综合火力/飞行控制空对地模态研究

本文对综合火力/飞行控制系统空对地模态进行了研究,讨论分析了火飞系统的建模、设计、仿真等问题。本文成功地建立了IFFC系统设计所涉及的诸子系统的模型并根据需要和模型特点进行了简化,得到了一组具有纵侧分离性质的火飞设计模型。采用二次型渐近设计方法,设计了两种类型的飞行控制系统。为使所设计系统具有良好的动态特性与实现的方便,根据模型特点,采用了降低系统灵敏度和鲁棒跟踪控制器综合设计方法,提高了系统的鲁棒性,降低了系统的灵敏度,避免了调参和自适应调整的复杂结构。仿真结果表明本文采用的设计方法十分有效,手动/自动状态模拟表明,采用IFFC改善提高了系统性能,提高了系统的作战效率。     

基于TCP/IP协议的无人机IFFC系统仿真

为了提高无人机自主飞行、自主攻击的能力,设计一种整体式的无人机综合火力/飞行控制系统(IFFC系统),并对激光制导炸弹模态下的系统进行数字仿真.系统基于Winsock的TCP/IP协议的C/S模式,在服务器上完成无人机火控解算、火飞耦合器设计,在客户端设计基于PID算法的飞行控制模块.火控系统根据飞行状态和目标信息实时计算炸弹可达区域,瞄准距离误差经过火飞耦合器形成航向和俯仰控制命令反馈给飞控系统,驱动载机消.除瞄准误差,实现闭环控制.实验结果表明,无人机的瞄准速度和攻击精度都有所提高,为进一步开展自主式UAV的研究打下基础.     

综合火力/飞行控制技术

综合火力/飞行控制技术是实现武器系统自动攻击的关键技术之一.在阐述IFFC系统工作原理及组成部分的基础上,研究了空空机炮、空空导弹、空地攻击等不同攻击模态下采取的设计方法;阐明采用耦合控制器衔接火控系统与飞行控制系统的设计方法的缺点,论述了综合火力/飞行控制系统设计应以功能综合核心,由顶层向下整体的设计思想,使火控解算...     

综合火飞系统的可测状态模型与可测状态系统的分析

综合火力飞行控制(IFFC)系统设计必须解决二个基本问题:①IFFC 系统的数学描述与分析;②IFFC 控制器设计。本文详细讨论了前者。首先研究了一般的可测状态(MSV)系统的标准型、状态空间实现、稳定性问题。随后给出了适用于IFFC 系统设计的飞机动力学模型,推导了空对空射击火控模型,从而导出了描述IFFC 系统的具有纵侧分离性的MSV 模型,并给出了IFFC 系统的部分分析结果。IFFC 系统的MSV 模型兼具输入输出(IO)模型和状态空间(SS)模型的特征,同时更符合工程设计的要求。     

空—空综合火力/飞行控制系统(IFFCS)的设计

本文研究综合火力/飞行控制系统的设计问题,在国内首次提出了一套设计空——空IFFC系统的比较系统有效的方法。本文成功地建立了IFFC系统设计中所涉及的诸子系统的模型并根据设计需要进行了简化,从而得到了一组比较合理的,具有纵侧分离性质的线性模型。为了使所设计的系统在各种限制下具有良好的动态性能,同时也为了控制规律设计与实现的方便,本文根据模型特点,提出了控制系统抗干扰设计的“强可控/弱可控”子系统分离设计的方法,这一方法是适用于一类线性系统设计较为一般的方法,它在IFFC控制器设计中的应用大大简化了调参规律并较好地解决了控制大小限制与Robust性的矛盾。整个设计对Robust性给予了充分的重视,文中给出了线性系统在非线性时变摄动下保持稳定的一个摄动界,利用这一结果研究了系统的时变摄动下的Robust性。仿真结果表明本文提出的方法设计的系统具有良好的Robust性和满意的时域特性。     

武装直升机IFFC系统的多重递阶结构设计

传统综合飞行/火力控制系统使用飞/火耦合器或者协调控制器实现系统综合,不利于整个系统的功能解耦.针对某型武装直升机的空-地射击模态设计了基于多重递阶控制结构的IFFC系统.第一重应用H∞二自由度设计方法实现直升机三姿态通道间的解耦控制,解决姿态跟踪问题.第二重通过火控解算,向第一重提供期望的姿态角指向.该结构极大减弱了各重回路间的功能耦合.仿真结果表明,系统具有良好的作战性能和较强的鲁棒性.     

综合火力/飞行控制空对空射击模态研究

本文对综合火力/飞行控制空对空射击模态进行了理论上的探讨。建立了综合火力/飞行控制系统的数学模型;进行了侧向耦合控制器的设计;并对所设计的系统进行数字仿真,仿真结果表明整个系统具有良好的性能。     

综合火力/飞行控制系统中目标状态估计器的分析与设计

本文主要研究用于综合火力/飞行控制(IFFC)系统中的目标状态估计器(TSE)的分析与设计问题。首先利用目标机动加速度的二阶马尔可夫模型,在横滚稳定的目标视线坐标系上建立了一种TSE 数学模型,其状态方程是九维非线性时变微分方程组,观测方程为四维线性定常方程组。尔后分析和讨论了该模型的结构特点,将其在算法上解耦简化为三个三维子系统,从而使滤波计算量大为降低,得到了便于实时处理的离散化TSE 数学模型。最后用离散形式的次优Kalman 滤波方法实现了对目标状态的滤波估计。仿真结果表明,目标状态估计精度较高,能够满足IFFC 系统的需要。     

综合系统多重递阶控制设计方法(三) 空-地轰炸模态协调控制器设计方法

基于综合系统的多重递阶控制结构,研究了空-地轰炸模态的协调控制器设计方法。综合系统控制结构是根据综合系统的子系统之间的功能耦合作用确定的。基于该结构,提出了航迹准稳态运动和运动解析关系组合的协调控制器设计方法。采用所提出的设计方法,基于某验证机的控制增稳系统,设计了空-地轰炸模态的综合飞行/火力控制系统。仿真结果表明,所设计的综合控制系统获得了良好的动态性能,所提出的协调控制器设计方法是可行的。     

综合系统多重递阶控制设计方法(三)空-地轰炸模态协调控制器设计方法[1]

基于综合系统的多重递阶控制结构,研究了空-地轰炸模态的协调控制器设计方法.综合系统控制结构是根据综合系统的子系统之间的功能耦合作用确定的.基于该结构,提出了航迹准稳态运动和运动解析关系组合的协调控制器设计方法.采用所提出的设计方法,基于某验证机的控制增稳系统,设计了空-地轰炸模态的综合飞行/火力控制系统.仿真结果表明,所设计的综合控制系统获得了良好的动态性能,所提出的协调控制器设计方法是可行的.     

综合系统多重递阶控制设计方法(三)空-地轰炸模态协调控制器设计方法[1]

基于综合系统的多重递阶控制结构,研究了空-地轰炸模态的协调控制器设计方法.综合系统控制结构是根据综合系统的子系统之间的功能耦合作用确定的.基于该结构,提出了航迹准稳态运动和运动解析关系组合的协调控制器设计方法.采用所提出的设计方法,基于某验证机的控制增稳系统,设计了空-地轰炸模态的综合飞行/火力控制系统.仿真结果表明,所设计的综合控制系统获得了良好的动态性能,所提出的协调控制器设计方法是可行的.     

基于复合制导的简易航弹制导控制系统设计

针对简易航弹原有方案弹道导引方法的不足,提出一种新的复合制导总体方案,设计了基于虚拟导引的制导控制系统。首先比较了复合制导控制与原有方案弹道方法,随后设计了基于扩张状态观测器的鲁棒制导律,并进一步利用参数空间法设计俯仰回路的飞行控制律,最后进行了制导控制系统六自由度数字仿真。理论分析与仿真研究表明了设计的合理性及复合制导的优越性。     

基于空空导弹攻击模态的火/飞耦合器设计与仿真

火力/飞行综合控制系统可以实现快速精确的瞄准攻击,并可完成一些由人工无法实现的机动攻击.火/飞耦合器是整个综合控制系统的核心,是联系火力控制系统与飞行控制系统的枢纽.采用经典控制理论与数字仿真参数寻优相结合的方法,分析和设计一种火/飞耦合器模型,并给出仿真结果.     

基于迭代学习观测器的无人机故障鲁棒控制

针对无人机在飞行时存在执行机构故障和外界干扰问题,建立了无人机的动力学模型和系统发生执行器故障时的模型,提出了一种将迭代学习观测器和鲁棒自适应控制相结合的容错控制方法.利用迭代故障观测器去观测无人机控制系统的状态并通过迭代实时跟踪执行器故障,给出了该观测器的收敛性分析,并在此基础上设计基于自适应增益的趋近律,实现系统鲁棒自适应控制.进一步基于Lyapunov方法从理论上证明了设计的容错控制器的鲁棒稳定性.使用无人机控制系统对方法进行验证,仿真结果验证了方法的有效性.     

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。     

基于虚拟飞行仿真的导弹控制系统设计

根据风洞虚拟飞行仿真系统的特点以及试验要求,设计了用于风洞虚拟飞行仿真的模型导弹的俯仰、偏航和滚转通道控制系统。导弹俯仰通道采用了迎角指令控制的三回路闭环控制结构,滚转通道采用了滚转姿态角指令控制的两回路闭环控制结构,而偏航通道采用液压驱动机构来开环控制侧滑角。利用极点配置法设计了俯仰和滚转通道的控制增益。最后通过数字仿真对所设计的控制系统进行了仿真验证。从数字仿真结果可以看出,无论是时域还是频域,所设计的俯仰和滚转通道闭环控制系统均能满足风洞虚拟飞行仿真的要求。     

某飞翼无人机自适应滑模控制系统

针对某飞翼布局无人机提出了一种连续滑模变结构控制的容错控制策略.由于滑动模态下的系统对匹配建模误差和匹配扰动具有完全的鲁棒性,故无人机的作动器故障和气动面的损坏等可以看作为一种扰动或者是未知的系统参数变化,利用滑动模态自身的鲁棒性实现系统的故障容错.并且滑模控制系统根据作动器的偏转角度限制,自适应地调整边界层厚度,避免作动器的饱和.其次,对多冗余控制面设计了相应的优化控制分配算法.最后,在仿真中证明该系统有较强的鲁棒性和较高的跟踪精度.     

模糊PID控制在制导滑翔弹滚动稳定回路中的应用

由于制导滑翔弹在不同高度变速飞行过程中,其飞行动力系数随着飞行条件的变化而发生较大变化,呈现严重的非线性,给控制系统的设计带来较大困难。结合模糊控制和PID控制的特点,提出一种基于模糊PID的控制系统设计新方法,并将此方法用于制导滑翔弹稳定回路中,仿真结果表明这种控制器可使系统获得很好的相对稳定性和鲁棒特性,并克服了工程上自动驾驶仪PID控制参数设计中的盲目性。     

基于反馈线性化的制导炮弹弹道控制系统设计

为提高制导炮弹的控制性能,研究了一种非线性弹道控制系统设计方法。建立了弹道控制系统模型,针对该模型的非线性、耦合和不确定性问题,利用反馈线性化方法将复杂的非线性系统进行解耦,结合滑模控制原理给出了一种非线性鲁棒控制器设计方法,并应用于制导炮弹的弹道跟踪控制器设计。制导炮弹六自由度仿真表明:该模型和控制器设计方法是可行的,能有效地控制制导炮弹按预期弹道飞行,具有良好的动态跟踪性能,并对气动参数摄动表现出鲁棒性,有利于提高制导炮弹的大空域作战能力。     

基于线性模型跟随的重构飞行控制律设计

线性模型跟随控制是一种传统的控制方法，通过对增益的调整，使实际受控系统的输出跟随参考模型的输出，以达到理想的静态、动态特性。将线性模型跟随控制引入自修复飞行控制系统的重构控制中，针对发生舵面故障的飞行控制系统，设计模型跟随控制律，给出仿真实例。结果表明，该方法具有可行性和有效性。