控制器。说明自适应模糊自抗扰控制器在稳定回路中具有很好的应用前景。

数字式惯性平台稳定回路的离散变结构控制

为了实际实现具有良好跟踪精度和抗干扰能力的惯性平台稳定回路,建立了平台伺服电机的离散时间模型,设计了由单片机和高速DSP组成的数字控制系统,与惯性平台组成了基于采样数据的平台稳定控制回路,研究了离散变结构控制趋近律的选取方法,采用改进趋近律设计了离散变结构控制律,提出了一种数字式平台稳定回路的离散变结构控制方法,通过实物实验得出了平台伺服电机转轴摩擦力矩模型系数的估计值,并将其引入到控制系统中。仿真实验结果表明,该回路系统对于摩擦力矩和系统参数不确定性具有一定的抗干扰性能,对于阶跃干扰力矩输入具有良好的动态特性,且静态力矩刚度提高到1.2×104N·m/rad,系统对于斜坡和加速度输入信号实现了平稳跟踪,跟踪误差最大值分别为0.0056rad和0.0597rad。

导弹稳定回路的一种简便自适应设计方法

给出一种简易的控制系统设计方法——标准系数法,它能够根据特征多项式方便地确定校正环节的设计参数。通过在加速度回路引入与高度成比例的放大系数,可以自适应地调节导弹稳定回路性能。研究和仿真结果表明这种方法是简单和实用的。

模糊PID控制在制导滑翔弹滚动稳定回路中的应用

由于制导滑翔弹在不同高度变速飞行过程中,其飞行动力系数随着飞行条件的变化而发生较大变化,呈现严重的非线性,给控制系统的设计带来较大困难。结合模糊控制和PID控制的特点,提出一种基于模糊PID的控制系统设计新方法,并将此方法用于制导滑翔弹稳定回路中,仿真结果表明这种控制器可使系统获得很好的相对稳定性和鲁棒特性,并克服了工程上自动驾驶仪PID控制参数设计中的盲目性。

惯性平台稳定回路的变结构控制

本文讨论了惯性平台稳定回路的变结构滑模控制规律的设计问题。在二自由度陀螺稳定平台中，稳定回路通常按角度输入进行设计，但是这种系统的动态误差主要来自舰船摇摆时轴上的摩擦力矩引起的稳定误差，因此，用经典方法设计的控制规律在实际使用中动态误差较大。本文用变结构滑模控制方法设计了控制规律，仿真结果表明变结构稳定回路的抗干扰能力和跟踪性能得到了较大的改善，提高了惯性稳定平台的可靠性和精度。

机载四框架二轴稳定跟踪平台速率稳定回路控制

在机载四框架二轴机载稳定跟踪平台机理分析的基础上,对其速率稳定回路进行了建模研究。在速率稳定回路的校正环节设计中,针对传统的超前滞后校正抗干扰性能差的缺陷,提出了两种控制方法:高阶PI校正以及高阶PI校正加超前校正。并以内俯仰速率稳定控制回路为例进行分析。仿真结果表明,采用高阶PI校正加超前校正不仅具有更好的抗干扰性能,还改善了高阶系统的动态性能。

模糊PID控制的惯性稳定回路

模糊控制可有效提高惯稳回路的控制精度。由于实际的惯稳模型对模糊信号响应不足,可对控制对象的输入信号u(k)进行适当放大以加快系统输出的响应速度。对传统PID与模糊PID控制的仿真研究结果表明,模糊自适应PID控制对惯稳回路的控制效果要明显优于传统PID,不仅几乎不存在超调量,而且tr、ts非常理想,因此模糊PID控制完全有可能应用于实际的惯稳回路。

横滚隔离激光捷联惯导系统稳定回路自抗扰控制

针对自旋飞行器高速自旋的特点,介绍了一种具有横滚隔离功能的捷联惯导系统,着重研究了横滚隔离激光捷联惯导系统稳定回路的自抗扰控制问题。通过对横滚隔离激光陀螺单轴稳定平台状态空间模型的分析,利用自抗扰控制思想,建立了二阶离散自抗扰控制算法。引入Stribeck模型模拟稳定回路的摩擦力矩,仿真分析表明,自抗扰控制的稳定回路可有效抑制干扰、跟踪指令角速度,具有精度高、收敛快、鲁棒性强等特点。该控制算法具有一定的工程实用价值。

半球谐振陀螺平台系统稳定回路设计

通过对原有平台系统的分析,建立了半球谐振陀螺平台系统稳定回路的模型,运用经典的超前滞后网络对系统进行了校正。仿真结果表明,该稳定回路具有较好的动、静态性能,能够满足系统的动、静态设计要求。目前该方案已应用于某型导弹的平台改造研制中。

平台稳定回路的变结构控制

分析了平台稳定回路的特点及其存在的矛盾 ,介绍了PID控制和滑模变结构控制 ,通过仿真 ,比较 2种控制方法的仿真结果 .滑模变结构控制在超调量、快速性、抗干扰性和稳定性方面较PID控制有所改进 .

自抗扰控制器在惯性平台稳定回路中的应用

为了解决传统PID控制的稳定回路抗干扰能力不高的问题,设计了自抗扰控制器。自抗扰控制器是在继承经典PID控制器不依赖对象模型优点的基础上,通过改进经典PID固有缺陷而形成的新型控制器。Matlab仿真结果表明,用自抗扰控制器设计控制规律,稳定回路的跟踪能力和抗干扰能力都得到了较大的改善,提高了惯性平台的可靠性和精度。

导弹滚动稳定回路的一种简便自适应设计方法

由于导弹在不同高度变速飞行 ,导弹控制系统是一个时变的非最小相位系统 ,因此导弹控制系统设计是比较复杂的。经典的设计方法一般应用频率响应法、根轨迹法或时域法 ,在初步设计时这些方法还是比较复杂的。采用现代的自适应控制方法也比较复杂。这里给出一种简易的控制系统设计方法——标准系数法 ,这种方法能够根据闭环系统的特征多项式迅速确定校正环节的设计参数 ,通过在反馈回路中引入与动压成反比的放大系数来自适应调节导弹滚动稳定回路性能。研究结果表明这种方法是简单和实用的。

基于干扰观测器的高超声速飞行器稳定回路设计

通过对基于干扰观测器的PID控制器的设计,对高超声速飞行器稳定回路进行设计和仿真。研究结果表明:基于干扰观测器的纵向稳定回路的设计,飞行器控制系统能有效地抵抗飞行过程中存在各种各样的干扰,以及控制干扰信号的干扰,很好地满足了飞行控制系统性能指标。