导弹滚转自动驾驶仪设计与仿真

基于 STT(侧滑转弯)控制方式的导弹在飞行过程中,滚转通道自动驾驶仪主要起到稳定弹体(使导弹滚转角为0°左右)、防止俯仰通道与偏航通道耦合的作用,滚转通道稳定能力的好坏直接决定了导弹制导控制的效果.本文中,设计了基于变结构控制理论的导弹滚转自动驾驶仪,针对变结构控制经常存在的抖振现象进行分析并去抖,取得了良好效果.最后与常规 PID控制方式的滚转稳定驾驶仪进行了对比分析     

反舰导弹过载控制系统攻角观测器设计

为了对未知反舰导弹攻角信号进行估计,在反舰导弹非线性运动模型的基础上,设计了一种攻角观测器。利用Lyapunov稳定性定理分析了攻角观测器的收敛能力,采用输出重定义技术解决了过载输出的非最小相位问题。采用滑模控制方法设计了导弹过载控制系统中的控制器,保证了系统输出量的跟踪误差收敛到0。以某型超声速反舰导弹为研究对象进行了仿真分析。仿真结果表明,所设计的攻角观测器输出量在0.02 s后与实际攻角基本一致。     

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。     

非圆截面导弹BTT控制奇异性研究

针对目前非圆截面导弹BTT控制常用的反正切函数(arctan)制导指令转换算法易导致滚转角指令出现跳变的现象,建立了BTT控制指令生成与转换模型,借助偏导数和等高线的方法对BTT控制奇异性进行了深入分析,阐明了BTT控制奇异性产生的基本原因,提出了一种通过划分控制区域的奇异性控制策略.结果表明,通过在奇异控制区域采用滚转角指令平滑算法可有效消除BTT控制奇异性的影响,保证了系统的控制精度.最后通过数学仿真验证了控制策略的可行性.     

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.      

考虑弹体动态性能补偿的BTT导弹运动学解耦设计

BTT导弹存在较强的运动学耦合,工程上直接引入角速率补偿的解耦结果并不理想。考虑到弹体动态性能对控制系统的影响,通过引入微分积分形式的解耦支路补偿弹体动态特性,对BTT导弹自动驾驶仪进行运动学解耦设计,并通过仿真算例验证了解耦设计的正确性,最后进行拉偏仿真对其鲁棒性进行评估,证明其有效性。     

基于LMI的小灵巧炸弹鲁棒H_∞混合灵敏度BTT控制器设计

考虑小灵巧炸弹(SSB)倾斜转弯(BTT)控制器设计问题,以工程应用为目标,取易于测量的量作为状态变量,建立了SSB全状态可测量BTT弹体模型。按照俯仰/偏航通道和滚转通道,取标准弹道上的1个点建立标称模型,其他6个点建立摄动模型,采用双回路控制方法分别设计了BTT控制器。内回路应用线性二次调节器理论,以降低模型不确定性;外回路基于线性矩阵不等式鲁棒H∞混合灵敏度控制理论,抑制有界摄动和干扰。仿真结果表明,设计的控制器具有期望的动态性和稳定性,能够满足SSB控制要求。     

BTT导弹俯仰/偏航通道变结构控制系统设计

由于BTT导弹在控制过程中需要操纵导弹绕纵轴高速旋转,导弹滚动对俯仰/偏航通道控制系统的影响及俯仰/偏航通道之间的耦合已经不能忽略。同时由于导弹气动的强烈摄动,采用经典控制理论设计的俯仰/偏航控制系统已经难以满足BTT控制技术的需要。针对此类问题,采用模型参考变结构控制理论(MRVSC)设计BTT导弹俯仰/偏航通道耦合控制系统,并进行六自由度仿真对控制系统进行验证。仿真结果表明,MRVSC控制系统在通道耦合和参数强烈变化的情况下能够满足控制要求。     

制导炮弹姿态非线性模型预测控制仿真分析

为实现对某制导炮弹攻角、侧滑角和速度倾斜角指令的快速跟踪控制,应用具有解析控制律的非线性模型预测控制方法设计其控制器.将制导炮弹控制器分成内、外两个回路来设计,通过外回路控制器将攻角、侧滑角和速度倾斜角指令转成弹体角速度指令,再由内回路控制器转成舵偏角指令.仿真分析了非线性模型预测控制参数(控制阶数和预测时域)对制导炮弹控制器的影响,得到其对控制效果影响的定性规律.仿真结果表明,合理选取控制阶数和预测时域组合,可使该控制器具有良好的控制效果,系统控制响应快,基本实现无差控制.     

滑翔增程弹制导与控制系统设计

为控制滑翔增程弹精确跟踪方案弹道及提高落点精度,设计了制导控制系统。基于高度控制原理,设计了鲁棒变结构控制器,实现弹体对方案弹道的精确跟踪;为提高落点精度,在炮弹跟踪方案弹道靠近目标点的时候,采用比例寻的导引律来引导炮弹向落点逼近。根据力矩平衡假设和重力作用,将过载指令转换为舵面偏角指令,设计了开环自动驾驶仪,并采用相位超前角来降低舵系统跟踪误差。六自由度仿真表明,所设计的制导控制方案能够引导制导炮弹跟踪方案弹道,且终端落点误差小于1 m,满足制导控制系统要求。     

泵控马达调速液压系统的建模与仿真

论述了变量泵控马达调速回路的基本原理,在对回路系统进行了一定的假设等效和忽略一些对结果影响较小因素的基础上,对某一变量泵控马达系统进行了分析和参数选择,建立了其液压系统数学模型,利用Matlab／Simulink对回路进行仿真分析,分别得到系统在有无PID控制、加载时间、载荷大小对系统响应的影响,仿真结果表明,系统在PID控制下,负载力矩不为零时,在同一时刻加上不同的负载,系统响应的超调量和调整时间均随着负载的增加而增加;PID控制器具有消除系统响应的稳态误差的作用,能够使系统抗负载扰动的性能提高。     

三相PWM逆变器鲁棒重复控制策略

为了提高三相CVCF PWM逆变器波形的控制性能(同时具有动态响应快、稳定误差小和鲁棒性好等优点),提出了鲁棒重复控制策略.首先采用鲁棒控制理论对两类不确定建模;然后引进一个虚拟的复不确定△k代替重复控制器中的长延迟环节z -N+m,将重复控制器集成到鲁棒反馈控制器设计之中形成鲁棒重复控制方案.实验结果表明,采用鲁棒重...     

AFS/DYC协调控制的分布式驱动电动汽车稳定性控制

为进一步提高分布式驱动电动汽车行驶过程中的稳定性,提出主动前轮转向(AFS)和直接横摆力矩控制(DYC)协调控制策略.为提高车辆稳态行驶时转向能力,设计基于滑模控制(SMC)的前轮主动转向控制器实时修正前轮转角;以维持车辆工作在稳态工作区为控制目标,设计基于模型预测控制(MPC)的车辆稳定性控制器,通过设定的分配规则按轴荷比等比例分配各轮驱/制动力矩.利用相平面法作为判定依据自适应分配各控制器权重,实现控制器之间的切换.在连续转向工况下,对控制算法进行仿真验证.结果表明:在相同转角输入下,相较于无控车辆,受控状态下车辆的横摆稳定性能提高了16%,行驶状态得到了改善.     

基于输入整形的桥式起重机组合滑模控制

考虑桥式起重机载荷的垂直运动速度,提出一种新的基于输入整形的组合滑模控制方法。结合输入整形前馈控制和滑模反馈控制的优点,设计组合滑模控制器控制小车位移和负载摆角,利用输入整形进一步抑制负载的残留振荡,采用Lyapunov方法证明了系统的稳定性,实现了起重机小车的精确定位和负载的消摆,对外部干扰具有很强的鲁棒性,控制性能得到了改善。仿真结果表明了方案的有效性和可行性。     

BTT导弹自适应模糊基函数网络控制

研究自适应模糊基函数网络在复杂的BTT导弹控制中的应用. 应用模糊基函数网络的非线性拟合特性逼近一类非线性系统的理想控制律,引入自适应律,保证闭环系统具有较好的鲁棒稳定性能和抗干扰性能. 根据Lyapunov稳定性定理,证明了所提出的方法能保证相应的非线性控制系统是渐近稳定的,系统的跟踪误差将收敛到零. 将提出的方法应用于BTT导弹,仿真结果验证了这一设计方法的有效性.     

Intelligent Scheduling Controller Design for Networked Control Systems Based on Estimation of Distribution Algorithm

The use of communication networks in control loops has gained increasing attention in recent years due to its advantages and flexible applications. The network quality-of-service （QoS） in those socalled networked control systems always fluctuates due to changes of the traffic load and available network resources, This paper presents an intelligent scheduling controller design approach for a class of NCSs to handle network QoS variations, The sampling period and control parameters in the controller are simultaneously scheduled to compensate for the network QoS variations. The estimation of distribution algorithm is used to optimize the sampling period and control parameters for better performance. Compared with existing networked control methods, the controller has better ability to compensate for the network QoS variations and to balance network loads. Simulation results show that the plant setting time with the intelligent scheduling controller is reduced by about 64.0% for the medium network load and 49.1% for high network load and demonstrate the effectiveness of the proposed approaches.     

LCL并网逆变器二自由度PID单电流有源阻尼方法

提出了一种LCL并网逆变器二自由度比例积分微分(two degrees-of-freedom PID control,2DOF-PID)单电流反馈有源阻尼控制策略,其由比例积分(PI)环节和不完全微分环节两部分构成.比例积分环节控制并网电流高质量接入电网;不完全微分环节增强LCL逆变器的阻尼系数,有效抑制系统与电网形成的谐振尖峰,提高系统可靠性与稳定性,并改善系统的动态响应速度.该方法不用增加电压和电流传感器,系统成本低.建立了2DOF-PID控制系统的传递函数,分析了系统的稳定裕度与动态特性,选取了合适的控制参数,构建了系统仿真模型和实验平台.仿真与实验结果表明:2DOF-PID控制的LCL并网逆变器的满载并网电流畸变率仅为2.2%,远低于国家标准(GB/T 30427-2013)的要求;当系统从半载跳变到满载时,系统超调量低于9%,响应速度比其他方法更快.     

基于权系数法的功率和载荷协同控制策略

针对大型风机在高风速区由风剪切效应引起的输出功率波动和叶轮不平衡载荷,从功率和载荷两个维度出发,以NREL公司的5MW陆基风机为对象,提出一种基于权系数法的功率和载荷双目标协同的独立变桨控制策略。首先,以遗传算法优化的PID作为主控制器,通过风轮转速反馈得到统一变桨距角;其次,根据方位角反馈得到各桨叶的动态权系数,以此调整各桨叶的桨距角;最后,将叶根挥舞力矩反馈给模糊PID控制器得到载荷影响下的桨距角微调量,并对桨距角进行修正。通过FAST和Matlab/Simulink平台联合仿真,将所提控制策略与统一变桨距控制和独立变桨PI控制对比分析。结果表明,所提控制策略能有效地将输出功率稳定在额定功率附近,并且对于降低风轮不平衡载荷具有显著效果。