坦克炮控系统非线性特性及自适应补偿控制

影响坦克炮控系统低速性能主要有两个方面的因素,摩擦非线性和齿隙非线性。建立了坦克炮控系统数学模型,介绍了坦克炮控系统中摩擦、齿隙两类重要非线性模型,分析了摩擦、齿隙对炮控系统性能的影响,以及摩擦非线性环节导致系统低速时的爬行现象、速度过零时的平顶现象;齿隙非线性环节造成系统输出误差外,系统会因极限环振荡或冲击而降低性能,甚至不稳定,总结了炮控系统中针对摩擦、齿隙等非线性环节的自适应补偿控制的研究成果。     

PMSM空间矢量控制在坦克全电炮控中的应用

介绍了数字交流全电式坦克炮控系统的设计,针对基于DSP(数字信号处理器)的永磁同步电动机(PMSM)电压空间矢量算法的特点,研究出了优化控制的新算法,减少了计算量,提高了系统的性能.试验结果表明系统具有良好的动静态性能,能显著地提高炮控系统的各项战技指标.     

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。     

数字交流全电炮控系统研究

通过对比分析国内外坦克炮控系统技术，提出炮控系统技术发展方向，并提出数字交流全电炮控技术控制方案，即一种基于以数字信号处理器（ＤＳＰ）为主控芯片的永磁同步电机双环控制系统，控制方法采用正弦波脉冲宽度调制（ＳＰＷＭ）的控制方案。文中还就一些关键技术，如双模双环控制技术、变参数寻优控制方法、非线性反馈和非线性给定等进行了研究分析。     

坦克交流全电式炮控系统低速性能研究

采用状态变量法和分段线性法分析了非线性摩擦力矩对坦克全电式炮控系统低速性能的影响.结合分析结果,在实际系统中,引入速度微分负反馈的方法,试验表明该方法能有效提高系统的低速性能.     

坦克炮控系统自适应滑模鲁棒控制

坦克炮控系统是一类非线性和不确定性的复杂控制对象,针对其结构摄动和外界扰动输入不确定因素未知的问题,提出一种坦克炮控系统自适应滑模鲁棒控制方法。该控制律在保证系统闭环稳定的前提下在线对结构摄动和外界扰动输入不确定因素的界进行估计。滑模控制器保证了系统快速跟踪性能,在不牺牲系统鲁棒性的同时达到削弱抖振的目的。仿真结果表明该设计方法优于经典设计,而且结构简单,易于设计,为炮控系统实际设计提供了一种可行的新方法。     

坦克炮控系统摩擦非线性与系统低速性能研究

从摩擦力矩的Stribeck模型入手,分析了摩擦非线性对炮控系统低速性能的影响.结果表明,系统"爬行"现象主要是由摩擦力矩的正反馈特性造成的,且只出现在系统低速运行状态;当跟踪速度足够高时,输入信号在炮控系统的运行过程中起主导作用,可有效的抑制其正反馈效应,使得系统平稳运行.进一步,给出并证明了系统低速"爬行"的充要条件,求解了系统的最低平稳转速.最后仿真分析了各种摩擦非线性补偿控制策略的效果,为炮控系统分析和设计提供理论依据.     

坦克交流全电式炮控系统的速度控制

介绍了交流全电式坦克炮控系统的特性,为改善系统稳定工作状态时的低速性能,研究出了两种变结构切换速度控制策略,对这两种切换方案进行了分析比较,并分别进行了试验验证,试验结果表明这两种方案都具有良好的动静态性能,能满足系统的性能指标要求.     

陆战武器火炮控制算法嵌入式仿真验证平台

陆战平台炮控系统的控制品质和性能取决于动力系统与控制算法。提出将笔记本电脑嵌入到炮控系统中,建立半实物炮控仿真平台的方案,并给出在某型坦克的炮控系统中实现的具体方法,为炮控系统先进控制算法的实现和性能评估提供了快捷实用的仿真开发环境。     

坦克炮控系统三维实体建模

针对坦克炮控系统摩擦力矩的非线性问题,以某型坦克炮控系统水平向分系统为例,建立了基于RecurDyn的炮塔转动惯量和摩擦力矩的三维实体模型,并与MATLAB/Simulink协同仿真,实现了三维实体模型的驱动,反映了炮塔转动惯量和摩擦力矩。仿真结果验证了摩擦力矩的非线性,从而为炮控系统炮塔摩擦力矩模型研究和摩擦力矩非线性补偿问题研究提供了依据。     

新型角速率火控系统研究

根据激光测距仪获得的目标斜距,建立实时确定目标速度和过航斜距的数学模型,并提出解决角速率火控系统中普遍存在的计算延迟、预测精度不高和弹道气象修正困难等问题的方案。     

基于MATD的高超声速飞行器反演控制

针对高超声速飞行器弹性体模型,提出了一种基于改进的反正切跟踪微分器(MATD)的鲁棒反演控制器。将控制系统分为高度和速度子系统,采用反演方法设计虚拟控制量和实际控制量。引入MATD对高阶系统虚拟控制量求导,避免了传统反演方法"微分膨胀"的问题。基于MATD设计干扰观测器,对模型不确定项进行精确估计,增强了控制器的鲁棒性。最后,通过实例仿真验证,该控制器对速度和高度指令具有很好的跟踪效果,且具有较强的鲁棒性。     

基于模糊基函数网络的机械臂免模型输出反馈PD控制

针对无速度信息的机械臂轨迹跟踪控制问题,提出了一种带观测器的机械臂免模型模糊基函数网络输出反馈PD控制。所设计的模糊基函数网络被用来估计关节速度,并同时用来补偿系统的未知不确定。网络的权值及参数调整采用混合算法,且能够在线自适应实时调整,不需要离线学习阶段。所提出的观测器及控制器均不需要任何的机械臂动态模型(包括惯性矩阵逆),并通过引入PD控制使整个方案更易工程实现。基于Lyapunov理论证明了整个闭环系统一致最终有界。两关节机械臂试验结果进一步证明了这种基于观测器的反馈控制算法的有效性。     

EMS型磁浮列车悬浮控制系统对爬坡能力的约束分析

分析EMS型磁浮列车的悬浮控制系统对爬坡能力的约束。首先基于系统开环传递函数和通用的悬浮控制器模型,通过将其单实极点配置为闭环非主导极点,将爬坡能力与控制系统的频带和阻尼等参数对应起来;然后以圆曲线型缓和曲线为例,分析得出坡道段的最大跟踪误差与行车速度的关系;最后结合允许误差,给出最小竖曲线与最大爬坡速度半径的关系。研究结果对实际工程具有一定的指导意义。     

坦克火控系统的控制主线及炮控系统

本文提出了控制主线的新概念和坦克火控系统是沿着控制主线而发展的论点.并由此发现,控制主线末端上的炮控系统是火控系统中最薄弱的控制环节,本文以现代控制理论为基础,对炮控系统进行了重新设计,使系统性能有显著改善.     

5级同步感应线圈发射试验装置及控制系统研究

基于同步感应线圈发射原理设计制作了5级电磁线圈发射试验装置,该装置采用光电传感器实时检测弹丸的位置,并将该位置信号反馈给控制系统触发双向可控硅闭合,使脉冲电容器对该级线圈放电。通过试验,给出了单级线圈的弹丸速度和触发位置的关系以及电压和级数对弹丸发射速度的影响。     

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。     

多级感应线圈发射器测控系统设计

将电枢加速到较高速度，通常需要多级感应线圈连续加速；而提高多级感应线圈发射器的发射效率，则要求在电枢处于驱动线圈最佳触发位置时，电容器组同步放电。同时，需要采集发射过程中电枢的速度、电源的放电电压和放电电流等数据。因此，研制合理的测控系统是多级感应线圈发射器的关键。     

再入机动弹头的速度控制

本文详细地讨论了再入机动弹头的速度控制问题。根据优化原理找到了对固定目标进行攻击的最优制导规律,讨论了理想速度曲线的设计方法,以及具体实施减速控制的方法。仿真计算表明,对落速控制的精度是较高的。     

超低空重装空投纵向自抗扰控制

针对超低空重装空投过程中,货物的持续移动及瞬间出舱对载机产生的干扰力矩严重影响空投任务的完成性甚至危及飞行安全的问题,提出了一种基于自抗扰理论的超低空空投运输机纵向控制律设计方法。将气动参数摄动、未建模动态等不确定因素都归结为"未知扰动",利用扩张状态观测器对扰动进行实时估计和补偿,实现了飞机内环速度和俯仰角的解耦控制,保证了系统鲁棒性,结合外环PID高度保持控制器完成整个飞行控制系统的设计。数值仿真结果表明,该系统具有良好的响应特性,且对系统不确定性具有较强的鲁棒性。