一类带时滞的飞行器系统干扰观测器控制

复杂的飞行器系统容易同时受到外部干扰和时滞的影响,为改善该系统控制性能设计一种新的基于干扰观测器控制策略.通过构造辅助观测器以及适当的坐标变换观测将来时刻的干扰,得到相应的干扰预测规律.与传统的鲁棒控制律结合,能够保证系统的稳定性,同时干扰的影响可以得到实时补偿.仿真结果表明该方案在外部干扰和时滞共同作用下具有较好跟踪特性.     

载体干扰磁场补偿方法

获得载体航行路径上各点地磁场的精确测量值是地磁匹配导航的前提,而载体上各种干扰磁场的存在会引起磁力仪输出的偏差,影响匹配的精度,因此必须对载体干扰磁场进行补偿。在分析载体干扰磁场特性的基础上,提出利用矢量测量值对地磁场总场值进行补偿的方法。该方法首先根据矢量磁力仪的测量模型得到关于载体磁场参数的非线性方程,然后采用非线性参数估计方法估计出精确的载体干扰磁场系数,最后再利用估计结果对测量值进行补偿。通过仿真对该方法的有效性进行研究,并设计了半实物实验对其实用性进行验证。结果表明采用本文提出的方法补偿后地磁场总场值的测量误差在20nT以内,而且该方法参数估计精度高,应用方便,可以有效地对导航载体干扰磁场进行补偿。     

基于飞行器缩比模型的磁干扰补偿模型参数求解

为保证地磁导航对飞行器快速反应的要求,采用了基于飞行器缩比模型的磁干扰补偿模型参数求解方法。首先,分析了飞行器磁干扰补偿模型以及小信号模型的求解方法;然后,采用飞行器缩比模型代替飞行器进行地面试验,并在地面快速求解飞行器载体磁干扰补偿模型参数;最后,通过分析试验结果及其补偿效果,验证了补偿模型求解算法的良好磁环境适应性以及该试验方案的实际可行性。     

一种空间飞行器轨控发动机干扰力矩的测试方法

轨控发动机对空间飞行器姿态的干扰力矩是影响姿态估计精度的重要因素,为了解决轨控发动机干扰力矩在地面难以准确测量的问题,提出了一种在空中进行的轨控发动机干扰力矩测试方法.此方法通过在空间飞行器飞行过程中轨控发动机轮流开机,利用惯测组合陀螺记录弹体姿态角速度的变化情况,从而计算出轨控发动机的干扰力矩.数值仿真结果验证了该试验方法的有效性.     

地磁场水平梯度对飞机磁干扰补偿精度的影响

分析了地磁场水平梯度对飞机磁场模型的影响,利用航空磁测试验数据和地磁场水平梯度仿真数据,对飞机磁场模型系数进行了求解计算,并对飞机在特定航向上机动飞行时产生的干扰磁场进行了仿真补偿试验.计算和仿真试验结果表明:地磁场水平梯度引起的飞机磁场和方向余弦变化会使飞机磁场求解结果产生偏差,从而降低飞机磁干扰补偿精度.     

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。     

空间飞行器的姿态和扰动抑制控制器设计

针对存在参数不确定性和外部非线性系统干扰的刚性空间飞行器,采用Rodrigue参数描述的飞行器姿态模型,利用自适应控制方法处理了转动惯量矩阵中的参数不确定性;基于输出调节理论,设计了一个动态补偿器来估计外部非线性系统产生的干扰信号,结合Lyapunov稳定性分析方法设计了自适应状态反馈控制器。通过数值仿真可知,空间飞行器系统状态全局渐近稳定,设计的非线性内模可完全估计外部非线性干扰,验证了控制器的有效性和可行性。     

基于通用扩张状态观测器的鲁棒飞行控制方法

针对参数不确定、外界干扰与测量噪声情况下飞行控制问题,提出一种基于通用扩张状态观测器的鲁棒飞行控制方法。基于状态相关的Riccati方程控制方法对飞行器俯仰通道非线性模型进行扩展线性化;引入基于通用扩张状态观测器的控制方法,设计干扰补偿增益,实现对外界干扰的估计与补偿;通过在线解算状态相关矩阵及代数黎卡提方程,得出状态反馈增益与干扰补偿增益,实现对飞行器期望攻角的跟踪控制。与已有方法对比表明,所提方法不仅对系统模型不确定性与外界干扰具有较强的鲁棒性,而且在较大测量噪声情况下,其依然能够保证良好的跟踪控制效果,具有较强的工程应用价值。     

通用扩张状态观测器鲁棒飞行控制方法

针对存在参数不确定、外界干扰与测量噪声情况下飞行控制问题，提出一种基于通用扩张状态观测器的鲁棒飞行控制方法。首先基于状态相关的Riccati方程（SDRE）控制方法，对飞行器俯仰通道非线性模型进行扩展线性化；而后引入基于通用扩张状态观测器的控制方法，设计干扰补偿增益，实现对外界干扰的估计与补偿；最后通过在线解算状态相关矩阵及代数黎卡提方程，得出状态反馈增益与干扰补偿增益，实现对飞行器期望攻角的跟踪控制。通过与已有方法进行对比，验证了本文所提方法不仅对系统模型不确定性与外界干扰具有较强鲁棒性，而且在较大测量噪声情况下，其依然能够保证良好的跟踪控制效果，具有较强的工程应用价值。     

经典海浪谱下运动飞行器接收到的海浪磁场噪声

根据前人对海浪感应磁场研究的成果,在海浪是平稳正态随机过程的假设下,求出了飞行器接收的海浪感应磁场噪声功率谱的表达式.在讨论功率谱和飞行角度的关系时,发现海浪感应磁场随飞行角度变化,为低频、窄带大干扰或高频、宽带小干扰,并且在某些飞行角度会出现奇点.进行了仿真计算,结果符合理论表达式.     

带有模糊干扰观测器的高超声速飞行器一体化制导控制方法

为充分利用高超声速飞行器在俯冲段的质心运动与绕质心运动之间的耦合作用和飞行过程中的不确定性,基于模糊干扰观测器提出三维一体化制导与控制问题。根据飞行器的动力学方程以及飞行器-目标的视线角相对运动方程,推导出适用于倾斜转弯控制的一体化制导控制模型。针对模型中的不确定性采用模糊干扰观测器进行补偿,并使用块动态面方法设计一种一体化制导控制律。通过选取适当的李雅普诺夫函数证明闭环系统状态的一致毕竟有界性。仿真结果验证了该一体化制导控制方法的有效性和鲁棒性。     

基于光流传感器的四旋翼飞行器悬停校正

由于低成本的惯性测量单元存在较大漂移,四旋翼飞行器难以稳定地悬停在固定区域,基于此,提出了一种基于光流传感器的四旋翼飞行器悬停校正方法。将光流传感器安装在四旋翼飞行器底部,利用光流信息检测四旋翼飞行器相对地面的水平移动速度,对姿态估计进行补偿,实现悬停校正。试验结果表明:该方法能够有效地提高四旋翼飞行器的悬停稳定性,从而保证飞行器能够执行战场侦察、校正射击、干扰敌人等多种军事任务。     

固定目标区域的空中干扰机最优干扰覆盖分布算法

GPS干扰机升空可以增大干扰覆盖面积使干扰效果显著,GPS空中干扰机的合理分布可以有效地实现对目标区域的干扰覆盖.通过分析空中干扰机所能达到的干扰覆盖能力,进而运用遗传算法在解决多目标组合优化问题上的灵活性,提出了基于固定目标区域的空中干扰机最优干扰覆盖分布算法.仿真结果表明该算法能够快速有效地得到最优干扰覆盖分布方案.     

基于模糊干扰观测器的高超声速飞行器一体化制导控制方法

为充分利用高超声速飞行器在俯冲段的质心运动与绕质心运动之间的耦合作用和飞行过程中的不确定性，基于模糊干扰观测器提出了三维一体化制导与控制问题。首先根据飞行器的动力学方程以及飞行器-目标的视线角相对运动方程，推导出来适用于倾斜转弯控制的一体化制导控制模型。接着，针对模型中的不确定性采用模糊干扰观测器进行补偿，并使用块动态面方法设计了一种一体化制导控制律。然后，通过选取适当的李雅普诺夫函数证明了闭环系统状态的一致毕竟有界性。最后，仿真结果验证了该一体化制导控制方法的有效性和鲁棒性。     

底部带姿控发动机的飞行器气动力计算

本文提出了一种新的底部带姿控发动机的飞行器气动力计算方法。该方法将S.C.Ward的工程方法与作者近年来发展起来的底部带横向喷流的超音速强干扰流场的轴对称数值模拟方法有机地结合在一起,能给出喷流产生的包括直接、间接两部分在内的总推力和附加的俯仰力矩系数和偏航力矩系数。与无喷射的情形相比,底部阻力系数C_D减小了。     

椭圆拟合在某新型磁定向系统罗差补偿中的应用研究

为了提高基于地磁检测定向的精度,设计了一种新型的平面磁定向系统,该系统仅需要一个传感器的数据就可以确定磁方位。进行载体磁场补偿是磁定向系统实际应用的必要条件。结合新型磁定向系统的结构特点,基于椭圆拟合方法提出了一种新型智能误差补偿方法,推导出误差补偿公式。该方法不需要外界设备提供参考,仅通过定向系统本身的测试数据之间的相互关系就可以完成罗差补偿系数的求解。工程试验表明,该方法有着与传统给定基准法相当的补偿精度,却大大简化了操作,缩短了校准时间。     

非线性干扰观测器的高超声速飞行器鲁棒反演控制

针对高超声速飞行器控制系统设计,提出一种基于干扰观测器的鲁棒反演控制器设计方法。采用反演控制方法分别设计速度和高度控制器。引入滑模微分器设计虚拟控制量的导数求解器,避免了传统反演控制"微分项膨胀"问题。为增强控制器的鲁棒性,设计一种非线性干扰观测器对模型不确定项进行自适应估计和补偿。通过数值仿真表明,该控制器能够保证对速度和高度参考输入的稳定跟踪。     

考虑地磁场空间梯度的飞行器磁干扰建模与求解方法

首先,在研究飞行器背景磁干扰模型与小信号模型的基础上,分析了地磁梯度沿纬度与高度的变化规律,分析可知由于飞行器的机动,地磁梯度会对测量结果造成影响;然后,考虑地磁梯度因素,对原有小信号模型求解方法进行了改进：飞行器在四个航向上做小角度的机动飞行,将地磁场沿纬度与高度的梯度作为未知量,与飞行器磁干扰模型中的剩磁参数、感磁参数和涡磁参数一起求解;最后,利用实测试验数据进行了验证,结果表明：考虑地磁梯度的影响与不考虑地磁梯度的影响相比,求解的模型参数可以在细节上进一步提高飞行器背景磁干扰的补偿效果。     

空中多飞行器飞行轨迹优化数值仿真

针对空中多飞行器在复杂环境中飞行轨迹的多目标最优问题，分析了多飞行器飞行过程中各种可视和不可视约束条件。基于在回避威胁区前提下燃料消耗最少、飞行时间最短的综合性能指标，采用“多方法组合”思路，提出了改进动态规划法和多点边值法组合算法，并进行了仿真验证，大量C＋＋数值飞行仿真结果表明该算法能够在考虑外界复杂环境和飞行器各种约束条件下快速规划出空中多飞行器的最优飞行轨迹，该组合算法具有一定的实用性和创新性。     

运动海水磁场分析与检测方法

研究了运动海水产生磁场的机理,建立了两种关注的海水运动形式即海浪、海流引起感应磁场的数值仿真模型.通过仿真实验得到了运动海水磁场信号特征,并根据信号特征提出了基于谐波小波的检测方法.结果表明:该方法充分使用了谐波小波对信号频率无限细分的能力,有效地分析了海洋磁场频率特征,为补偿运动海水磁场信号提供了依据,同时为实现远程磁性目标探测提供了条件.