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。

电液3-UPS/S并联稳定平台参数振动特性分析

针对电液3-UPS/S并联稳定平台驱动液压缸的压力脉动所产生的参数振动,建立了稳定平台的参数振动方程并利用多尺度法求解了主共振响应与组合共振响应的一次近似解;分析了主共振与组合共振响应特性以及振动幅值在初始工作空间内的变化规律,最后采用四阶龙格库塔法与模态试验对参数振动模型进行验证。结果表明:数值解与理论解之间的最大误差为4.20%,固有频率理论值与试验值之间的最大误差为4.66%,可验证参数振动模型的正确性。

S-RPS-SPS并联机构稳定平台的运动学分析

舰船在海上会受到海浪、海风以及气流等环境影响,从而导致原本需要在稳定环境下工作的器材受到严重干扰,如起吊平台、雷达信号捕捉等。针对以上问题,提出了S-RPS-SPS并联机构稳定平台,该平台可以实现绕X轴横滚角的旋转以及绕Y轴俯仰角的旋转,从而间接消除船体在这两轴上的转动。在SolidWorks软件中建立该并联机构的模型并验证了自由度;选择位姿逆解的方法计算出两条驱动杆长度与动平台位姿角度之间的关系式,在该机构的动平台旋转角度和驱动杆伸缩长度范围内输入不同的角度,得到两组数据,对比了其误差;把计算公式、旋转角度范围以及坐标在Matlab软件中通过算法进行仿真,验证了动平台位姿的准确性。仿真结果表明,该机构在运动学方面的精度和可靠性都得到了很好的保证。

基于关节空间位形优选的稳定平台运动学标定

船舶姿态稳定平台装载作业时,其作业精度必须要满足工程实际的需要.传统的方法难以建立包含全部误差源的误差模型,因而针对3-UPS&S姿态稳定平台的运动学标定问题,从关节空间的角度切入,建立了基于驱动关节等效误差的模型,并开展了基于关节空间的位形优选工作.首先,使用伪误差理论建立了驱动关节等效误差模型,其将稳定平台工作空间各维度相互耦合的姿态误差解耦并转化为关节空间等效驱动关节误差,并借助4阶幂多项式将后者描述为随位形变化的函数,从而构建了稳定平台整机误差辨识模型.其次,采用三坐标测量臂制定姿态误差测量方案,建立可解耦至关节空间的参数辨识方法,并开展离线辨识和误差实时在线补偿.在解耦至关节空间参数辨识的基础上,着重研究如何在关节空间中开展测量位形优选工作,以提升平台的姿态补偿精度.通过对各驱动杆离散化处理获得稳定平台的可达工作范围,而后基于残差分析理论定义了位形优选指标,并采用Exchange-Add-Exchange算法对位形优选的约束问题进行优化分析,利用计算机开展仿真实验获取了最佳测量位形.最后,根据测量方案,采用三坐标测量臂获取样机姿态误差数据并开展误差补偿实验,验证所提方法的正确性和有效性.实验结果表明,稳定平台的姿态体积精度由标定前的0.487°降低为0.065°.

光电稳定平台的模型修正自抗扰控制

针对光电稳定平台易受摩擦力、载体运动姿态变化等扰动影响导致稳定精度降低的问题,提出一种模型修正自抗扰控制方法。根据系统辨识获得的光电稳定平台模型参数信息,设计模型扩张状态观测器准确估计系统各阶状态变量,在控制律中对总扰动进行补偿,将被控对象模型改造成准确的辨识模型形式,并基于该辨识模型设计误差反馈控制器,实现对光电稳定平台的稳定控制。实验结果表明,所提方法在低速跟踪正弦信号的实验中表现出更好的跟踪性能;对于载体运动带来的速度扰动,模型修正自抗扰控制方法的稳定精度有了明显提升。从而验证了本文方法在光电稳定平台速度跟踪和扰动抑制方面的良好性能。

光电吊舱稳定平台的设计与试验

设计了一种可以搭载多种载荷的两轴两框架光电吊舱稳定平台。介绍了稳定平台的结构,特别是主体框架和光电吊舱挂载结构,分析了接口与伺服控制,进行了光轴平行度调校与稳定精度测试,并进行了振动试验和电磁兼容试验。

光电稳定平台的设计与分析

针对林场应对火灾的实际需求,设计了一种可同时搭载多种载荷的光电稳定平台,能够实现无人机对地面作业区域稳定成像功能。介绍了光电稳定平台的结构和技术指标,对光电稳定平台进行有限元仿真分析,包括静力学分析、模态分析,并进行振动测试。分析与测试表明,所设计的光电稳定平台功能良好,性能可靠。将光电稳定平台挂载在无人机上,对指定区域进行多载荷拍摄,载荷回传数据分析表明光电稳定平台满足研制需求。

一种提高稳定平台抗低频扰动能力的控制算法

为了进一步提高稳定平台的抗扰动能力,提出了一种跟踪滤波器和平方PI控制器结合的控制方法。首先,建立了稳定平台的数学模型;然后,设计了跟踪滤波器和平方PI反馈控制器;最后,对提出的跟踪滤波器和平方PI控制器结合产品实物进行了测试验证。结果表明,较传统的PI控制器,采用跟踪滤波和平方PI结合控制器,系统的低频扰动隔离度提升明显。该控制器已应用于某型稳定平台的研制,经过了充分验证,具有一定的工程应用价值。

依托稳定平台的惯性导航教学探索

为提升惯性导航在军工行业背景中的特色教学效果,教学组对“惯性导航技术”的课程教学方法进行实践性改革:突出陆用惯性技术教学模块,开发实验性教学案例模块;依托稳定平台拓展课程教学实践,将“小、中、大”型稳定平台设计控制与“双创”赛事结合。实践表明,该课程教学改革可有效促进本科生对专业知识的理解,提高实践能力和创新素养。

无人艇雷达天线机械稳定平台高动态复合跟踪控制设计

针对某无人艇雷达天线机械稳定平台高动态位置跟踪控制需求,设计一种PID+前馈复合控制器,根据惯导设备给出的无人艇纵摇、横摇角度信息,实时计算前馈控制量,来修正PID控制量的输出,以实现机械稳定平台的快速、稳定、高精度的位置补偿控制。经仿真及实物验证,基于PID的复合控制器在鲁棒性、快速性、稳定性及控制精度上均取得了较好的控制效果,满足系统各项指标要求。

基于有限阶积分法的球面光电稳定平台机构运动特性分析

为了实现球面光电稳定平台连续性运动控制,基于有限阶积分法对稳定平台进行了运动学分析。将稳定平台机构运动过程进行了阶段化和线性化处理,机构连续运动被转化为有限个微小运动的集合,对所有微小运动的共性进行了分析,构造了具有迭代参数的约束系统。建立了稳定平台约束系统方程,对其进行了正运动学求解,并在ADAMS软件中进行了运动学建模与仿真验证。分析了不同运算阶数下应用有限阶积分法进行正运动学求解的误差,并对稳定平台进行了工作空间求解与奇异性分析,结果表明该稳定平台的工作空间满足要求,并且在工作空间内不存在奇异位点。本文的研究对此类并联机构的运动学特性分析有着较好的参考意义。

海浪扰动下电液3-UPS/S舰船并联稳定平台振动特性分析

针对电液驱动的舰船并联稳定平台在实际工况下的振动问题,以电液3-UPS/S舰船并联稳定平台为研究对象,在考虑铰链刚度的基础上应用虚功原理建立稳定平台的动力学模型;通过海浪谱函数,计算了随机海浪激励下船舶的运动响应,进而得到稳定平台跟踪舰船运动的响应规律;分析了稳定平台在随机海浪激励条件下和初始工作空间内的固有频率变化特性;最后,为验证动力学模型的正确性,采用脉冲激励法对稳定平台样机进行模态试验,固有频率理论值与试验值的最大误差为4.66%,可以验证动力学模型的正确性。

四轴陀螺稳定平台分区离散变结构控制策略及优化方法

为了有效提高四轴陀螺稳定平台伺服系统全姿态控制精度,针对变结构分区控制过程中台体大角度晃动问题,提出一种优化的四轴陀螺稳定平台控制回路分区离散变结构控制策略。在分析四轴平台框架系统运动学方程的基础上,给出了随动式分区离散变结构控制策略,通过分析执行机构与被控角速度之间的相关程度,对随动式分区离散变结构控制策略进行优化。为了进一步减小变换区域时的切换扰动,在随动式分区离散变结构控制基础上提出一种稳定式分区离散变结构控制方法,对变结构区域进行了整合和优化,有效避免了运动状态在不同区域之间切换造成的台体晃动。仿真结果表明,随动式分区离散变结构控制策略优化前后相比,X方向台体晃动角速度减小63.5%,Y方向台体晃动角速度减小84.5%;稳定式分区离散变结构控制策略优化前后相比,X方向台体晃动角速度减小29.0%,Y方向台体晃动角速度减小57.3%,有效减小了平台台体在变结构控制切换过程中的晃动,提高了控制精度。

基于单神经元自整定PID的稳定平台调平控制

稳定平台调平回路大多采用PID进行控制,但这种算法具有抗干扰性能不高的问题,利用神经网络具有自学习、自组织、联想记忆和并行处理的功能和优势,设计了单神经元自整定PID控制算法。该控制算法不仅结构简单,而且适应性强,鲁棒性强。在设计中,采用了一种改良的Hebb学习算法对稳定平台调平回路进行控制。最后的仿真结果表明,单神经元自整定PID控制算法比传统PID控制算法在很多指标上都要好。尤其超调量、干扰抑制能力、过渡时间等动态指标非常优秀,是一种较为理想的控制算法,可以推广应用于各类稳定平台系统。

基于RBF神经网络的舰载稳定平台控制系统

舰载稳定平台是一个非线性时变系统,采用传统PID控制难以达到较好的控制性能指标要求。对基于RBF神经网络整定PID参数的控制策略进行研究,针对液压缸突然起动或停止产生的液压冲击问题,根据活塞杆运行距离设计理想速度曲线,建立舰载稳定平台控制系统的数学模型,并在此基础上搭建Simulink仿真模型。仿真结果表明,基于RBF-PID控制的舰载稳定平台较传统PID控制有更快的响应速度、更好的适应能力,在调平开始阶段的超调量降低了16%,到达稳态的时间缩短了1.6s。

基于RBF神经网络的 3-UPS/S稳定平台运动学标定

三自由度并联构型稳定平台常用作船载稳定平台对船舶扰动进行补偿,姿态精度是并联构型姿态稳定平台的重要性能指标,由于机构中各项几何与非几何误差源之间具有强耦合、非线性等特点,难以建立包含全部误差源的误差模型用于运动学标定.针对该问题,本文提出了一种基于等效误差模型以及RBF神经网络的关节空间误差补偿方法,该方法首先基于伪误差理论将因几何、非几何误差引起的机构动平台姿态误差等效视为仅由驱动关节杆长误差所引起,进而采用RBF神经网络建立了名义驱动关节变量与驱动关节杆长伪误差之间的非线性映射模型.此后,为提升网络泛化性能与动平台姿态误差预测精度,针对性地设计了一种二级分层网络训练方法,下层构建网络线性结构,上层采用粒子群优化(PSO)算法同步全局优化网络扩展常数与正则化参数.最后,采用PSO-RBF在3-UPS/S并联姿态稳定平台上开展了关节空间等效误差预测仿真和作业空间误差补偿实验研究,结果表明,本文所提方法具有高度的灵活性和适用性,可高精度刻画名义驱动变量与驱动关节杆长伪误差之间的映射关系,且网络输出变量可直接用于运动学标定,关节空间中的杆长精度提升了93.6%,作业空间中的姿态精度提升了92.3%,有效提升了标定效率与精度,验证了所提方法的正确性和有效性.

机载光电稳定平台滑模自抗扰控制方法研究

针对机载光电稳定平台受扰动影响而导致的视轴稳定精度降低问题,在对线性扩张状态观测器(LESO)进行扰动估计分析及带宽受限分析的基础上,对快速幂次趋近进行了修正,进而提出了一种基于快速幂次趋近律的滑模自抗扰控制器,并进行了基于Lyapunov方法的系统稳定性分析。仿真结果表明,在扰动及参数摄动下,相较于传统滑模控制器和PID而言,使用新型控制器设计的系统具备更高的稳定精度,且抖振抑制效果显著;与趋近律未修正时的控制器相比,新型控制器能使系统维持高精度输出,另外,新型控制器的设计几乎不依赖系统模型信息。故所提方法能提高机载光电稳定平台控制系统的性能。

机载光电稳定平台模糊滑模自抗扰控制

为提升机载光电稳定平台的视轴稳定精度与鲁棒性,提出了一种模糊非奇异快速终端滑模自抗扰控制策略。首先,采用非奇异快速终端滑模面提升系统状态在滑动阶段的收敛速度。其次,通过设计带模糊校正项的快速幂次趋近律来对抖振进行抑制,模糊逻辑的引入能使控制器参数能根据误差变化自整定,在此基础上,结合线性扩张状态观测器来增强系统的扰动抑制能力。然后,利用Lyapunov方法对系统进行了稳定性分析。最后,在扰动及参数摄动下进行了仿真对比实验,仿真实验结果表明,所提方法相较于另外4种控制算法而言,基于本方法的系统具备更强的鲁棒性。

单轴稳定平台的自抗扰控制器设计

制导火箭弹中,常采用永磁同步电动机(PMSM)直驱稳定平台的控制方式实现稳定平台的解旋控制。自抗扰控制器(ADRC)算法中的扩张状态观测器(ESO)不依赖于控制系统的精确模型,能够实时估计载体转速和一些不确定的扰动。依据自抗扰控制技术,设计了单轴稳定平台的ADRC,对控制器优化处理,并进行了Matlab仿真以及实验验证。结果表明,该系统具有较强抗干扰能力及较高的控制品质。

导向钻井工具稳定平台骨架减振环敏感性参数研究

在导向钻井工具稳定平台中,由于稳定平台内存在各种电子元器件,这些电子元器件在经过长时间且复杂的振动后会导致稳定平台产生共振或者疲劳,故而对稳定平台进行减振性能分析就显得十分必要,对骨架减振环敏感性参数进行了分析研究。运用Solidworks软件建立减振环的三维模型,并且利用仿真软件进行减振环的动刚度和损耗因子研究,根据在仿真软件中得到的结果,在Origin软件中利用得到的数据作出其动刚度和损耗因子的影响曲线图,分别研究了减振环内径、外径和高度对减振环动刚度和损耗因子的影响,同时研究了激励频率和激励振幅对减振环动刚度和损耗因子的影响。经过分析可以得出在仿真考虑的因素内,减振环的动刚度对外径、内径、高度的敏感程度为:内径>外径>高度,且激励频率和激励振幅对减振环动刚度和损耗因子的影响可以忽略不计。