微型导弹纵向扰动抑制控制系统设计

为解决微型导弹所面临的扰动影响,同时充分继承工程经典线性频域设计方法,提出基于H_∞综合和等效输入扰动的扰动估计与抑制控制方法,应用于微型导弹纵向控制系统设计。该方法通过建立等效输入扰动系统解决非匹配扰动问题,采用H_∞优化将频域分析应用于扰动滤波器和复合控制器设计,以实现扰动估计与补偿,同时保证系统全局稳定性。通过时域及频域数值仿真,以及同扩张状态观测器控制方法和扰动观测器控制方法的拉偏对比分析充分验证了该方法的可行性和有效性。     

等效扰动的炮控系统非线性自适应补偿控制方法

坦克炮控系统内部存在摩擦、齿隙和参数漂移等多种非线性,严重影响了系统性能的发挥。基于“等效扰动”的思想,将系统的各种非线性环节等效为外部扰动,从而将复杂的非线性系统转化为带可测扰动的线性系统。在此基础上设计了基于扩张状态观测器的自适应模型跟随控制器,实现了炮控系统多种非线性的补偿控制,实验表明,这种控制方法能够有效地抑制非线性扰动的影响,改善系统性能,且易于工程实现。     

变负载变转速输入泵控马达调速系统

行车取力泵控马达发电系统可以改变现有装备车辆供电模式。针对泵控马达系统存在转速和外接负载扰动的问题,以输入变转速变负载变量泵-定量马达恒速控制系统为研究平台,建立系统的流量模型,确定了对转速和负载扰动的控制策略以及相应的前馈补偿系数,采用了PID闭环控制与前馈补偿相结合的复合控制方法。并通过Matlab的Simulink模块对建立系统的仿真模型,得到了系统在转速和负载扰动下的控制规律,结果表明控制系统在两种扰动下反应迅速,最后通过实验验证,马达输出转速能保持在较理想的状态,为行车取力发电系统实现提供了借鉴意义。     

摇摆作用下舰炮指向运动误差补偿分析

针对摇摆作用下舰炮射击诸元解算问题,将舰船横摇、纵摇、垂荡运动转换为舰炮系统串联运动链的虚拟关节变量,并根据静水—摇荡运动响应,构造舰炮指向误差模型.在此基础上,采用机构位姿精度建立舰炮指向补偿模型,基于目标方位及弹道方程给出舰炮射击诸元的摇摆补偿流程.仿真结果表明:舰炮串联系统的摇摆误差是不可完全补偿的,位姿误差补偿...     

坦克炮控伺服系统未知摩擦的自适应补偿控制

摩擦的存在导致坦克炮控系统出现低速爬行等现象,使系统性能变差。针对该系统,提出未知摩擦的自适应补偿控制。更具一般性的未知摩擦及系统的参数不确定性使得对摩擦的自适应补偿变的非常困难。在控制器设计中,通过精确估计摩擦及系统中的未知参数、观测摩擦内动态对其进行补偿,从而避免了由于简单地把摩擦看成外界扰动进行补偿所造成的系统性能的损失。同时全面考虑了系统的不确定性和外界扰动,使得控制器有较强的抗干扰性。     

舰船腐蚀电场建模及补偿最优解验证

基于等效偶极子法,从补偿偶极子长度、角度、大小三方面给出了任意角度的补偿偶极子场解析式,再利用电荷矢量叠加原理,建立了"腐蚀偶极子+补偿偶极子"电场模型。仿真以单轴桨船为例,先验证"腐蚀偶极子+补偿偶极子"电场模型的正确性,再进行补偿偶极子对舰船电场的影响验证,从而得出补偿最优解。模拟实验结果表明,补偿阳极在工程允许条件下距离补偿系统接船端最远处,且补偿系统平行于水平面和船体时补偿效果最优;在补偿最优条件下,理论上是可以抵消原舰船腐蚀电场的。     

移动卫星天线稳定伺服系统的设计与仿真

移动卫星天线稳定伺服系统在运动载体扰动下,能够扫描、精确对准并跟踪通信卫星,实现运动载体对星通信。卫星天线的柔性部件造成的低频机械谐振和系统较低的开环增益是稳定伺服系统设计的难点,因而,设计采用专家系统和串级PI调节器相结合的控制算法,同时使用陷波滤波器抑制低频谐振的影响。为了验证算法的可行性,实验运用MATLAB和dSPACE构成的实时仿真平台进行半实物仿真分析。仿真和实验结果表明:基于专家系统的串级PI控制器和陷波滤波器相结合的控制结构可以达到系统指标。     

软开关技术对双边LCCL谐振结构的 ICPT系统的影响

为研究软开关技术的应用对双边LCCL谐振结构的ICPT系统特性的影响,首先分析了双边LCCL谐振结构的工作原理,推导出了该结构下逆变器开关管关断电流的完整数学模型;然后,基于该模型设计了一种基于双边LCCL谐振结构的软开关实现方法,该方法通过对初级侧补偿电容的取值进行优化,可分别实现零电流关断(ZCS)或零电压开通(ZVS)两种类型的软开关;最后,仿真和实验验证了所提方法的正确性和可行性,并从功率因数、开关管通态损耗、元件应力和输出电流稳定性的角度对比了两种软开关参数下系统的特性。     

减摇鳍-减摇水舱综合减摇实验装置的研究

采用了减摇鳍-减摇水舱综合减摇的数学模型,对综合减摇数学模型在实验装置上的实现方法进行了分析。通过用软件模拟船舶横摇阻尼力矩的方法可以实现台架模拟船舶的横摇运动,通过对船舶-水舱系统数学模型的分析,可用近似二项式替代的方法来简化船舶-水舱系统数学模型,并通过仿真选出了较理想的近似参数值,使综合减摇数学模型在实验装置上的实现成为可能。通过对综合减摇理论数学模型和综合减摇实验装置模型的仿真分析,可以看出两者有较好的相似性,说明用文中综合减摇实验装置来模拟综合减摇系统的实现方法是可行的。     

地球扰动引力对弹道导弹命中精度影响的等效补偿理论

为消除地球扰动引力的影响、提高弹道导弹的命中精度,根据地球扰动引力对弹道导弹运动影响的特性与控制系统理论,建立不直接补偿地球扰动引力对导弹运动参数的影响却能满足命中精度要求的等效补偿理论。根据不同补偿方式与补偿量的特点,提出嵌入式、分步式、分段式等补偿模式,为补偿地球扰动引力对导弹运动的影响提供了一个通用框架和理论基础。     

风作用下缆船拖带非线性系统运动数值模拟

基于船舶操纵性运动方程和拖缆的三维动力学运动方程,提出了被拖点位置匹配的方法,建立了拖船—拖缆—被拖船系统的非线性整体拖带动力学模型.为了考察被拖船航向稳定性与横向稳性的关系以及风载荷作用的影响,被拖船采用水平面四自由度运动方程,并引入了风的作用力和力矩.拖船采用PD控制方法较真实地模拟了拖船航向改变的运动过程.对一个拖船—拖缆—被拖船系统(5 000 t的拖船和3 000 t的被拖船)在时域内进行了风作用下拖带运动的模拟.计算结果表明,风力增大拖带航向稳定性降低,拖带航向稳定是横向稳的必要条件.数值计算结果归纳出判别被拖带船航向稳定性的极坐标图,该极坐标图表明顶风航行较顺风具有较强拖带航向稳定能力,但是拖带航向稳定性区域很小,而顺风和顺斜风拖带比顶斜风具有更大的拖带航向稳定性区域.     

一种新型主动式波浪补偿系统的原理及数学建模

基于差动行星齿轮传动机构,提出了一种新型主动式波浪补偿系统。介绍了波浪补偿的系统组成,在分析差动行星轮系调速特性的基础上,阐述了波浪补偿系统的工作原理和补偿机制。根据波浪补偿的两个主要目的,按照从补给船吊装载荷到被补给船的整个工作过程,建立了波浪补偿系统的数学模型,为实现系统的计算机控制提供依据。     

有限水深Kelvin源格林函数及其导数的快速计算

应用线性船舶水动力学理论,将有限水深Kelvin移动兴波源格林函数分解成3部分:简单Rankine源集合、局部扰动项和波函数项。对各部分在亚临界和超临界航速时的快速计算分别作了讨论,其中对计算费时的局部扰动项采用了复数中的最陡下降积分法,加快了计算速度,进而引出各部分偏导数的计算。最后,比较了格林函数的差分值与偏导数值,计算了薄船兴波阻力与表面兴波,讨论了不同面元网格划分的收敛性,证实了亚临界、超临界航速兴波分别以横波、散波为主。     

船舶单自由度摇荡运动对遭遇频率散射的响应

针对船舶单自由度二阶摇荡运动动力学系统,就船舶速度变化引起遭遇频率改变问题建立了遭遇频率散射模式;采用傅立叶变换波浪力(矩)的波形,得到了遭遇频率散射后的功率谱,从理论上进一步阐明了船舶遭遇频率散射理论概念;采用数值模拟计算方法,计算了单自由度二阶摇荡运动,进一步验证了遭遇频率散射后出现不规则摇荡运动的现象,计算得到了遭遇频率散射强度与摇荡运动方差的关系.     

21世纪初舰船组合导航系统的发展趋势

介绍了舰船组合导航系统的结构、原理、功能,综述了舰船组合导航系统的现状,展望了在21世纪初的30年间舰船组合导航系统的发展趋势及一些相关的技术设想.     

舰载光电系统粗跟踪分析

针对舰载激光武器光电跟踪系统对精度要求很高的问题,对光电跟踪系统粗跟踪误差源进行了详细的分析。论述了舰载激光武器光电跟踪系统对目标的跟踪过程,探讨了影响光电跟踪系统粗跟踪性能的各种因素,最后分析了舰船运动对跟踪误差的影响。文中给出了舰载光电跟踪系统粗跟踪的主要误差源,并介绍了一种稳定舰载光电跟踪仪视轴的有效方法。     

基于非线性扩张状态观测器的直线电机PD控制

为了解决直线电机伺服系统跟踪速度与峰化现象之间的矛盾,设计一种基于非线性扩张状态观测器的比例微分(Proportion Differentiation,PD)控制器。将直线电机伺服系统中的未建模动态和外界干扰定义为总和扰动并扩充为系统新的状态变量,利用非线性扩张状态观测器(Non Linear Extended State Observer,NLESO)估计不可测量的直线电机动子速度以及总和扰动。利用NLESO和跟踪微分器TD的输出,基于动态补偿线性化思想设计了引入补偿量的PD控制器,并给出了闭环控制系统稳定性证明。在Googol公司的实验平台上,通过与两种基于LESO的PD控制器对比,验证了所设计的基于NLESO的PD控制器的可行性。实验结果表明,基于NLESO的PD控制器可使直线电机伺服系统具有跟踪速度快、跟踪精度高、峰化现象小、鲁棒性强的优点。     

舰船航迹控制系统运行检测平台的设计与实现

舰船航迹操舵控制系统运行检测平台用于陆基条件下检测舰船航速控制系统的性能.根据航迹控制系统的闭环工作特点,采用物理模拟与数学模拟相结合的设计方案,构造了舵机及舰船的仿真运动模型,设计了检测平台与航迹控制系统之间的物理接口.该检测平台功能符合国际电工委员会关于“航迹控制系统性能及其检测方法”的最新标准,目前已经在自动舵研...     

随机共振技术在微弱舰船轴频电场信号检测中的应用

针对在强背景噪声中检测微弱舰船轴频电场信号的问题,提出了基于随机共振技术的检测方法.首先,介绍了随机共振利用噪声增强信号能量从而提高信噪比的基本原理,并在此基础上给出了利用随机共振检测微弱周期信号的模型.然后,将低信噪比的船模轴频电场测量数据输入到检测模型并对输出信号作功率谱分析,结果表明:随机共振技术能十分有效地从复杂背景噪声中检测出微弱舰船轴频电场信号,在微弱信号处理领域相比传统方法具有很大的优势.最后,结合检测实例,初步分析了系统参数对随机共振系统输出信号频谱分布的影响,为随机共振技术的进一步工程应用打下了良好的基础.