导弹编队飞行控制方法研究

为实现多导弹协同作战时的编队飞行,基于滑模变结构、自适应及非线性动态逆控制理论研究了导弹编队飞行控制方法. 在领弹的速度、加速度以及从弹的速度未知的前提下,将领弹与从弹的相对速度以及领弹的加速度视为可估计的有界不确定量,基于滑模变结构控制理论提出一种仅需弹间相对位置和相对速度信息的鲁棒编队控制律. 采用边界层法消除了系统的抖颤现象,并根据编队稳态误差的要求分析了边界层厚度的设置方法. 运用奇异摄动理论将导弹非线性动力学系统划分为3个快慢变化不同的子系统,考虑系统所受的外部干扰并将其视作有界不确定量引入慢变子系统中,基于自适应变结构控制和非线性动态逆控制理论,设计了具有鲁棒性的导弹编队自动驾驶仪. 仿真结果表明,导弹编队自动驾驶仪能够准确跟踪编队控制指令,实现多导弹的编队飞行.      

双通道控制旋转导弹自动驾驶仪回路的数学变换及其耦合性分析

根据双通道控制旋转导弹的特点,通过旋转变换,将弹体坐标系下的自动驾驶仪回路变换到准弹体坐标系下,并比较了与倾斜稳定导弹标准自动驾驶仪的区别. 旋转变换后自动驾驶仪的弹体环节和舵机环节的模型均发生变化. 旋转导弹自动驾驶仪回路存在运动耦合、控制耦合以及加速度计不在质心时引起的耦合. 研究结果表明,在自动驾驶仪设计中需要进行解耦,以减小交连的影响.     

混合型BTT/STT大攻角导弹自动驾驶仪设计

为了尽可能提高导弹机动能力,提出了"大过载采用BTT(bank-to-turn)控制,小过载采用STT(skid-to-turn)控制"的设计原则,由BTT/STT决策模块和双回路控制器组成混合型BTT/STT大攻角导弹自动驾驶仪。采用攻角控制替代了传统的过载控制,推导出将过载指令转换为对应STT(或BTT)控制方法的攻角、侧滑角和滚转角指令的BTT/STT决策算法,由角度变化的长周期运动和转动角速度变化的短周期运动组成一个双回路控制器。针对Backstepping设计方法适合于级联系统稳定控制的特点,采用直接构造Backstepping法来设计双回路控制器。仿真结果表明:该大攻角自动驾驶仪能够满足近距格斗导弹的技术要求。     

滚转弹体制下寻的制导系统研究

目的 将寻的制导应用于自旋的反坦克导弹。方法 进行可行性分析、导引头回路分析、自动驾驶仪优化设计等工作,提出一种新的目标函数选取方法,并研究对滚转导弹进行控制的具体实现方法。结果 把以上分析和设计应用于某型滚转反坦克导弹上,仿真结果表明设计满足预期的技术要求。结论 寻的制导可以应用在滚转反坦克导弹上。     

基于模糊PID的自动驾驶仪设计

由于导弹在飞行过程中弹体参数变化剧烈,针对某型导弹,本文采用在传统控制PID控制器基础上以导弹偏航通道为例设计模糊PID控制器导弹自动驾驶仪,利用MATLAB进行仿真,对控制效果进行了详细的分析。仿真结果表明模糊PID控制器不依赖于系统模型,在响应速度、稳态精度及对干扰的抑制能力等方面均优于传统PID,所设计的自动驾驶仪具有良好的飞行品质和较高的精度,同时也具有更强的鲁樟性。     

双通道控制旋转导弹自动驾驶仪解耦控制研究

为消除旋转导弹自旋所带来的纵向与侧向运动的交叉耦合,进行了双通道控制旋转导弹自动驾驶仪回路解耦控制研究.对自动驾驶仪回路的耦合进行分析发现,旋转导弹自动驾驶仪回路存在运动耦合、控制耦合以及加速度表不在质心引起的耦合.分析结果表明了解耦的必要性.利用前馈补偿法实现了自动驾驶仪回路的解耦控制,并进行了仿真,结果验证了解耦方法的可行性.     

空空导弹分数阶三回路自动驾驶仪的分析与参数优化

针对空空导弹飞航控制系统中存在弹体强非线性、参数不确定等问题,在对传统三回路自动驾驶仪进行分析的基础上,提出了空空导弹分数阶三回路自动驾驶仪.深入分析了分数阶三回路自动驾驶仪的各个回路特点,并比较了与传统三回路自动驾驶仪的区别.引入了基于时间绝对误差积分(ITAE)规则的遗传算法(GA),对三回路自动驾驶仪的参数进行寻优,从而实现对空空导弹的最优三回路控制.通过对两种三回路自动驾驶仪的仿真实验,对比研究了两种自动驾驶仪的时域和频域响应特性.研究结果表明,在相同的参数优化方法下,空空导弹分数阶三回路自动驾驶仪具有与传统三回路自动驾驶仪相当的结构,但时域响应更快,频域稳定裕度更大,因而更适用于空空导弹的飞航控制.     

一种单通道旋转导弹自动驾驶仪设计方法

为了设计单通道旋转导弹的自动驾驶仪,给出了弹体坐标系下的自动驾驶仪结构,通过旋转变换,将弹体坐标系下的自动驾驶仪回路变换到准弹体坐标系下,并进行了简化,在准弹体坐标系下设计了自动驾驶仪,准弹体坐标系下的自动驾驶仪回路存在耦合,为了消除旋转导弹自旋带来的纵向与侧向运动的交叉耦合,利用串联补偿法实现了自动驾驶仪回路的解耦控制.仿真结果验证了该设计方法的可行性.     

概率神经网络在导弹自动驾驶仪故障诊断中的应用

首先分析基于PNN网络进行某型导弹自动驾驶仪故障诊断的可行性,并研究诊断方法的思路和建立故障诊断网络的过程。然后建立自动驾驶仪I通道故障诊断的PNN网络,并进行诊断仿真。仿真结果表明,建立的故障诊断PNN网络具有较高的故障诊断正确率,诊断效果要优于BP神经网络,满足用于导弹自动驾驶仪故障诊断的要求。     

可控滚转舵系统滚转控制研究

为解决电动舵机在旋转导弹上的应用,通过分析对滚转导弹的控制,电动舵机系统相对于气动舵机系统的优势及其应用限制因素,提出一类可应用于滚转导弹控制的可控滚转舵执行机构.分析了系统的工作原理,应用动力学和运动学方法,建立了基于此滚转机构的导弹的滚转控制系统的数学模型,模型中引入了弹体的滚转角速度,舵体滚转角反馈外回路和舵体滚转角速度反馈内回路.数学模型的建立为后续滚转控制器及控制系统的设计奠定了理论基础.     

基于μ综合方法的空空导弹鲁棒驾驶仪设计

为了提高导弹驾驶仪的鲁棒性能,采用μ综合方法设计了算例空空导弹三通道的控制律.设计过程中考虑了控制对象的参数不确定性、未建模动态特性、外部扰动和通道间耦合等因素,解决了经典控制方法只能进行鲁棒性验证的问题.相对于其他鲁棒控制方法,μ综合方法还可以同时针对鲁棒稳定性和鲁棒性能进行设计.仿真结果表明,μ综合驾驶仪满足各项性能指标,具有良好的鲁棒性能.     

船舶航向非线性迭代滑模变结构PID控制

针对一类不确定非线性受扰动系统,提出非线性迭代滑模变结构PID控制方法.通过对系统输出迭代设计非线性滑模函数,并引入传统PID控制,综合了滑模变结构控制与PID控制的鲁棒性强的特点,避免了传统PID控制积分引起的超调以及变结构控制的抖振问题.设计了船舶航向控制器.仿真结果表明,非线性迭代滑模变结构PID控制下的系统阶跃响应超调明显减小,定常干扰下的静态误差得到消除,稳定时间明显缩短并可通过设计参数调节,表明控制算法具有强鲁棒性.     

BTT控制回路匹配性对制导脱靶量影响研究

针对BTT导弹俯仰及滚转通道驾驶仪不同速度匹配关系对制导回路脱靶量的影响问题,以BTT-90逻辑及比例导引律为基础,通过对控制回路的合理简化及对BTT指令转换和运动学关系的非线性建模,构建了体现BTT控制特性的比例导引制导原理模型. 以初始速度指向偏差及目标常值机动分别表征对静止及运动目标攻击条件,分析了在不同末导时间下俯仰-滚转通道快速性及其匹配关系对制导脱靶量的影响. 分析结果表明,BTT用于末制导时,俯仰与滚转驾驶仪之间相对更慢的回路决定了整个控制系统等效响应速度;制导回路脱靶量收敛至0的必要条件是末导时间大于10倍控制系统动力学时间常数;提高滚转回路响应速度并使之快于俯仰回路,是保证制导脱靶量的关键;在相同可用加速度和俯仰回路响应速度条件下,仅当滚转通道速度为俯仰的5倍时,BTT制导脱靶量才接近于STT.      

三回路自动驾驶仪特点分析

对三回路自动驾驶仪的工作原理及特点进行了分析. 研究表明,这种驾驶仪的内回路是姿态驾驶仪,可以对静不稳定导弹进行稳定,闭环稳态传递系数不受气动参数变化的影响,驾驶仪输出对舵机零位误差不敏感,系统响应速度较带积分校正的过载驾驶仪快,且三回路驾驶仪比标准驾驶仪对噪声有较强的滤波能力.