一种提高伺服系统位置跟踪精度的方法

在伺服系统中,由于系统参数变化和外部干扰的存在,应用常规PID控制方法往往使系统产生较大的超调量甚至不稳定。为了改进伺服系统的动态跟随性能,提出了一种位置环模糊自适应PID控制方法。该方法利用模糊推理的思想,使PID调节器的参数能够随着系统状态的变化而自行调整,并利用前馈补偿,在位置环采用按输入补偿的复合校正方法进行误差补偿,提高了系统跟随精度。仿真结果表明,与常规PID控制系统相比较,系统具有较强的鲁棒性和较小的动态跟随误差,跟随精度达到了10-4。     

动力陀螺式导引头天线指向角预置问题的研究

动力陀螺式导引头的伺服系统是一种交流控制系统,因此,实现天线指向预置是非常困难的问题。本文提出了解决这一问题的技术途径,并论证了实现的可行性。最后以一个例子分析了主要误差源,对各种误差源引起的误差进行了计算,给出了预置精度,其最大误差亦可以满足系统总体的要求。     

坦克火控系统误差分析及仿真系统设计与实现

分析了坦克火控系统的误差源,并以误差分析问题为背景,设计并实现了一个仿真平台,并将其应用于火控系统设计过程中,为精度分配算法提供支持.仿真系统应用火控系统的基本数学模型,通过模拟实际射击来获得火控系统输入误差与输出误差的传递关系,以此分析各误差源对系统精度影响的敏感程度,帮助设计者选择影响较为显著的误差源来进行修正,从而获得较高的系统精度.     

一种新型的随动系统变结构模糊位置控制器

将变结构自适应PID控制及模糊控制两种控制技术相结合,设计了一种新型的变结构自适应模糊PID位置控制器。采用变结构自适应PID控制器进行误差控制,对前馈参数采用模糊控制方法进行在线整定,实现了前馈补偿与误差控制的精确匹配,进一步抑制系统抖动现象,提高系统跟踪精度。试验结果表明,将变结构自适应模糊PID位置控制器应用于数字交流随动系统的位置控制中,既能保证系统的稳定性和快速性,又具有很好的跟踪精度,较好地解决了随动系统跟踪精度、稳定性、快速性要求高,参数难以相互协调匹配的问题,大大改善系统闭环响应的品质,提高了系统的控制性能。     

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.     

扩张状态观测器的观测误差前馈补偿设计

在"总和"扰动模型未知的前提下,针对线性扩张状态观测器跟踪时变信号精度不高的问题,设计出一种前馈观测补偿器。在分析线性扩张状态观测器观测原理的基础上,通过对扰动项的线性近似、误差系统动态响应的忽略,在时域内推导出观测静差的量化表达式,进而使用扰动微分项的估计值替代真值对观测作前馈补偿。理论分析了替代的可行性,证明了补偿器减小观测误差幅值、超前校正观测相位滞后的作用。将这一补偿思想推广至非线性扩张状态观测器中。通过仿真对补偿器提高观测精度、加快误差收敛的有效性进行检验,实验结果进一步表明,补偿器的引入能显著提高整个自抗扰控制系统的控制精度,从而证明了这种补偿思路的可行性。     

带脉冲负载多相储能发电机励磁控制系统设计

对于转速和负载同时扰动的多相储能发电机励磁控制系统,传统电压反馈控制难以满足直流侧调压要求。为此,设计了一种具有前馈加电压、电流双闭环反馈控制结构的励磁控制系统。该系统在电压闭环与电流闭环控制的基础上,引入了前馈控制环节,给出了推导前馈控制方程以及获取前馈控制参数的方法。实验结果表明:前馈控制在励磁控制过程中起主导作用,有效提高了励磁电流响应速度;电流反馈与电压反馈控制可对前馈控制误差进行补偿,有效提高了直流侧调压精度。     

单轴旋转航位推算系统姿态误差补偿方法

针对水下载体在航行过程中由于旋转引起导航定位误差问题,对旋转航位推算导航系统进行误差分析,采用姿态四元数法推导了姿态误差方程,并提出将加速度计信号周期性变化提取的姿态角作为量测的姿态误差补偿方法,利用Sage-Husa自适应滤波器估计姿态误差并进行补偿,从而抑制陀螺漂移的影响.通过不同路径下的仿真研究,表明该算法能够提高单轴旋转航位推算系统姿态解算精度,在400 s时,姿态角精度可提高40％以上,定位精度提高49％.     

基于角速率输入的圆锥误差补偿算法

针对光纤陀螺姿态测量系统中利用角速率拟合角增量进行圆锥误差补偿精度下降的问题,在陀螺仪角速率输入下,采用参数解析法优化的三子样算法,直接利用陀螺的角速率输出进行圆锥误差补偿。同时考虑工程实际中滤波器的影响,推导滤波角速率输入下三子样误差补偿算法的具体表达形式。仿真分析表明：参数解析法优化的角速率输入圆锥误差补偿算法优于传统算法;而针对滤波器引入的不可忽略的算法误差,可通过修正圆锥算法系数进行补偿。     

影响大闭环防空反导系统射击精度的因素分析

分析了防空反导系统的射击误差源并根据各类误差的特性区分哪些是可校正误差,哪些是不可校正误差,根据卡尔曼滤波理论,分析影响闭环火控系统精度的多种因素,据此对弹丸脱靶量测量装置的性能指标提出要求。     

改进火炮拖动随动系统跟随特性的方法

为了提高火炮拖动随动系统跟随误差精度,在三环伺服控制系统的基础上,提出了一种经典控制和智能控制相结合的方法.利用误差补偿的思想,在位置环采用前馈校正和超前校正的复合控制.采用模糊PI参数自整定控制的思想,在速度环上设计了智能模糊控制器.仿真结果表明,与PID控制系统相比较,系统的动态误差精度从10-3提高到10-4,明显地增强了火炮拖动随动系统的动态跟随特性,并使系统具有较强的鲁棒性.     

惯性测量单元内杆臂标定卡尔曼滤波方法

在高动态环境下,由内杆臂引起的尺寸效应误差是高精度捷联惯导系统的重要误差源之一。从原理上分析了内杆臂误差的产生机理,推导了内杆臂误差的动态误差模型,并结合系统误差模型推导了内杆臂的标定模型,选取考虑了外杆臂误差的速度误差为系统观测量,提出了基于卡尔曼滤波的内杆臂参数辨识方法。试验结果表明,内杆臂标定重复性精度优于2 mm,快速旋转试验中,内杆臂误差补偿后,速度误差减小90%,摇摆试验中的导航精度也得到显著提升。     

坦克炮控伺服系统的滑模非线性摩擦补偿控制

坦克炮控伺服系统存在低速摩擦,摩擦环节不但造成系统的稳态误差,而且导致极限环振荡、低速爬行等现象.提出基于Lyapunov稳定理论的滑模控制方法,通过 Lyapunov稳定理论获得控制量,同时克服参数不确定性和补偿非线性摩擦力矩,从而保证跟踪误差渐进收敛.仿真结果表明该设计方法大大优于经典设计,为炮控伺服系统实际设计提供了一种可行的新方法.     

垂线偏差对捷联惯导姿态对准的影响和补偿

为研究垂线偏差对静基座捷联惯导精对准的影响,建立了考虑垂线偏差的捷联惯导误差方程,将重力扰动项分为引起比力测量偏差的部分g■和用于重力模型修正的部分δg~n,提出等效零偏■;基于考虑垂线偏差的静基座下Kalman滤波对准模型推导了姿态的极限对准精度,并给出提高水平姿态对准精度的最优垂线偏差补偿的表达式。仿真结果表明:垂线偏差主要影响惯导系统初始对准的姿态精度,尤其是水平姿态精度;但对捷联惯导系统进行垂线偏差补偿并不一定能提高姿态对准的极限精度,要根据垂线偏差的大小、方向具体分析;当按照最优垂线偏差补偿公式进行补偿时,能够最大程度地提高水平姿态对准精度。仿真结果与理论分析一致。     

惯组动态测试台误差分析及附加运动补偿算法

为了完成惯组的高精度、大动态测试任务,基于Gough-Stewart平台设计了电动六自由度惯组动态测试台。建立了系统的误差模型并分析了电动缸长度误差对系统精度的影响,分析了电动缸在惯组动态测试台运动过程中产生的被动螺旋附加运动,并对该运动补偿算法进行了研究。对被动螺旋附加运动产生的误差进行量化分析,结果表明,被动螺旋附加运动对惯组动态测试台的位姿精度存在非常显著的影响。为了消除该影响,编制了补偿算法,并将其应用于惯组动态测试台的实时控制系统中。实验结果表明,经过算法补偿后,惯组动态测试台的位姿精度达到了设计指标要求。     

基于模糊控制的UAV操控引导自主攻击系统

针对无人机操控引导自主攻击系统,采用模糊控制原理,实现将任务系统解算出的瞄准偏差转化为控制无人机飞行的三通道控制指令。采用Vega Prime和VS 2005对整个攻击过程进行三维视景仿真,应用蒙特卡洛法对多次仿真结果进行处理,得到火控攻击精度。最后对影响攻击精度的两个误差源进行分析,定量地给出了各误差源对攻击精度的影响。仿真结果表明,该系统满足设计要求。     

基于FNNs的闭式循环柴油机配氧前馈控制策略研究

配氧控制是闭式循环柴油机(CCD)系统的关键技术之一,为改善其动态特性,在 PID反馈控制的基础上,设计了基于模糊神经网络(FNNs)模型的前馈控制器,并采用 PID反馈控制输出信号作为网络训练的误差信号,使模糊神经网络逐步具有前馈补偿能力,从而能够有效对负荷扰动进行及时补偿.仿真结果表明,采用FNNs前馈控制器后,可以有效改善氧气控制的动态特性,并且具有快速的学习速度和很强的适应能力.     

超高精度车床直线运动误差检测与补偿系统的理论与实验研究

本文介绍了用三传感器误差分离法在线检测超高精度车床拖板直线运动误差和加工工件的素线直度误差。检测系统的精度高达±0.078μm。在此基础上,通过微计算机对误差数据进行数学处理,并驱动伺服机构对工件素线直度误差进行补偿加工。结果使工件素线直度精度提高到0.5μn/160mm,比补偿前的精度提高了50%以上。     

基于神经网络的绕组电流闭环控制方法

在解决闭环消磁绕组电流优化计算问题时,会面临将外部磁场推算误差带入电流反演计算或完备的基函数难以确定等问题。为了降低这些因素对舰船最终补偿效果的影响,从智能优化的角度出发,在讨论散布常数对模型预测误差的影响后,确定了适宜的散布常数,建立了内部磁场与补偿电流之间的径向基函数神经网络预报模型。该方法通过样本对网络进行训练,无须推算内外磁场,就能直接得到使绕组磁场与目标磁场拟合误差最小的补偿电流向量。对比其他数值建模方法,其换算精度有所提高,且选择不同的同维向量作为基函数对补偿结果影响较小。船模实验验证了该方法的有效性。     

卫星导航系统定位精度估计

系统精度估计是卫星导航系统总体设计的重要环节,是进行大系统指标分配的重要依据.因此.在进行卫星导航系统总体设计时,必须对所有误差源的特性及其对系统精度的影响情况进行仔细的仿真计算分析.采用对定位测量方程进行全微分的方法,导出了卫星导航系统定位精度的协方差估计公式,给出了用于指导工程实际对关键误差源进行严格控制的一整套理论和方法.