有连续推力控制的卫星轨道确定算法

连续推力轨道控制跟踪过程,观测量中包含推力加速度信息,反映轨道机动过程中卫星动力学的模型误差。以跟踪和精确定位空间机动目标为目的,给出基于地面雷达观测,实时估计推力加速度,修正卫星动力学模型的轨道确定算法。建立连续推力控制过程变质量动力学模型,给出常推力变加速度满足的运动学微分方程;建立变加速度估计系统状态方程和扩展卡尔曼滤波轨道确定算法;并给出连续推力控制过程中卫星运动状态关于变加速度的变分运动方程。实际飞行控制中应用表明,通过离散观测数据,实时估计连续推力变加速度,解决连续推力过程轨道精确确定问题是可行的。     

PWPF调节器在空间拦截器侧力控制中的应用

本文介绍了PWPF调节器(pulse-width pulse-frequency modulator)的工作原理,分析了它的工作特性,并针对拦截器末制导中侧力控制的变推力的要求,对具有常推力轨控发动机的大气层外小型拦截器,通过PWPF调节器对常推力发动机的工作状态的调制,构造出比例导引制导律所要求的“数字变推力”.     

极点配置

本章分述三个主要问题:(1)系统设计中极点-零点配置的使用——它们对动态响应的影响;(2)使用根轨迹法和状态反馈或输出反馈控制器设计单输入单输出系统;(3)用输出反馈控制器(固定控制器、动态控制器和比例 积分控制器)在多变量系统中实现极点配置。在(3)中主要介绍最简单的单位秩控制器及极点配置,对于无约束秩控制器以及零点配置问题也将作某些解释。     

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。     

T-S模糊系统输出直接反馈控制器设计

讨论了T-S模糊系统输出直接反馈控制器的稳定性分析和设计方法。为了减小稳定性分析的保守性和难度,充分利用模糊规则前件变量模糊隶属度函数的结构信息,对前件变量采用标准模糊分划的T-S模糊系统输出直接反馈控制器进行了研究,获得了稳定性条件。在稳定性分析的基础上,采用平行分布补偿法(PDC)和线性矩阵不等式方法(LMI),研究了输出直接反馈控制器的设计。通过对一个非线性质量块-弹簧-阻尼器系统输出反馈控制器的设计和计算机仿真,验证了方法的有效性。     

基于卡尔曼滤波的多滑模面电动舵机控制

针对导弹用力矩电机的位置反馈控制,提出一种采用多滑模面自适应变结构控制法,采用卡尔曼滤波器估计状态,消除测量噪声,降低输出抖动,对多滑模面控制率的稳定与收敛性进行适当证明,通过仿真验证算法的有效性。     

最优控制拦截与微分对策拦截的导弹制导律比较

本文以脱靶量作为优化判据,用最优控制和微分对策论推导空对空导弹制导律。假设目标弹体/自动驾驶仪响应是理想的,导弹具有理想的和一阶的两种响应。就一阶导弹响应而言,在微分对策公式中,目标常造成非零的脱靶量。而对于所有其它考虑到的公式,具有能促成导弹无脱靶的状态。在这些情况中,可用一种辅助性能指标(即控制能量)去指定唯一的控制。本文用两个模拟方案估计制导律:一种是在靠近内发射界发射的导弹,另一种是在靠近外发射界发射的导弹。微分对策制导律比最优控制律对当时目标加速度估算误差不敏感。对于外发射界方案,用理想导弹响应的制导律较好;而对于内发射界方案,用一阶导弹响应的制导律能得到较小的脱靶量。     

变结构自适应制导规律研究

由于变结构控制的滑动模态具有完全的自适应 ,不必全面研究系统的各种摄动及外干扰 ,而只需要根据高速度大机动目标的特点 :一个是机动 ,一个是高速 (包括速度变化 ) ,对两者实现自适应 ,把各种干扰及偏差的影响归入有关增益系数上加以考虑 ,在选择增益系数上进行了深入的研究。应用变结构自适应控制理论 ,推导出一种适用于导弹拦截高速度大机动运动目标的空间制导规律 ,该制导规律能将系统引向滑动面 ,并保持在滑动面上运动。因此将它应用于导弹跟踪标准优化弹道 ,经导弹拦截目标弹道数字仿真 ,取得了良好的结果。     

飞机舵机电动加载系统多余力矩抑制方法

针对飞机舵机电动加载系统存在多余力矩干扰的问题,提出了以改进型基于信度分配的小脑模型关节控制器为前馈控制,以增量式比例积分微分(proportion integral derivative,PID)为反馈控制的复合控制策略。在前馈控制器中,结合变刚度金属——橡胶缓冲弹簧、力矩测速反馈及梯度加载法,采用基于Sigmoid函数变平衡学习常数的权值调整算法,设计三维参考输入型神经网络结构。在反馈控制器中,采用增量式PID控制解决积分项溢出问题,同时为神经网络提供训练学习样本,最后通过理论分析证明改进算法的收敛特性及闭环系统的稳定性。仿真结果表明,该方法提高了系统的加载精度及在线实时控制能力,在一定程度上抑制了多余力矩干扰。     

基于神经网络的一类非线性系统的变结构控制

在已知名义系统的基础上 ,将小脑关节模型控制器 (CMAC)神经网络用于一类状态反馈可线性化的多输入多输出连续时间非线性系统的变结构控制中。利用自适应技术估计了估计误差的大小 ,减小了系统的不确定性 ,并利用模糊控制技术调整了变结构增益 ,改善了系统的性能。在很弱的假设条件下 ,应用Lyapunov稳定性定理证明了闭环系统内的所有信号为均匀最终有界。算法在导弹控制系统中的应用进一步证明了本文方法的有效性。     

支持向量机在导弹动力系统推力预测中的应用

应用改进型支持向量回归算法ν-SVR,研究了导弹动力系统推力预测问题,讨论了不同核函数和惩罚因子对推力预测的影响。发现选用多层感知器核函数和适当的惩罚因子时,得到的预测模型稳定性好,并且训练时间和预测误差相对较小;同时与BP神经网络模型进行了对比研究,仿真结果表明,支持向量机能够更好地预测发动机推力,是一种研究小样本情况下推力预测的有效方法。     

潜地弹道式导弹射程控制问题的研究

潜地弹道式导弹末级取消推力终止系统后,给射程控制提出了新的课题。由于主动段终端参数的偏差对射程的影响很大,在天推力终止系统的条件下,导弹只能依靠变弹道飞行来完成射程的控制。本文通过对主动段方程及椭圆弹道的分析,从理论上提出了飞行程序中的“等射程段”概念,并且给出了实现“等射程段”的途径,初步解决了潜地弹道式导弹无推力终止系统的射程控制问题。     

基于系统动力学的供应链稳定性研究

为了提高供应链系统的稳定性,基于系统动力学方法建立了具有两种典型延迟模式(一阶指数延迟和纯时间延迟)的二级供应链系统模型,并定义了供应链稳定性概念及判据。通过对模型进行仿真,得到了不同含义下供应链系统的稳定边界,统一了不同研究方法的结论。结果表明,供应链的稳定性主要取决于系统的反馈控制结构,决策者主观偏好与外部环境必须通过反馈控制结构才能影响系统稳定性,加强信息共享有利于提高系统稳定性并削弱牛鞭效应。     

导弹协同作战四维制导与控制一体化设计方法

为了使导弹能够在指定的时间跟踪理想轨迹到达指定点,从而满足多导弹协同突防和攻击的要求,提出一种鲁棒四维精确制导控制一体化设计方法。将导弹6自由度非线性模型进行简化,得到导弹四维精确制导与控制一体化设计模型。利用导弹质心与姿态运动固有的时标分离特性,设计了具有内外两回路结构的鲁棒控制器。将建模误差、参数摄动及外部干扰视作连续有界扰动,外回路基于自适应滑模控制理论设计了控制器,从而产生推力、攻角和侧滑角指令;内回路将扰动观测器技术和动态面控制理论相结合,得到了能够控制导弹准确跟踪外回路指令的执行机构偏转角。基于李雅普诺夫稳定性理论,严格证明了内外回路的稳定性,并分析了控制精度与控制器参数之间的关系。最后,将控制方法应用于导弹6自由度非线性数值仿真模型,仿真结果验证了所设计的四维鲁棒精确制导控制方法的有效性。     

生猪价格波动特征及影响事件的混合分析模型与实证

探索生猪价格波动特征,特别是把握其内在波动规律、研究外部事件对其产生的影响,对于规避生猪养殖风险, 促进生猪产业的健康发展有着重要意义.在分析生猪产业规律的基础上,提出了生猪价格波动特征及影响事件的混合分析模型. 利用经验模态分解算法(EMD)对我国生猪价格进行多尺度特征分解,并对各个特征模态进行统计分析,把握生猪价格波动规律; 采用ISCC、Chow检验等结构变点分析算法对各个特征模态进行结构变点检验,将结构变点检验结果与生猪产业重要外部事件进行对比, 总结各类外部事件对生猪价格各模态特征的影响.采用全国畜牧总站等机构收集的2000年1月-2009年5月我国生猪价格数据作为样本进行实证分析, 研究结果表明我国生猪价格主要由长期趋势模态、17个月为尺度的经济周期模态、51个月为尺度的养殖周期模态, 以及短期自调周期模态等四个模态构成,其中长期趋势模态和经济周期模态为主要模态. 生猪疫情、自然灾害、政府宏观调控等外部事件只对我国生猪价格的养殖周期模态与短期自调周期模态有影响, 而对长期趋势模态、经济周期模态影响不大.     

基于非奇异Terminal滑模的导弹末制导律研究

结合导弹拦截的精确末制导问题,提出了一种基于非奇异Terminal滑模的鲁棒末制导设计方法。基于Terminal滑模控制中滑模面上的跟踪误差能够在有限时间内收敛到零的思想,在末制导滑模中引入非线性项,代替传统线性变结构滑动模态的设计,同时将目标的机动加速度视为已知的有界扰动,并实时对极值进行自适应估计,推导出一种非奇异Terminal滑模制导律(TSMG)。导弹在TSMG制导律的导引下,弹目视线角速度可以快速收敛,从而保证导弹有很高的命中精度。仿真结果表明非奇异Terminal滑模制导律设计的有效性。     

BTT导弹分块模型组合非线性控制器设计与仿真

提出了基于导弹非线性分块模型的组合控制方法。对于弹道倾角和弹道偏角采用动态反馈,以及对非仿射型非线性系统的处理方法,保证跟踪误差收敛。姿态角、角速度层的控制,充分考虑了导弹气动参数不确定性和未建模动态、控制量输入的不确定性。对于不确定性采用自适应反演(backstepping)变结构控制方法。对BTT导弹6DOF非线性模型的仿真结果显示了本文方法的有效性。     

二阶系统模糊变结构控制器设计及稳定性分析

采用滑模变结构控制时不可避免会产生抖振问题,尤其是对于那些变参数及具有不可测量持续扰动的系统,通过常规方法难以克服抖振对系统控制性能带来的不利影响。为此将模糊控制与滑模变结构控制相结合,设计了一种模糊变结控制器,既保持了变结构控制的鲁棒性及快速性,又能较好地消除抖振现象,并利用描述函数法分析了该控制系统的稳定性。最后通过一个具体的导弹变系数二阶控制系统的应用实例验证了该控制器的性能。     

滞后广义系统的变结构控制

运用变结构控制方法,研究了控制具滞后和控制不具滞后的滞后广义系统,对这两类滞后广义系统,利用滞后积分来选取切换流形,设计变结构控制率.分析了切换流形上其滑动模态区的存在性.利用广义Lyapunov泛函分析了其闭环系统的稳定性,给出了其闭环系统渐近稳定的充分条件.为了说明文中定理的可行性,给出了一个数值实例.通过该例子,可看出其变结构控制器设计与无滞后的广义系统和古典系统的变结构控制器的设计不同.     

空空导弹控制系统鲁棒动态逆设计

将导弹动力学分离为快变状态动力学子系统和慢变状态动力学子系统,分别进行非线性动态逆控制设计。应用基于李雅普诺夫稳定性的鲁棒控制方法,设计出期望的慢变动力学和快变动力学,以保证动态逆控制系统对气动系数摄动的鲁棒稳定性。给出了通过构造动态反插值表,由力矩系数指令反解舵偏角指令的反插值方法。动态逆方法所需要的速度指令、滚动角指令及其一、二阶导数通过滤波器得到。对过载回路的稳定性问题和跟踪误差进行了定性分析,给出了过载回路的无静差设计方案,作为对动态逆的补充设计。给出了导弹控制系统六自由度数学仿真结果。