线性离散系统全阶比例积分观测器设计研究

针对线性离散系统 ,研究了状态方程和测量方程均包含未知输入干扰的状态估计问题 ,提出了一种新的状态观测器 (全阶比例积分观测器 )的设计方法。给出了这种观测器的存在条件。仿真结果显示了全阶比例积分观测器的良好性能。     

基于卡尔曼滤波的跳频信号跟踪算法

相对于传统的固定载波频率信号的测控体制,使用跳频扩频信号进行测速在提高了测控系统抗干扰能力的同时带来了信号跟踪精度不高的问题。针对这一问题,文章提出一种使用卡尔曼滤波器替换传统锁频环路低通滤波器的环路结构,推导了卡尔曼滤波器跟踪算法的递推公式。仿真结果表明,经过改进之后的环路跟踪精度大大提高,系统的测速精度达到15cm/s,比未使用卡尔曼滤波时候的测速精度提高了约6倍。     

基于蚁群算法的Costas跳频信号自测速方法

分析了速度对Costas跳频信号回波的影响,用波形熵作为性能指标函数,研究了基于蚁群算法的Costas跳频信号自测速方法,仿真验证表明,这种测速方法能够明显提高测速的精度.     

多普勒雷达测速信号滤波方法分析

针对四波束多普勒雷达测速信号的特点,提出了适用于光纤捷联惯导/多普勒雷达/气压高度表组合导航系统应用的多普勒雷达测速信号滤波方法.分别分析了卡尔曼滤波、经典数字滤波和小波变换滤波方法在从含有噪声和野值的多普勒雷达测速信号中提取出原始信号的特点,并对实际跑车试验中测得的多普勒雷达测速数据进行了滤波处理.结果表明:小波滤波方法在降噪以及剔除野值方面性能更好,更能适用于组合导航中对多普勒雷达测速信号的精度要求.     

光电编码器在调速系统中的应用

本文阐述了用光电编码器代替传统的测速电机和旋转变压器作调速系统反馈元件的技术。结果表明,光电编码器可有效地简化转换电路,更精确地测定出速度和位移两个参数。     

纯方位目标定位与跟踪航路优化模型

为了得到更加精确的目标运动要素,需要研究观测器的优化跟踪航路。在目标作匀速直线运动的条件下,以系统的可观测性为约束条件,观测器机动的时间为目标,利用数学建模的思想和方法,得到观测器只进行航向机动的目标定位与跟踪航路优化模型。     

故障结构分解的航空发动机执行机构估计

作为航空发动机控制系统的易损部件,执行机构的故障估计目前尚缺少有效方法。采用故障结构分解的方法,通过重构输出变量来分离出输出变量中与故障无关的部分,并由此得出故障与状态量、输出量之间的关系;将故障信号与原有的状态变量合并为新的状态变量得到系统的增广模型;最后对该增广模型设计全维观测器实现故障估计和状态估计。仿真结果证明了该方法的有效性。     

测速定位系统的研究

测速定位系统是高速磁浮列车牵引和运行控制基础,与轮轨列车的系统相比,存在着如悬浮间隙波动、长定子轨道接缝及非接触式绝对位置读码等可能影响系统正常运行的特殊问题.为了降低悬浮波动对相对位置检测的影响,提出了利用悬浮间隙归一化处理相对位置检测信号的方法,使输出统一变换为8mm悬浮间隙下的信号,达到了磁极相角精度2.8°的检...     

最小熵准则下的高动态目标回波相位补偿方法

针对传统"停-跳"假设对高动态脉冲雷达测速的局限性,提出了一种最小熵准则下的高动态目标回波相位补偿方法。在最小熵准则下,通过建立多项式的相位滤波器,实现回波信号相位高阶系数的估计,再对积累周期内的信号进行相位补偿,补偿后的信号频谱熵最小,此时再利用FFT可以得到高精度径向速度估计。实测验证表明,该算法可以有效地估计和修正回波相位高次项,提高回波积累时长,补偿后的径向速度估计均方根误差明显降低,算法估计的径向速度均方根误差优于0.04m/s,有效提高了脉冲雷达测速精度。     

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。     

基于全维PI观测器的混沌系统鲁棒故障检测设计

研究了在干扰存在情况下基于全维PI观测器的混沌系统鲁棒故障检测设计问题。基于一类Sylvester矩阵方程的参数化解,给出了干扰和残差信号解耦的充要条件,并建立了具有鲁棒故障检测功能的全维PI观测器设计的参数化方法。Lorenz混沌系统的数值算例及其计算结果表明：在干扰存在的情况下,基于全维PI观测器的混沌系统鲁棒故障检测设计方法简单有效。     

线性扩张状态观测器的改进及观测精度分析

为提高线性扩张状态观测器的观测精度,加快其收敛速度,从偏差控制的基本原理出发,提出了一种应用于自抗扰控制系统的改进型线性扩张状态观测器。该改进型线性扩张状态观测器将各状态变量与其观测值之间的偏差作为各状态变量的调节依据。给出了改进后的二阶和三阶线性扩张状态观测器的观测误差系统的稳定性证明,并进行观测精度分析。仿真结果表明,该改进型的二阶和三阶线性扩张状态观测器比传统的同阶次扩张状态观测器的收敛速度更快、观测精度更高。     

反作用轮低速特性观测补偿方法

反作用轮在现代高精度卫星姿态控制中占据着重要的地位。但由于反作用轮工作于低速状态,其转速过零时摩擦力矩的非线性特征将会对姿态控制精度产生较大的影响,并影响卫星运行寿命。基于Dahl摩擦模型建立了直流电机驱动的反作用轮系统数学模型,在此基础上设计了用于改善反作用轮低速性能的补偿观测器,并将其应用于三正交结构姿态控制系统。数字仿真说明此方法可以有效地抑制反作用轮低速摩擦产生的扰动,从而大幅度改善卫星姿态控制精度及其姿态稳定性。最后探讨了该观测器方法同变结构控制方法的综合应用前景。     

空间光通信粗瞄系统的扰动估计与补偿

粗瞄系统以直流力矩电机驱动二维转台为执行机构,通过粗瞄控制器对其进行控制。对系统受到的扰动进行分析,应用了最速跟踪微分器提取速度信号;以二维转台的方位轴为控制对象,在其位置环、速度环采用级联线性自抗扰控制器,通过线性扩张状态观测器主动补偿扰动,达到内外环双重隔离扰动的目的,提高跟踪精度;之后进行了实验分析。分析结果表明:在加入同样的模拟扰动信号,输入2 Hz,5 Hz和8 Hz的正弦信号时,与比例、微分、积分控制器相比,跟踪误差的标准差约降低50%;验证了线性扩张状态观测器具有扰动补偿效果;在输入不同频率正弦信号时,自抗扰控制器对输入信号频率的变化不敏感,仍能保证较高的跟踪精度。     

基于未知输入观测器的传感器故障诊断技术

采用基于模型的方法，根据基于观测器的故障诊断系统鲁棒性的特点，讨论了利用未知输入观测器方法减少系统不确定性因素影响的传感器故障诊断技术，并根据给定的系统设计出相应的鲁棒观测器。仿真结果表明，未知输入观测器对传感器的三种常见故障可以准确检测出来，对提高系统的鲁棒性十分有效。     

伪线性卡尔曼滤波的观测器轨迹优化算法

单站被动式跟踪存在强非线性和弱可观测性,即便观测器的运动满足可观测性条件,滤波仍然可能发散.针对此问题,使用伪线性卡尔曼滤波器,应用费希尔信息量、罗美达下限等方法对轨迹进行优化,该优化方案避免了对目标与观测器的径距信息的近似.仿真表明:该方法与传统方法比较,计算量较小,优化得到的轨迹简单,滤波精度得到改善.最后给出了在一定条件下,观测器的"最优"运动规则.     

弹道计算系统中的FFT技术与仿真

本文论述了采用FFT 技术进行弹丸速度测定。这种技术优于传统的模拟滤波器,可以同时测定位于天线波束内的多个弹丸的速度;经数字滤波器过滤后的信号具有更高的信杂比和信噪比,从而测速距离有较大的提高。仿真表明,应用FFT 技术测速,也有较高的精度。     

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.     

基于递推CRLB的被动定位跟踪精度分析

针对无源探测下存在探测概率低、数据率低、精度较低等问题,为了提高目标定位跟踪精度,利用克莱默下界(CRLB)理论,推导了不完全量测下最优估计方差下界公式。从而分析以上因素对目标跟踪的影响,为设计跟踪系统提供指标参考。理论仿真与KALMAN滤波数值仿真表明,在无法提高观测器精度的情形下,通过提高系统灵敏度以提升信号截获概率,增加分布式布站组网探测关联融合提高信息数据率,能显著提高被动定位跟踪精度。     

基于状态观测器的混沌系统鲁棒同步设计

研究了在有界干扰情况下一类非线性反馈混沌系统的鲁棒同步状态观测器设计问题。基于Sylvester矩阵方程的参数化解,将非线性反馈混沌系统的鲁棒同步状态观测器设计问题转化为带有约束条件的优化问题,通过解决该优化问题得到鲁棒同步状态观测器的增益矩阵,从而达到了干扰信号解耦目的。数值算例及其仿真结果表明:该非线性反馈混沌系统的鲁棒同步状态观测器的设计方法是简单有效的。