导弹动力学建模与BTT解耦控制

建立了导弹非线性动力学方程、线性化模型和X型舵机由4舵面到3舵面的转换模型,在纵向和横航向通道分别设计了基于模型跟踪的最优控制器,满足导弹的BTT控制的三轴解耦要求。设计结果进行了部分参数的非线性调参设计,控制器参数依据高度、法向过载指令nyc和滚转角指令φc进行实时调参,通过非线性仿真验证,满足侧滑角近似为零、快速跟踪滚转和法向过载指令要求(小于0.5秒),为进一步设计实现BTT控制打下了基础。     

BTT导弹自动驾驶仪LQG/LTR积分控制设计

为实现BTT导弹准确跟踪指令的要求,采用LQG/LTR积分多变量控制方法设计自动驾驶仪。以某飞机型BTT导弹为例根据其气动特点建立了俯仰独立、偏航-滚转耦合的气动模型,分别设计了俯仰及偏航-滚转通道自动驾驶仪,对设计结果进行仿真。仿真表明所设计的自动驾驶仪能够很好的跟踪指令,鲁棒稳定定性较强,具备一定抵抗通道间耦合的能力。     

用现代时域法设计BTT导弹自动驾驶仪

本文先建立了高性能BTT导弹控制系统和两个横向加速度指令数学模型。由于高性能BTT导弹滚转速率较大,俯仰、偏航通道间存在强动力学耦合,但滚动通道可以近似解耦。然后,用本文给出的模型跟随理论设计俯仰一偏航通道自动驾驶仪,用线性二次型理论设计滚动通道自动驾驶仪。为了满足远程全空域BTT导弹作战要求,自动驾驶仪中的增益是滚转速率和动压头的函数。最后,利用某典型地空导弹动力学模型进行了六自由度数字仿真,计算结果表明设计出的自动驾驶仪对导弹结构参数、气动参数、高度等变化具有良好的鲁棒性,导弹侧滑角、脱靶量很小。     

动态解耦和变结构鲁棒补偿的导弹再入控制

导弹在大攻角再入飞行过程中,偏航通道和滚动通道存在着的气动交连耦合.采用动态解耦控制的方法,针对动态解耦对参数不确定性敏感这一缺点,提出了采用变结构鲁棒补偿控制的方法,使由于外来干扰和参数不确定性给解耦后的系统带来的残余耦合量衰减到一个适当的水平ρ,并获得一个H∞跟踪性能指标.理论分析和仿真结果表明,设计的控制系统对解耦后残余耦合进行了有效的衰减,并使系统具有良好的鲁棒性.     

卷弧翼滚转导弹Lipschitz自适应轨迹线性化控制

根据非对称卷弧翼滚转导弹运动特点,建立了包含系统不确定参数、结构损伤干扰、观测噪声等因素的三通道有控运动模型,提出了一种基于Lipschitz自适应观测器补偿控制的轨迹线性化控制(trajectory linearization control,TLC)改进算法。根据时标分离原则将控制系统分为快慢两个回路并设计TLC控制器。通过求解线性矩阵不等式组的方法得出了非线性Lipschitz状态观测器,对未知干扰参数进行估计,并依据参数估计值和反馈的状态设计了干扰补偿控制律,从而改善了TLC算法性能。仿真实验表明,提出的改进算法可以使导弹姿态运动较好地跟踪控制指令,实现了导弹滚转运动和角运动控制的解耦,保证了导弹系统能够抑制气动/结构参数摄动、观测噪声和强突发未知干扰等情况的影响,提高了导弹姿态控制的鲁棒性和准确性。     

具有脉冲姿控发动机的导弹控制策略设计

在导弹动力学模型中使用4个因子描述喷流干扰效应.在俯仰平面内设计了导弹的控制策略,设计思路强调导弹对指令的快速响应要求.姿控发动机的点火指令按等周期计算,通过分析导弹在一个点火周期内的动力学,用李雅普诺夫函数设计指令趋近律,最后得到了离散化的舵指令和脉冲姿控发动机点火指令.仿真结果表明,脉冲姿控发动机参与控制产生的脱靶量远远小于气动舵单独控制时产生的脱靶量,显示了控制策略的有效性及使用侧向推力装置的优势.     

具有侧向脉冲推力的旋转导弹建模与控制研究

针对具有气动舵和侧向脉冲推力复合控制的自旋导弹,在准弹体坐标系中建立完整的动力学模型,由于侧向脉冲推力的离散事件特性,提出运用混杂系统理论的方法设计其复合控制自动驾驶仪。根据系统的特性将自动驾驶仪划分成两种不同的工作模式,针对不同的工作模式分别设计不同的控制方法,通过两种模式之间的切换实现导弹的快速响应和能源的合理分配。最后进行仿真检验该自动驾驶仪的有效性,并将仿真结果与气动舵单独控制时的结果作了对比,表明通过复合控制显著改善了导弹的动态响应特性     

鸭式气动布局导弹流场数值模拟

采用以N-S方程为主控方程的数值模拟方法,进行固定尾翼鸭式气动布局导弹的气动特性和流场数值模拟。系统介绍了文中所用的数值仿真方法。基于气动特性和流场分析研究了固定尾翼鸭式气动布局导弹的流场特性和气动特性,分析结果显示,在尾翼固定的状态下利用鸭舵的差动偏转进行滚转控制效率较低,基于流场仿真结果分析了鸭舵-尾翼间的滚转耦合机理。     

Matlab神经网络工具箱在导弹解耦控制仿真中的应用

研究Matlab神经网络工具箱在导弹解耦控制中的应用。以某型导弹为例,介绍静态状态反馈非线性解耦控制方法在导弹解耦控制中应用的优势和不足,结合Matlab神经网络工具箱强大的功能,为导弹的解耦控制难题提供了解决办法。仿真结果表明,应用神经网络工具箱可以简化导弹解耦控制算法的复杂程度,使之更适合于工程应用。     

高超声速滑翔飞行器动态逆解耦跟踪控制方法研究

针对临近空间高超声速滑翔飞行器再入段俯仰偏航以及滚动三通道运动存在非线性耦合严重的情况,建立了高超声速滑翔飞行器的多变量强耦合非线性时变倾斜转弯控制模型,提出了一种将过载控制转化为所需迎角侧滑角及滚转角误差的三通道联合跟踪控制方法,根据高超声速滑翔飞行器制导回路快速性的动态性能要求,设计了一种基于非线性动态逆及状态反馈的解耦综合控制器,闭环仿真结果表明该方法能够实现三通道运动解耦控制和制导指令跟踪,满足系统动态性能的要求。     

神经网络自适应广义预测解耦控制器的设计

提出了一种神经网络补偿自适应广义预测解耦控制方案，即用神经网络逼近通道间的耦合、非线性及未建模动态，且采用了改进RLS辨识算法及用后能改善辨识效果，从而增进自适应控制的精度与鲁棒性，能解决参数不确定的非线性多变量耦合问题，给出了该算法的实现原理及步骤。理论分析和仿真结果表明，该方案是有效的。     

陀螺仪漂移测试与补偿系统的研制

从硬件、软件两方面简要介绍了所研制的“陀螺仪漂移测试与补偿系统”的组成结构、控制功能及工作过程。应用多变量过程控制系统解耦理论，采用对角矩阵法选择了解耦网络，设计了一套陀螺漂移力矩反馈法测试与数据自动采集系统；提出了一种对其随机漂移进行自适应控制补偿的方法，设计了具体的控制回路对其随机漂移进行实时补偿。     

电加热锅炉系统神经网络PID解耦控制器

以多输入多输出系统电加热锅炉为被控对象 ,基于神经网络 PID控制 ,提出了一种可用于带有耦合时延的多输入多输出系统的比例、积分和微分参数自整定的多输入多输出神经网络 PID解耦控制器 ,可以实现多变量系统的解耦 ,定值跟踪控制 ,并使系统具有很好的动态及稳态性能.     

磁悬浮开关磁阻电机径向位置解耦及仿真研究

在深入分析磁悬浮开关磁阻电机(BSRM)径向力模型的基础上,针对BSRM径向位置两自由度上的相互耦合情况,采用反馈线性化方法进行了动态解耦,设计了解耦算法,并对解耦后的线性子系统进行了闭环设计。在Matlab7.0/Simulink环境下进行了整个径向位置控制系统的仿真建模。仿真结果显示,反馈线性化解耦可保证BSRM在径向两自由度上实现独立控制,且闭环系统具有良好的动、静态性能。     

Decentralized Control of Discrete-Time System with Delay in Mean Field LQR Problem

This paper studies the decentralized optimal control of discrete-time system with input delay,where a large number of agents with the identical decoupling dynamical equations and the coupling cost function through the mean field are considered.The decentralized and centralized optimal controllers are proposed by the optimal tracking control of LQR problem with delay.They are proved that the optimal controllers and the optimal cost function of the centralized and decentralized solutions are equivalent for the optimal control problem.An illustrative example is given to show the efficiency of the decentralized optimal controllers.     

飞翼无人机机动飞行非线性鲁棒自适应控制

机动飞行能力作为无人机任务扩展的重要保证,受到各国的普遍重视。针对飞翼布局无人操纵能力不足、非线性和耦合性强的特点,提出一种非线性自适应控制方法。在所提的控制结构中,内环线性化解耦消除已知不利的耦合项,外环反步跟踪方法进行航迹跟踪,并采用粒子群补偿器补偿各种扰动和不可建模的耦合项,保证系统对各种扰动的自适应能力,且证明了该控制结构的稳定性。同传统反步控制方法相比,所提控制器增加了内环解耦结构。不同于传统的动态逆解耦控制方法,本文在控制结构中保留气动阻尼项,使得线性化后的系统为弱非线性系统。该结构不仅可以降低外环控制器设计的保守性,而且便于工程实现。仿真结果显示,该控制方案是有效的。     

基于波束角误差补偿的相控阵导引头解耦算法

针对相控阵导引头离散波束运动引起视线角速率估计值跳跃波动问题,提出一种对波束角误差进行补偿的视线角速率提取算法。分析了相控阵导引头波束离散扫描原理,建立了波束扫描控制数学模型。推导了波束指向误差斜率引起的隔离度传递函数,分析并说明了波束角误差补偿方法。仿真结果表明,应用波束角误差补偿方法能有效地消除视线角速率提取值的跳跃波动,并验证了所提算法在捷联去耦与视线角速率提取方面的有效性。     

基于NDO的飞机轨迹跟踪抗干扰控制律设计

针对飞机纵向欠驱动耦合动力学模型设计鲁棒轨迹跟踪滑模控制律。首先,通过引入虚拟状态变量进行状态变换实现模型控制解耦。其次,考虑由系统建模误差和大气干扰组成的复合不确定性,设计非线性干扰观测器(nonlinear disturbance observer, NDO)进行观测补偿。然后,建立飞机极短距起降中攻角变化轨迹曲线,设计滑模控制律实现对虚拟状态变量和攻角轨迹指令的稳定跟踪。仿真结果表明,NDO可以实现对系统不确定性的精确观测和补偿,滑模控制律具有对系统建模误差和大气风切变的鲁棒性和抗干扰性。     

改进的逆解耦自抗扰内模控制在磨矿中的应用

针对磨矿分级系统的多变量、强耦合、大时滞等特性,提出改进的逆解耦自抗扰内模控制方法。利用逆解耦方法实现磨矿分级系统的解耦,对解耦后的子系统采用改进的内模控制和线性自抗扰控制。通过引入内模补偿器和增益对时滞进行补偿,减小了系统对模型的依赖度,通过调节线性自抗扰控制器参数、内模补偿器参数和增益来抑制模型失配、外部干扰及不确定性因素对系统带来的不利影响。仿真结果表明,改进的逆解耦自抗扰内模控制方法有较好的解耦性能、跟踪性能和鲁棒性能,验证了此方法是有效的。