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。

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%。

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。

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。

2维伺服平台一键测试系统

为适应弹载雷达导引头批生产的测试需求,设计一款2维伺服平台一键测试系统。对雷达导引头2维伺服平台的测试需求进行分析,对2维伺服平台的测试接口和测试流程进行梳理和统型,建立通用的自动化测试过程数据处理方法,开发参数化输入和统计结果自动输出的人机界面,通过配置参数可实现不同型号的雷达导引头2维伺服平台产品的一键测试。验证结果表明:该系统能够替代手工操作测试,效率提升5倍以上,能降低测试人员专业技术要求和操作难度,提高产品测试的可靠性,具有较高的工程参考价值。

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。

新型过载驾驶仪滚转弹制导系统稳定性研究

针对平台式图像导引头实际应用中的隔离度寄生回路问题,基于新型过载驾驶仪开展了滚转弹锥形运动的动态稳定性研究。根据滚转弹体的线性动力学模型,引入加速度反馈增稳的新型过载驾驶仪,构建了考虑平台图像导引头隔离度寄生回路的滚转弹体制导系统模型,推导了新型过载驾驶仪滚转弹制导系统的动态稳定性条件。分析了隔离度、舵机总延迟角等重要参数对包含隔离度寄生回路的滚转弹体动态稳定域的影响。研究表明:滚转效应、寄生效应与控制指令延迟是导致驾驶仪参数设计稳定域减小的主要因素,制导系统设计参数应远离稳定性边界从而提升锥形运动稳定性。

滚俯仰式红外导引头稳定平台控制与仿真

滚俯仰式红外导引头具有体积小、质量轻、视场大的特点,适应于现代红外导引头发展的需要。论述了滚俯仰式红外导引头的控制原理和伺服系统的组成,针对滚转、俯仰框架进行了系统建模,对稳定、跟踪、锁定回路进行了仿真,同时对滚转、俯仰框架进行了隔离度仿真测试,结果表明,设计良好的滚俯仰式红外导引头具有较低的稳态误差和较好的动态性能,及良好的抗干扰性能,满足系统要求。

滚-仰式导引头跟踪原理

研究适用于近距格斗空空导弹的滚-仰式导引头跟踪原理。根据导引头探测器上目标的位置信息,导引头稳定平台状态及导引头与弹体间的相对运动关系,导出了导引头跟踪框架角误差信号的数学模型,以实现导引头的闭环控制。然后结合导引头的控制特点,完成了导引头控制系统的设计。结合工程实际应用,研究了导引头跟踪框架角误差简化公式的适用性,研究表明,简化公式和精确公式给控制系统性能带来的主要差别在于由简化公式得到的俯仰通道控制系统较精确公式得到的俯仰通道控制系统稍慢。其造成的影响可以通过俯仰通道与滚转通道带宽比的优化设计来补偿。分析表明,实际应用中可以采用简化公式求导引头跟踪框架角增量,实现导引头的闭环控制。

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。

具有解析快速寻北功能的平台系统工作及组成原理

介绍了一种基于解析方法的快速寻北原理 ,提出了利用原有的平台罗经结构静态水平状态下北向方位角的测量方法 .给出基于原平台罗经结构的系统框图 ,在HP6平台罗经上的原理性实验中取得了令人满意的效果 .利用该方法 ,可将原来平台罗经快速找北时间由半小时缩到 3～ 5min 。

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。

空空导弹滚仰式捷联红外导引头控制设计

在空空导弹红外导引头优化控制中,滚仰式捷联红外导引头是新一代近距格斗空空导弹导引头。捷联红外导引头稳定平台控制器的设计,是导引头完成闭环控制对机动目标实现快速稳定跟踪的关键。空空导弹在对目标进行跟踪攻击时,弹体处于复杂的振动和摆动状态,对滚仰式捷联导引头的稳定控制产生严重影响,常规的PID控制方法难以满足精度要求。针对上述问题,提出了一种自适应模糊PID控制策略,设计了二维自适应模糊PID控制器用于导引头位置回路校正环节,由此建立了滚仰式捷联红外导引头稳定与跟踪的一体化仿真模型。结果表明,针对捷联红外导引头稳定平台设计的自适应模糊PID控制器的动态性能优于传统PID控制器,建立的导引头稳定与跟踪一体化仿真模型可以实现对导引头的闭环控制,且所建立的模型能够对机动目标实现快速稳定的跟踪。自适应模糊PID控制器能在实际工程应用中为滚仰式捷联导引头的控制提供有益的参考。

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BP神经网络的捷联导引头控制系统设计

滚仰式捷联导引头稳定平台控制器的设计,是导引头完成闭环控制对机动目标实现快速稳定跟踪的关键。导弹在对目标进行跟踪攻击时弹体本身常常处于复杂的运动状态,这就对滚仰式捷联导引头的稳定控制产生严重影响。针对这一问题,提出了一种基于BP神经网络的PID控制器用于滚仰式捷联导引头位置回路校正环节,建立了导引头稳定与跟踪一体化仿真模型。仿真结果表明,针对滚仰式捷联导引头设计的基于BP神经网络的PID控制器的动态性能优于传统PID控制器,由此建立的导引头稳定与跟踪一体化仿真模型可以实现对导引头的闭环控制,能够对机动目标实现快速稳定的跟踪,在实际工程应用中为滚仰式捷联导引头的控制提供有益的参考。

全捷联图像导引头制导的技术特点

分析了平台式导引头的技术特点与要求,对捷联式导引头视线角提取方法、刻度因数及精度测试方法、制导系统结构等进行了研究。首先,建立了全捷联光学导引头的数学模型,提出了视线角提取方法;接着,分析了全捷联导引头刻度因数的特性及其测试方法,并利用稳态卡尔曼滤波器对体视线角进行滤波;最后,利用"姿态+过载"驾驶仪,结合"近似积分比例导引"进行全捷联导引头的制导与控制系统仿真实验。测试与仿真实验显示:全捷联导引头视场角大于0.289°时的刻度因数误差小于7%,符合刻度因数理论计算结果;0.0056°的分辨率小于一个周期内的体视线角平均变化量0.011°,满足采样更新的要求,可实现末制导1m的打击精度。实验结果表明大面阵和高分辨率是全捷联图像导引头制导应用的重要手段。

多模复合导引头总体技术研究

多模复合导引头技术被认为是当前最有发展前途的寻的制导技术,主要论述了国外多模复合导引头的总体方案,各分系统的组成原理,并对发展多模导引头技术提出设想.

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。

空空导弹红外成像导引头建模与仿真

红外成像导引头仿真平台是分析导引头性能的重要手段,通过分析红外成像导引头仿真系统的设计要求,建立了仿真系统的总体结构,主要包括红外图像合成系统、成像探测系统、图像处理系统和平台伺服控制系统,并描述了各子系统的功能、组成、模型原理和工作过程。它们模拟了导引头接收目标红外辐射、从背景和干扰中检测识别目标并进行跟踪的过程。给出了系统的实现途径和攻击仿真实例,验证了系统的有效性,表明系统可用于改进导引头的性能设计。

滚-仰式导引头奇异性分析与控制

提出一种针对滚-仰式半捷联导引头的奇异性控制策略.根据目标跟踪原理,建立滚-仰式导引头稳定平台的数学模型.分析导引头的奇异性,研究各参量的变化对导引头奇异性的影响.将工作区域划分为三个子区域,并提出相应的控制策略,从而形成滚-仰式导引头的奇异性控制策略.仿真结果表明,该控制策略可以有效地抑制滚-仰式导引头的奇异性对导引头系统性能的不利影响,改善总体性能.