惯导快速传递对准的可观测性和对准误差分析

依据控制理论中的可观测性分析方法,分析了惯性导航系统快速传递对准算法的可观测性,由此得出不同可观测性条件下不可观测量引起的对准误差,并对引起不同可观测性的载体机动方式进行分类,分析了水平匀速运动、水平转弯运动、摇翼机动和海上摇摆运动这四种常见的载体运动情况下的可观测性。从而为合理地舍去快速传递对准中的状态变量提供了理论依据。     

零点配置和飞行器高度动态系统的性能补偿

对于单输入-单输出系统,它的零点取决于系统的输出函数.现试图在系统的输出端并联一个常数阵,通过利用可观测性阵讨论它对可观测性性能的影响.证明了在满足适当的条件下,可以任意配置零点,从而可以将一个非最小相位系统变成最小相位的系统.并成功地将这种设计方法用于飞机的高度动态性能补偿.对飞行员来说,了解这种性能是很重要的,尤其是在低空飞行的时候.     

分布交互仿真系统扩缩性模型研究

随着分布交互仿真规模及复杂度不断增加,系统可扩缩性是其面临的主要问题之一,影响系统可扩缩性的主要因素是系统资源受限,采用相应的技术手段可以提高系统的可扩缩性,本文深入研究了系统可扩缩性问题产生的根源,在此基础上提出了一个可扩缩性的数学模型,定性及定量地分析比较了当前各种技术措施的优缺点及效能,该模型对于指导仿真系统的设计具有重要的指导意义。     

基于TDOA的双站自适应滤波算法及可观测性研究

设计了一种由双观测站构成的系统,讨论了其目标运动分析问题。通过测得的方位序列和到达的时差,建立了状态方程和观测方程。运用扩展卡尔曼滤波算法,对目标的运动做出了分析。利用非线性系统的可观测性定理分析了该系统,得出了基于TDOA的双站跟踪算法的可观测性结论。通过蒙特卡洛模拟仿真,验证了所得的可观测性结论;仿真结果表明,系统具有收敛速度快、精度高、稳定性好等优点,有良好的应用前景。     

基于观测量扩充的捷联惯导快速初始对准方法

近似静止状态时捷联惯导系统可观测性较差,利用卡尔曼滤波完成初始对准需要较长时间。针对这一问题提出了一种基于观测量扩充的捷联惯导系统快速初始对准方法。在不改变系统状态方程的情况下,将速度误差和地球转速作为系统观测量。并根据观测量的扩展详细地推导了观测方程,进而利用扩展卡尔曼滤波完成捷联惯导系统初始对准。车载试验结果表明,与传统的卡尔曼滤波对准方法相比,新方法在保证初始对准精度的同时缩短了初始对准时间。     

基于双领航者的多AUV协同导航系统可观测性分析

针对双领航自主水下机器人（ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｖｅｈｉｃｌｅ,ＡＵＶ）协同导航系统编队设计对系统 可观测性的要求,采用非线性系统李导数可观测性分析方法以及矩阵条件数分析理论对基于相对距离量测的双 领航者协同导航方法的可观测性进行了定性和定量分析,得出了系统可观测性大小取决于主从ＡＵＶ 间的距离向 量以及从ＡＵＶ 速度向量之间的相互关系。针对从ＡＵＶ 处于运动、静止两种状态,分别采用扩展卡尔曼滤波技 术对双领航者协同导航算法进行了不同航迹条件下的仿真,对系统的可观测性条件进行了验证。     

基于观测量扩展的捷联惯导快速初始对准方法

为了研究加速度计和陀螺信息如何影响捷联惯导系统（strap down initial navigation system, SINS）初始对准速度,根据系统原理建立了采用不同观测量时的系统观测方程,经过计算可观测状态组合对应系统观测量,分析了基于不同观测量组合时不同状态量的可观测性,同时比较了在运用不同观测量组合时部分状态量估计的收敛性,试验充分证明了可观测性分析的准确性。可观测性分析和试验均表明增加比力误差作为观测量并不能提高方位失准角的估计速度,增加陀螺误差为观测量后失准角的估计时间缩短,而只增加导航坐标系东向陀螺误差信息就显著加快了方位失准角的估计。     

一种基于统计的模糊系统摄动定量度量

提出了一种基于统计的模糊系统摄动定量度量方法，对于模糊系统摄动的定量度量具有重要的理论及实践意义。使用该方法，模糊系统的输入输出之间的摄动关系、模糊系统各层的摄动性可以高效地计算得到。这对于快速评估模糊系统的性能具有参考意义。仿真结果证明了该方法的有效性。     

北斗/惯导组合导航算法性能分析

针对北斗卫星定位系统和惯性导航系统设计组合导航卡尔曼滤波定位算法,接着对算法的可控性和可观性进行了分析,并分析了各个状态的可观测性;从稳定性的定义出发提出并推导了分析卡尔曼滤波器稳定性的方法,并用来分析了本文算法的稳定性和渐进稳定性。基于上述分析,对算法的滤波模型进行了改进,删除不可观测的姿态误差角状态。改进后算法是一致可观和一致渐进稳定的。仿真表明,惯导误差传播模型的稳定性和可观测性与飞行状态和当前的定位误差紧密相关是系统的固有特性,但并不影响其在实际工程中的应用。     

永磁同步电机高增益速度观测器设计与仿真研究

基于永磁转子同步旋转坐标系的全阶非线性模型是应用状态观测器方法获取位置及速度信息的重要方程,以往应用这一非线性模型缺乏必要的全局能观性分析,在此基于同胚映射理论分析了此类系统的全局不可观测性,而其降阶电流-速度子系统却是全局可观测的。对通过获取转子高精度速度信息基础上通过一步积分得到位置信息的虚拟传感器设计思路给出了严格理论上的解释。利用非线性系统高增益观测器技术构造了带有增益自适应调节率的降阶子系统的速度观测器,仿真结果表明该观测器具有优异的速度跟踪特性,暂态过程观测偏差可以控制在相对小的范围内。     

基于状态空间平均法的BOOST变换器仿真分析

DC—DC开关变换电路是一个时变的、非线性的动态系统，它的分析与设计一直是一个难题。通过数学推导阐述了状态空间平均法是平均法的一阶近似，并通过MATLAB软件进行典型升压变换器（boost　converter）的电划莫型和数学模型仿真对比，定量地讨论状态空间平均法模型的适用条件，说明状态空间平均法的本质，指出使用状态空间平均法时，一定要注意使用条件。     

可观测度在光合作用模型性能评估中的应用

光合作用的光化学反应涉及多种无法直接测量的生理物质，通过对控制系统建模，可基于叶绿素荧光对这些生理物质量进行状态估计，但是状态估计的可靠性文献上没有涉及。基于光化学反应动力学模型，引入非线性系统的可观测度来评价状态估计的可靠性，针对由于不同状态分量的量纲不同而引起的可观测度缺乏直接可比性的问题，采用量级影响因子和对数归一化的方法消除量级的影响，以改进对模型的可观测度衡量，提出可观测度改进方案。仿真结果表明：新的可观测度指标与状态估计的误差特性基本相符，能较好地评估模型的状态估计效果。     

Observability Analysis and Navigation Algorithm for Distributed Satellites System Using Relative Range Measurements

The problem of navigation for the distributed satellites system using relative range measurements is investigated. Firstly, observability for every participating satellites is analyzed based on the nonlinear Keplerian model containing J₂ perturbation and the nonlinear measurements. It is proven that the minimum number of tracking satellites to assure the observability of the distributed satellites system is three. Additionally, the analysis shows that the J₂ perturbation and the nonlinearity make little contribution to improve the observability for the navigation. Then, a quasi-consistent extended Kalman filter based navigation algorithm is proposed, which is quasi-consistent and can provide an online evaluation of the navigation precision. The simulation illustrates the feasibility and effectiveness of the proposed navigation algorithm for the distributed satellites system.     

拦截导弹的制导律辨识与弹道预报

讨论了拦截导弹的制导律辨识和弹道预报问题。在三维状态下,以相对距离、相对速度、导弹加速度、两通道制导系数作为系统的状态变量,建立了相遇过程中的观测模型。用非线性系统局部弱可观理论分析了系统可观的条件,然后在此基础上设计了扩展卡尔曼滤波器。以滤波结果为初值,用四阶龙格库塔方法基于比例导引律的模型对导弹未来的位置进行了预报。仿真结果表明,在视线角速率较大的情况下滤波器可以取得较好的效果,弹道预报可以满足一定的精度和速度要求。     

方向角及其变化率的单站无源定位的可观测性

阐述了利用方向角及其变化率的二维单站无源定位的模型 ,利用非线性系统的可观测性定理分析得到了在目标匀速运动条件下该模型定位可观测的充要条件 ,讨论了不同相对运动状态下模型的可观测性问题 ,并举例进行了计算机仿真。最后得出对于固定辐射源 ,要求观测器非径向运动 ,对于匀速直线运动辐射源 ,要求观测器非径向机动运动的结论。     

挠性结构振动控制中压电致动器/敏感器的优化配置

针对挠性结构的主动振动控制问题,给出了粘贴有若干压电片的挠性梁的数学模型。基于结构模态的可控可观性,提出一种压电致动器/敏感器同位位置的优化方法。该方法利用模态在可控可观性子空间上的正交投影来反映可控可观性的测度,并根据各阶模态在系统输出中的相对重要程度加权模态可控可观测性测度,由此得到致动器/敏感器的优化配置指标。通过数学仿证明了该优化方法的有效性。     

一种基于可观测度分析的SINS／GPS空中对准新方法

针对遥感飞机长时间直线飞行作业时,由于SINS/GPS组合导航系统可观测度低导致系统精度下降的问题,提出了一种基于可观测度分析与杆臂误差补偿的空中机动对准新方法.该方法将归一化处理后的系统状态可观测度作为反馈因子,在空中对准过程中根据反馈因子对SINS系统进行自适应反馈校正,同时补偿了影响GPS观测量精度的杆臂效应误差.半物理仿真结果表明,该方法与传统方法相比,有效地提高了空中机动对准的精度.     

On the observability of free Boolean networks via the semi-tensor product method

This paper investigates the observabihty of free Boolean networks by using the semi-tensor product method,and presents some new results.First,the concept of observability for free Boolean networks is proposed,based on which and the algebraic form of Boolean networks,a kind of observabihty matrix is constructed.Second,by the observability matrix,a new necessary and sufficient condition is given for the observability of Boolean networks.Third,the concept of observabihty index for observable Boolean networks is defined,and an algorithm is established to calculate the observability index.Finally,a practical example of D.Melanogaster segmentation polarity gene networks is studied to support our new results.The study of the illustrative example shows that the new results obtained in this paper are very effective in investigating the observability of free Boolean networks.     

项目团队的和谐能控性与和谐能观性分析

从和谐管理理论框架出发,基于项目团队系统的和谐状态模型,提出描述项目团队系统结构性质的两个概念-币口谐能控性与和谐能观性,并对其定义及适用的判别准则进行了详细的描述.分析项目团队的和谐能控性和和谐能观性,对于计算管理活动对项目团队、项目绩效的影响,优化项目团队构成具有重要的帮助,具有广泛的应用空间.     

基于扩展观测量的车载捷联惯导系统外场标定

为了提高车载捷联惯导系统的导航精度,缩短标定时间,针对车载捷联惯导系统的使用特点,提出了一种基于观测量扩展的外场多位〖JP3〗置标定方案。在传统外场标定方案的基础上,增加等效陀螺信息为观测量,对其可观测性进行分析,设计了一种新的外场六位置标定方案,并进行了实验验证。实验结果表明,在引入等效陀螺误差后,等效天向陀螺漂移的观测度由0.000 6提高到0.999 9,收敛速度变快,初始对准的精度和速度有所提高,外场标定结果中陀螺漂移和加速度计零偏的标定误差均小于15%,与实验室标定值基本一致,具有一定的工程应用价值。