弹性高超声速飞行器自适应极点配置控制

本文针对乘波体外形的高超声速飞行器存在的结构/推进/气动强耦合特性,利用鲁棒极点配置方法设计了自适应控制器,实现了对高超声速飞行器的速度和高度指令跟踪控制。控制器采用了Proportional-Integral-Filter(PIF)结构,该结构的控制器不仅能够使系统具备良好的稳态特性而且能够对控制信号进行滤波平滑,从而能够有效地抑制高超声速飞行器的弹性振动对控制系统的影响。基于弹性高超声速飞行器模型CSUAL_GHV,分别采用自适应鲁棒极点配置控制方法和自适应非鲁棒极点配置控制方法进行了数值仿真。结果表明,与非鲁棒极点配置控制方法相比,采用自适应鲁棒极点配置控制方法的控制系统不仅使飞行器能够很快地跟踪上速度和高度指令,跟踪误差小于1%,而且高超声速飞行器的弹性振动也得到了有效地抑制。飞行器在整个飞行过程中的飞行攻角均处于±2°范围内,满足超燃冲压发动机的工作要求。     

惯导系统极区导航性能仿真分析

极地地区具有纬度高、经线收敛快、存在极点等特点,对惯导系统的测量元件规格要求、数学计算和导航性能产生了较大影响。对此,首先研究了惯导系统导航算法在极区工作存在的问题,然后通过惯导系统静基座误差分析和数字仿真,分析了惯导系统极区导航性能。研究表明:在高纬地区,纬度越高,惯导系统航向与速度误差越大;在近极点区域,惯导系统会出现计算奇异值问题,且各导航参数系统误差均很大,导致丧失导航性能。     

欠驱动无人艇自适应滑模航迹跟踪控制

为便于航迹跟踪控制器设计和分析,引入坐标变换,建立典型的欠驱动无人艇数学模型;建立以航迹上自由点为原点的Serret-Frenet坐标系,实现对航迹跟踪误差变量的描述;通过将航迹参数的更新律作为一附加控制输入,实现了无人艇航迹跟踪控制系统由欠驱动向全驱动控制的转变,并利用改进视线导引算法实现了对无人艇位置的跟踪控制;考虑海流等外界扰动的影响,采用滑模自适应技术分别设计了无人艇航向和航速控制算法,实现了对航向角、纵向速度跟踪误差的镇定;基于李雅普诺夫理论和级联系统理论证明了航迹跟踪控制系统的一致半全局指数和一致全局渐进稳定性。仿真结果表明:所提出的控制算法可在一定程度上处理海流等外界扰动,跟踪效果良好,并且克服了角速度持续激励问题,能够同时实现对直线和曲线航迹的跟踪。     

卡尔曼滤波补偿在潜载光电跟瞄中的应用

为了提高潜载光电设备的跟踪精度,提出了一种针对扰动误差进行补偿的前馈控制策略,主要方法分为3步:将大地坐标系转化为甲板坐标系;利用Singer模型的卡尔曼滤波对经过变换的光轴坐标系下的扰动量进行滤波;将滤波后的速度反馈到速度回路上,再结合脱靶量信息构成完整的速度环控制.仿真表明,在未加入补偿算法之前粗跟踪最大误差为0.004 rad,加入反馈之后最大误差为0.0018 rad,说明采用的方法能够有效减小跟踪误差.     

后勤保障中的极点和弹性的量化分析

后勤保障中的极点是指后勤保障能力在达到最高限度发挥时所能达到的一个点,在实际战斗后勤保障中,就是所能保障的最大战斗规模或最大保障距离,或最长保障时间等。极点原理运用要求尽量不达到极点,更不可超过极点;否则,轻则造成后勤     

考虑轨道周期性不平顺的磁浮列车悬浮控制系统设计

以八达岭旅游线用中低速磁浮列车为研究对象,在建立悬浮控制系统模型的基础上,通过分析磁浮列车悬浮控制系统与轨道的相互作用规律,探讨了轨道周期性不平顺条件下悬浮控制系统的设计问题,比较了相对位移(间隙)、绝对速度和绝对加速度反馈与相对位移(间隙)、相对速度和相对加速度反馈两种控制方案的特点,给出了不同车速不同梁跨条件下的悬浮间隙变化的仿真结果,为今后的悬浮控制系统设计、线路设计和施工提供参考。     

在激光对空测距中,对跟踪仪允许的最大跟踪误差的分析

本文以激光对一架小型机测距为例,分析了在激光对空测距中,跟踪仪的最大允许跟踪误差与激光发散角、目标几何尺寸、目标航路参数、目标斜距离的关系。并且以“激光对空测距单兵跟踪仪”在某地对《歼六》飞机的跟踪测距实验的一组数据为例,给出了最大允许跟踪误差随目标斜距离变化的曲线。     

不同制导律下天线罩误差对导弹性能的影响

以反辐射导弹的制导控制系统设计为应用背景,研究不同制导律下天线罩误差对导弹制导控制系统的影响。建立了比例导引律和速度追踪律下的天线罩误差寄生回路模型和制导回路模型,采用伴随法和无量纲方法,仿真分析了2种制导律下天线罩寄生回路的稳定性以及不同噪声源下的无量纲脱靶量,并进行了对比研究。仿真结果表明,比例导引律对应的寄生回路稳定域要小于速度追踪律;在雷达导引头噪声的作用下,比例导引律下的无量纲脱靶量大于速度追踪律,而在目标机动的情况下,比例导引律的制导精度要优于速度追踪律。     

常规导弹爆炸高度误差对毁伤效应的影响分析

以典型的常规弹道导弹为例 ,计算了用过载进行爆高控制的控制误差 ,建立了爆炸高度与毁伤效应关系的数学模型 ,通过优化确定了最佳爆高。计算并分析了爆高误差对毁伤效应的影响 ,为爆高控制系统设计和作战运用提供了理论依据     

磁浮列车悬浮控制器的电流环分析与优化设计

电流环是磁浮列车悬浮控制器的重要子系统。在分析PI型电流环及最速电流环的控制特点的基础上,设计了一种次速电流环控制器,它具有调节速度快、抗信号扰动能力强、对对象参数不敏感等优点。仿真表明次速电流环的调节速度和最速电流环相当,但在系统中存在干扰信号时,抖动会明显减小。实验表明,次速电流环调试方便,能结合悬浮控制子系统很好地完成悬浮任务。     

两栖仿生机器人登陆自适应越障机构优化设计

两栖仿生机器人是一种能够同时在水下和陆地工作的无人平台,在抢险救灾、环境勘探与资源开发等领域具有广泛应用。本文提出了一种具有自适应登陆越障能力的轮鳍复合式两栖机器人,对其越障过程进行了运动学与力学分析,以其在临界越障时刻转矩为目标函数,应用遗传算法优化设计了结构与运行参数,同时与其他两栖机器人越障能力进行对比。结果表明,优化后越障所需转矩相比优化前降低了718.4 N·mm,轮鳍复合式机器人能够攀越相比自身尺寸更高的垂直障碍。模拟仿真了所设计机器人的越障过程,获得了其在平地行走、越障以及上坡推进过程中的速度、位移与力矩的变化规律,并通过实验进行了验证。     

飞行器动态滑翔的受力平衡状态

为了研究动态滑翔的物理本质,从受力平衡的角度出发,根据物理定律推导平衡方程,从数学上求解出方程解集构成的平衡曲线。以信天翁和某小型无人机在不同风梯度下滑翔为例对平衡曲线进行仿真。分析和仿真结果表明:平衡曲线是满足受力平衡的所有速度状态的集合,由上升和下降两个分支构成;上升分支只有当风梯度足够大时才存在,是动态滑翔的关键。     

自由飞行段弹道估计方法

主要研究空间预警系统利用星载红外传感器的视线测量估计弹道导弹自由飞行段弹道的问题。针对目标运动的弱可观测性 ,提出了位置与速度依次滤波的改进Gauss -Newton方法 ,解决了自由段弹道的最大似然估计问题 ,利用MonteCarlo仿真实验验证了估计方法的有效性 ,并对估计误差进行了分析。     

钨合金(碳化钨)柱形预制破片战斗部对均质钢甲的毁伤效能分析

针对现代战争的需要,特别是对战场轻型装甲的攻击需要,基于预制破片技术,以柱形杆(钨合金)预制破片为对象建立物理模型,对其破片尺寸、装药形式及尺寸的相互关系进行分析,进而通过引入TBM战斗部设计的关系式对所建模型的破片进行速度预报,依照该速度按照侵彻理论推算其对均质钢甲的毁伤效能。结合分析结果指出了柱形杆(钨合金)预制破片战斗部在攻击均制钢甲方面的优点。     

重力扰动对SINS水平姿态的影响

为研究动基座下捷联惯导系统(Strapdown Inertial Navigation System, SINS)水平姿态误差角与水平重力扰动间的关系,推导了南北方向、东西方向匀速直线运动时,SINS纯惯性解算的水平姿态误差与水平重力扰动间的传递函数,并分析了传递函数的零极点分布;推导了组合导航模式下,水平姿态误差角与水平重力扰动间的传递函数;通过仿真分析了纯惯性解算和组合导航模式下传递函数的幅频特性。组合导航相对于纯惯性解算模式,截止频率更大,SINS姿态误差角受更多高频重力扰动信号的影响,因此,组合导航模式需要更高分辨率的重力扰动数据来进行重力扰动补偿。此外,在对高精度SINS进行重力扰动补偿时,对于重力扰动分辨率的需求是有限度的,过于精细的重力扰动数据只会带来测量和存储压力,不能提高SINS的姿态精度。     

预警卫星对战术弹道导弹预警能力研究

从研究DSP预警卫星预警原理出发,分析了战术弹道导弹主动段的弹道特征和尾焰的红外辐射特性,从关机点速度预报偏差与射程偏差的角度,基于弹道学原理并利用三次样条插值方法,建立了DSP预警卫星对常规战术弹道预警能力仿真模型,通过仿真计算,可以发现在无干扰条件下,DSP预警卫星对弹道导弹落点预报精度非常高。     

关于雷达角跟踪性能测试方法的探讨

基于雷达跟踪目标最大角速度和角加速度的定义,分析了用雷达跟踪目标最大角速度和角加速度表征雷达跟踪性能的可行性,并对角误差信号的模拟方法进行了讨论。介绍了一个可以测试幅频特性、暂态特性、雷达跟踪目标最大角速度和角加速度的测试系统设计思想。     

基于BP神经网络的闭路制导改进方法

针对传统闭路制导方法中的制导方法误差,提出了一种根据"真实目标"进行制导的改进制导方法。采用BP神经网络逼近算法,推导建立预定关机点及落点坐标与需要速度间的映射关系,并装订上弹,使关机点附近对应每一个位置能够映射出相应的需要速度矢量。然后利用闭路制导关机及导引方法对导弹实施控制。通过仿真,该方法大大减小了制导方法误差,提高了导弹射击精度。     

INS辅助的GNSS接收机信号捕获性能分析

针对信号捕获过程中Doppler频移造成的影响,采用INS辅助的GNSS信号捕获方法,分析了INS辅助后卫星信号捕获的性能。利用INS速度误差方程与Doppler误差之间的关系,分析INS辅助后的捕获性能,并通过性能参数的比较,理论上验证了INS辅助后的捕获能力的提升。仿真结果表明,INS辅助能够有效提高信号捕获的检测概率和对弱信号的捕获能力,并大幅减小平均捕获时间。同时,考虑到INS器件参数的关键性作用,采用战术级的INS器件完全满足工程需求。