基于预测校正的三回路驾驶仪极点配置设计

针对三回路自动驾驶仪设计中,以开环穿越频率为性能指标的极点配置算法存在的缺陷,提出了预测校正开环穿越频率极点配置设计方法。采用该方法完成了某战术导弹三回路自动驾驶仪设计;验证了该方法设计的控制系统比传统方法性能优异,满足期望开环穿越频率性能指标;分析了三回路自动驾驶仪各回路对导弹控制系统发挥的作用。通过实例分析,表明该方法克服了以往极点配置设计方法的缺点,便捷有效,收敛速度快,计算量小,非常适用于三回路自动驾驶仪的设计。     

两回路/三回路驾驶仪对闪烁背景下

针对闪烁噪声成为雷达末制导段主要随机误差之一,从控制系统设计的角度研究了闪烁背景下制导精度改进问题。建立了闪烁噪声作用下的制导控制模型,模型中引入了平台导引头动力学,研究了闪烁噪声对制导指令的影响;将控制系统设计指标选择为时域/频域混合的设计指标,选用开环穿越频率约束下极点配置方法完成了两回路/三回路过载驾驶仪的设计,研究了不同控制系统设计指标下的比例导引末制导脱靶量。研究表明,比例导引制导系统采用经典两回路过载驾驶仪时,通过适当增大开环穿越频率、适度减小系统阻尼,可以减小闪烁噪声造成的脱靶量;而当采用经典三回路过载驾驶仪时,则可以通过适当增大开环穿越频率、适当减小二阶阻尼或者增大一阶环节时间常数的方法来减小闪烁噪声下的脱靶量。     

带状态反馈约束的驾驶仪极点配置设计方法

将成熟的极点配置算法引入带状态反馈约束的自动驾驶仪设计中,提出了利用极点配置的求解工具将带状态反馈约束系统的非线性方程求解问题的阶数降低这一设计思路。具体方法是设置极点约束,利用极点配置求解的方便性,将极点配置算法求得的反馈增益与状态反馈约束组成非线性方程组,使原来的n阶非线性方程求解问题降阶,从而降低求解难度,通过求解非线性方程组进而完成自动驾驶仪设计。随后通过具体的带状态反馈约束的滚转驾驶仪设计例子验证了这一设计思路是可行的。     

倾斜转弯导弹三回路鲁棒自动驾驶仪设计

针对倾斜转弯导弹,提出了最优/经典综合设计方法设计自动驾驶仪.该方法应用最优控制设计出俯仰/偏航混合通道三回路自动驾驶仪,设计中同时对开环系统的奇异值频域曲线进行约束,以保证系统具有一定的鲁棒性,获得的三回路自动驾驶仪结构简单,易于工程实现.仿真结果证实了其具有良好的跟踪性能和鲁棒性,也表明该自动驾驶仪能满足倾斜转弯导弹协调倾斜转弯的要求.     

导弹伪攻角反馈三回路驾驶仪设计分析

阐述了几种典型过载驾驶仪的结构演变过程,对传统三回路驾驶仪的结构进行了适当改进,提出了采用伪攻角作为反馈信号的三回路驾驶仪新结构。研究了驾驶仪工程指标与闭环极点之间的对应关系以及从状态反馈到输出反馈的变换技术,给出了基于输出反馈极点配置的伪攻角反馈三回路驾驶仪设计方法。研究结果表明,伪攻角反馈三回路驾驶仪消除了传统三回路驾驶仪的静差,并具有与其相似的控制特性以及鲁棒性能。分析结果显示,两种结构的三回路驾驶仪对静不稳定弹都具有较好的稳定控制性。     

两回路自动驾驶仪设计与分析

分析了参数变化引起的弹体模型和静稳定性的改变,以及降低静稳定性对导弹机动性能的改善。研究了把工程指标转化为期望的闭环系统极点的方法,以及与全状态反馈等价的从状态反馈到输出反馈的变换技术,给出了基于极点配置和输出反馈的一般性的两回路自动驾驶仪设计方法。结果表明,两回路驾驶仪可以稳定静不稳定的弹体,而执行机构的有限的资源是限制驾驶仪控制作用的关键因素之一,引入加速度计到弹体质心距离这一参数后可以在一定程度上改善系统的稳定性。     

基于深度强化学习的驾驶仪参数快速整定方法

针对深度强化学习方法对驾驶仪控制参数训练速度慢、奖励函数收敛性不好等问题, 以三回路驾驶仪极点配置算法为核心, 提出一种将三维控制参数转换为一维设计参量的智能训练方法, 构建离线深度强化学习训练叠加在线多层感知器神经网络实时计算的智能控制架构, 在提高深度强化学习算法的效率和奖励函数收敛性同时, 确保在大范围飞行状态变化条件下控制参数的快速在线自整定。以典型再入飞行器为例, 完成深度强化学习训练和神经网络部署。仿真结果表明，强化学习动作空间简化后的训练效率更高, 训练得到的驾驶仪对控制指令的跟踪误差在1.2%以内。     

空地导弹对应不同驾驶仪下的中制导高度控制回路设计

使用频率法和根轨迹法设计了姿态驾驶仪内回路对应的高度控制回路;对内回路姿态驾驶仪结构和过载驾驶仪结构分别对应的高度控制回路进行了对比分析.结果表明,两种内回路驾驶仪结构对应的高度控制回路性能基本一样,都是可行的.并在此基础上分析了内回路驾驶仪结构切换对中末制导交班切换的影响.结果表明,驾驶仪结构切换对中末制导交班切换的影响很小,可以考虑将中末制导交班切换时的两个切换同时进行.     

自动驾驶仪特性对寻的导弹气动力设计的影响

在寻的制导中,气动控制的导弹的传递函数是整个寻的制导和姿态控制反馈回路的一部分。因此,为完成寻的制导,导弹的空气动力特性必须满足一定的约束。对于雷达寻的制导系统,这些约束必须非常严格,这样,自动驾驶仪才能利用弹上设备和内反馈回路来控制气动传递函数。无论哪种驾驶仪,气动力矩参数 (如M_α和M_δ)的选取范国必须在导弹系统的初步设计时给予考虑。本文讨论了这些约束的物理性质和来源,通过数值计算的例子说明所要求的参数范围。     

基于参数空间图解法的多目标满意PID控制器

针对任意阶线性定常系统具有区域极点指标与H∞指标约束的PID控制问题,提出了一种基于参数空间图解法的多目标满意PID控制器设计方法。该设计方法首先基于边界穿越定理,在PID控制器参数空间推导出描述满足区域极点指标和H∞指标的控制器参数解集边界的解析表达式,再应用满意控制思想,对上述二类指标的相容性进行了分析,给出了相容指标较好的取值范围,以及当期望指标相容时基于参数空间图解法的PID控制策略集的具体求解方法。用一个算例说明了该方法的可行性和有效性。     

Analysis and improvement of missile three-loop autopilots

The non-minimum phase feature of tail-controlled missile airframes is analyzed. Three selection strategies for desired performance indexes are presented. An acceleration autopilot design methodology based on output feedback and optimization is proposed. Performance and robustness comparisons between the two-loop and classical three-loop topologies are made. Attempts to improve the classical three-loop topology are discussed. Despite the same open-loop structure, the classical three-loop autopilot shows distinct characteristics from a two-loop autopilot with PI compensator. Both the two-loop and three-loop topologies can stabilize a static unstable missile. However, the finite actuator resource is the crucial factor dominating autopilot function.     

双滑模变结构控制的BTT导弹自动驾驶仪设计研究

由于倾斜转弯控制技术的特点决定了BTT导弹的数学模型存在多种耦合因素，因此目前STT导弹广泛采用的忽略通道间耦合关系的三通道独立设计方案已远不能满足BTT导弹控制系统的设计要求。基于变结构控制理论，采用了一种新的BTT导弹自动驾驶仪的设计方法。该方法把俯仰和偏航两个耦合严重的通道联合建立状态方程，用自适应极点配置设计双滑动模态，降低了控制量的切换频率；用趋近律方法设计变结构控制，其控制量参数用自组织模糊进行调节，可有效削弱滑动模态的抖振。这种控制器简化了变结构控制，计算量小。     

带阻尼约束的驾驶仪最速响应鲁棒性设计

在导弹控制系统设计过程中,考虑了自动驾驶仪的高频振荡问题,将其转化为系统的一个约束条件,同时把上升时间转化为目标函数,其他设计指标视为约束条件,采用有约束多目标优化的方法解决了系统鲁棒性设计问题。此方法解决了导弹控制系统设计过程中,由于气动参数拉偏导致控制器参数设计周期较长的问题,并且可以根据具体情况加入所需的约束,为工程设计提供了一种实用灵活有效的设计方法。     

模型参考鲁棒控制的重新设计与仿真

提出了一种新的模型参考鲁棒控制方案。分析了以往方案在被控对象相对阶大于1时跟踪性能不理想的原因,通过对误差方程的变换引入新的Lyapunov函数,由此重新设计了其Backstepping控制律。可以证明:即使系统参数未知且存在未建模动态和非线性因素干扰,新方案在保证闭环系统稳定性的同时,可显著改善系统的跟踪性能并降低控制信号的幅度。分别采用新方法、以往的模型参考鲁棒控制和传统的零极点配置方法,对某自动驾驶仪俯仰保持模态控制律设计进行数值仿真对比,结果表明:无论从跟踪性能和控制信号性能来看,都以新方案为最优。