基于改进PSO算法的机载光电平台分数阶控制

机载光电平台存在来自于摩擦、质量不平衡、运动耦合和机载环境等干扰,传统的PID控制器控制性能差,抗干扰能力弱。针对这一问题,设计了一种动态性能好、鲁棒性强的分数阶控制器;同时提出一种基于改进速度和惯性权重的粒子群算法整定分数阶控制器的5个参数。仿真实验表明:改进后的粒子群算法拥有更快的收敛速度,求解更加精确;光电平台速度环控制系统超调量降低至0.13%,正弦扰动隔离度较标准算法提高64.06%,响应速度和鲁棒性大大提高。

机载光电稳定平台自抗扰控制研究

为了提高机载光电稳定平台的稳定精度,在分析研究机载光电稳定平台工作原理的基础上,对稳定控制回路进行了分析建模,简要分析了影响稳定平台精度的因素和经典控制算法存在的不足,提出了基于自抗扰控制技术的改进算法。首先,将电机模型进行处理,简化为二阶积分串联型环节;然后,设计扩张观测器对扰动进行实时估计,设计带扰动补偿的反馈控制律;最后,仿真测试了自抗扰控制器对扰动的抑制能力,并与现有的经典控制方法进行对比。仿真结果表明,自抗扰控制能够有效地抑制各种扰动的影响,与经典控制算法相比,抗干扰能力有明显增强,速度稳定精度和视轴稳定精度也有较明显的提高。

扰动分离自抗扰控制在光电稳定平台上的应用

针对当前光电稳定平台伺服系统中扰动抑制能力不足的问题,提出一种扰动分离自抗扰控制(DSADRC)算法。扰动分离自抗扰控制充分利用工程实际中可获取到的部分已知的光电稳定平台模型信息及经典控制中的控制器信息,并将其加入到自抗扰控制的设计中。该算法通过减少光电稳定平台系统中的总扰动量,增加系统的扰动观测精度及扰动抑制能力。同时,通过算法设计实现了经典控制器的复用,减少了设计工作量。仿真实验结果表明:在控制器相同、扰动条件相同的情况下,扰动分离自抗扰控制阶跃响应调节时间减少58.8%,上升时间减少26.5%,且无超调量;在1V2Hz等效扰动下,系统稳态精度提高51.5%,系统性能提升效果明显。在实物验证实验中,对于不同频率的等效扰动,相比PID控制,扰动分离自抗扰控制稳态精度提升50%以上,有效地提高了光电稳定平台的稳态精度。

机载光电平台的非线性积分滑模控制器设计

为了提高机载光电稳定平台的动态性能及稳定精度,提出了一种非线性积分滑模的控制方法,该方法可以解决传统滑模具有的稳态误差及传统积分滑模超调量大、调节时间长以及暂态性能恶劣等问题;采用改进的指数趋近律,可加快响应速度并减小抖振。另外,将非线性积分滑模面引入滑模观测器,提高了系统的抗扰能力。仿真结果表明,与传统滑模、传统线性积分滑模相比,该方法可以无超调、更快、更准确地跟踪输入指令,并且瞄准线稳定精度相较于传统滑模提高28.43%。因此,所设计的控制方法既提高了系统的动态性能,也提高了平台的稳定精度。

光电稳定平台变论域模糊自抗扰控制器设计

为了提高线性自抗扰控制(LADRC)应用下的光电稳定平台稳定精度及抗干扰能力,提出一种变论域模糊自抗扰控制(VFADRC)方法。在系统模型未知的情况下,在线性自抗扰的设计中引入不依赖模型信息的模糊控制器,使用伸缩因子函数实现变论域设计,并将VFADRC与线性自抗扰及模型辅助自抗扰(MLADRC)方法进行仿真对比。仿真结果表明:所设计的变论域模糊自抗扰控制器具有调节时间短、超调量小的优点,同时抗扰性能大幅提高,能够有效提高光电稳定平台的干扰抑制能力。

光电稳定平台神经网络自抗扰控制方法

提出了一种采用BP神经网络对自抗扰控制器中的非线性扩张状态观测器进行参数整定的方法,简化了非线性扩张状态观测器繁琐的参数整定过程,并对这种结合了BP神经网络的自抗扰控制系统进行了仿真分析。仿真结果表明,加入BP神经网络的自抗扰控制系统可以显著地提高机载光电稳定平台的扰动隔离度,控制效果明显比传统自抗扰控制方法好,对提高机载光电稳定平台的视轴稳定精度具有重要意义。

基于DOB光电稳定平台自适应鲁棒控制

针对光电稳定平台的建模不确定性和未建模不确定性问题,提出一种基于扰动估计的自适应鲁棒控制算法。该算法将自适应鲁棒控制(ARC)和干扰观测器(DOB)相结合,并将干扰观测器得到的扰动估计值融合进自适应鲁棒控制算法设计中,利用自适应鲁棒控制的参数自适应律对其进行自适应补偿,进一步提高光电稳定平台的稳态精度。仿真结果表明,所提算法与直接采用传统DOB前馈补偿相比具有超调量小、调节时间短的优点,并且有效地提高了光电稳定平台的扰动抑制能力。

基于逆系统的光电平台非线性解耦控制

针对两轴两框架光电平台电机存在的非线性以及方位与俯仰轴系之间互相影响产生的耦合对控制精度的影响,提出一种基于逆系统的光电平台非线性解耦控制方法。根据两轴光电平台方位与俯仰框架的动力学模型,建立状态空间方程,然后设计逆系统,获取系统的状态变量,并将逆系统与原系统进行串联得到一个伪线性系统,使原来的单个耦合非线性多输入多输出系统转换为两个线性解耦单输入单输出子系统,以消除方位俯仰轴系之间存在的非线性强耦合。在Matlab中建立系统仿真平台,仿真结果表明,所设计的基于逆系统的光电平台非线性解耦方法可以有效减小方位与俯仰轴系之间的耦合,提升平台系统的稳定精度。

机载航空电子时间敏感网络控制设计概述

针对新一代机载航空电子系统对航空电子网络的应用需求,分析了机载交换网络的结构特点,介绍了新一代航空电子网络系统的运行管理方法和航空电子时间敏感网络(ATSN)控制技术特点。通过对ATSN控制技术方案的详细说明,阐述了面向未来机载系统应用实现新一代机载数据通信交换网络控制的设计思路。

误差状态卡尔曼滤波的视觉惯性自适应融合定位方法研究

头盔瞄准具(HMS)是近年来新一代战斗机飞行员的辅助瞄准设备,能够帮助飞行员增强战场态势感知能力,对敌方目标进行快速、精准打击。其能正常工作的关键是获取飞行员头部相对于运动飞机的姿态参数。本文结合头盔瞄准具这一应用场景研究了视觉组合姿态测量关键技术。视觉惯性组合定位能够实现目标位姿测量方法的优势互补,而由于标称噪声矩阵无法绝对准确预测,融合算法的鲁棒性、精度有待进一步提升。针对这一问题,本文提出一种误差状态卡尔曼滤波框架下基于变分贝叶斯推断的视觉惯性自适应融合方法。首先,对于过程噪声使用逆威沙特(Wishart)分布进行建模,之后通过引入隐变量分解一步预测协方差,并结合变分贝叶斯推断实现了对过程噪声协方差矩阵的在线估计。试验证明,在复杂运动及标称噪声协方差矩阵偏移较大的测量条件下,所提位姿测量算法具有较高的精度与鲁棒性,能够完成对靶标的快速、高精度跟踪。

基于Mogrifier-BiGRU的飞行器轨迹预测

针对当前飞行器轨迹预测准确性低的问题,引入双向传播机制和Mogrifier数据耦合模块,改进传统门控循环单元网络,提出基于Mogrifier-BiGRU的飞行器轨迹预测算法,加强网络对历史数据的学习与记忆,使得输入信息与隐藏层数据的充分耦合,提高预测准确度。仿真结果表明,所提方法对飞行器轨迹预测的准确度可达到96.26%,满足我方作战指挥人员对战场态势趋势准确预测的实际需求。

基于Multi-Agent的无人机集群体系自主作战系统设计

针对无人集群自主作战体系设计中的关键问题,提出基于Multi-Agent的无人集群自主作战系统设计方法。建立无人集群各节点的Agent模型及其推演规则;对于仿真系统模块化和通用化的需求,设计系统互操作式接口和无人集群自主作战的交互关系;开展无人集群系统仿真推演验证。仿真结果表明,所提设计方案不仅能够有效开展并完成自主作战网络生成-集群演化-效能评估的全过程动态演示验证,而且能够通过重复随机试验进一步评估无人集群的协同作战效能,最后总结了集群协同作战的策略和经验。

无人机自动防撞冲突检测与优化控制方法

研究了无人机防撞冲突检测与威胁级别评估方法,建立了航向角控制、速度控制、高度控制以及航向角与速度组合控制等多种不同的防撞控制策略;建立了自动防撞多目标代价函数模型以及多目标最优决策方法。仿真结果证明了该方法的有效性和较好的实用性。

雪崩光电探测器的噪声抑制技术研究

背景光噪声和探测器暗噪声是影响激光测距系统探测灵敏度的重要因素,根据所选探测器的特性,仿真分析了温度对探测器暗噪声的影响,当温度由60℃降低到-40℃时,探测器噪声等效功率减小1个数量级;同时采用光谱滤波和空间滤波法抑制背景光噪声,从而提高激光测距系统探测灵敏度。仿真计算结果表明,当同时采用降温、光谱滤波和空间滤波方法抑制噪声时,探测灵敏度可提高7.7倍。

基于图标特征的头盔显示界面布局实验研究

为了解决头盔瞄准显示系统HMDs界面信息图标布局不合理导致飞行员信息误读的问题,对HMDs界面区域进行划分,梳理了3,5,7个图标呈现时的67种布局形式.基于图标的实心、40%透明度、空心3种特征,通过被试执行搜索记忆任务的正确率和反应时进行对比分析.实验结果表明,在HMDs界面中,图标呈现区域和数量对目标搜索和记忆有影响.随着图标数量的增加,被试记忆准确性下降,反应时增加.相同时间压力下被试对3类特征图标的记忆准确性不同,3个图标时,空心图标的准确性最优,但数量上升到7个图标时,实心图标的记忆准确性最优;实心图标和40%透明度图标记忆准确性没有显著性差异.

有人机/UCAV编队对地攻击指挥控制系统总体研究

有人机/UCAV编队对地攻击是网络战环境下一种全新概念的作战模式,其指挥控制是支配作战活动的关键环节。对有人机/UCAV编队指挥控制系统总体进行了研究,构造了指挥控制系统层次模型,给出了每个层次的工作流程,提出了有限中央控制的分布式指挥控制系统体系结构和基于Agent的有人机/UCAV编队指挥控制系统人机协同机制,构建了UCAV C2-Agent混合型结构,最后对指挥控制系统的关键技术进行了分析。

机载激光武器跟踪瞄准精度、误差源及控制分析

对机载激光武器跟踪瞄准精度要求进行了分析,给出了复合轴的控制结构,具体分析了跟踪瞄准的误差源,采用Matlab/Simulink对复合轴伺服系统进行仿真研究。仿真结果表明,系统动态性能良好,跟踪精度和扰动抑制具有较好的效果,复合轴伺服系统在机载激光武器跟踪瞄准系统中是一种十分有效的控制结构。

模糊自适应PID控制在机载激光武器跟瞄系统中的应用

由于载机的振动和机动、被控对象参数的摄动、非线性环节等,经典PID控制算法无法满足机载激光武器跟瞄系统对目标的跟踪精度要求。在复合轴跟踪瞄准控制结构的基础上,设计了具有自适应能力的模糊PID控制器,构建了Matlab/Simulink仿真模型。仿真结果表明,模糊自适应PID控制器跟踪阶跃信号的超调量仅为经典PID控制器的0.23倍,能较好的改善机载激光武器系统的跟踪性能。

机载光电稳定平台的模型辨识研究

为了提高机载光电稳定平台伺服控制系统的稳定精度和设计效率,针对平台的数字化特点,提出一种数字化频率特性测试方法,并根据频率特性辨识出系统的数学模型。首先利用DSP控制器产生测试信号,自动采集测试数据并上传到计算机,然后利用数据处理减小摩擦对线性模型辨识的影响,最后分别利用Levy法和递推levy法进行参数辨识。实验结果表明:该数字化频率特性测试法自动化水平高;Levy法和递推Levy法在辨识精度和速度上各有优缺点。在实际应用中可以根据要求,选择合适的参数辨识方法。

基于自适应Backstepping方法的无人飞艇纵向受限控制

针对无人飞艇受扰纵向运动难以控制的特点,提出了一种基于自适应Backstepping方法的鲁棒受限控制方法.首先对于飞艇模型中的外部时变干扰,采用参数自适应方法进行有效的处理.然后在无人飞艇飞行控制器设计时,明确考虑到非对称输入饱和限制的影响.引入一个辅助分析系统,对无人飞艇输入限制的影响进行有效分析.同时将辅助分析系统和Backstepping方法相结合,最终为无人飞艇纵向运动设计了自适应受限飞行控制.结果表明:在所设计的自适应受限飞行控制作用下,能有效地处理受扰无人飞艇的时变外部干扰和输入饱和限制,能快速达到理想高度且跟踪到俯仰角参考指令,是一种有效的无人飞艇受限飞行控制方法.