动能拦截器质心动态漂移影响的研究与分析

主要研究动能拦截器质心动态漂移对其姿态稳定控制的影响。文章介绍了ＫＫＶ的控制方式,建立了控制动力学模型,借助该模型进行了悬浮试验的仿真计算,并利用仿真计算结果确定了ＫＫＶ质心动态漂移的允许范围和姿态控制力的大小。     

载人飞船逃逸飞行段姿态控制律设计

载人飞船在逃逸飞行过程中,需要对其姿态作较大幅度的调整,调整幅度可达０°～１８０°,飞船姿态的调整可以通过控制俯仰通道来完成。由于飞船姿态运动的三个通道一般是相互交连的,因此,在作姿态大幅度调整的过程中,还需要对其它两个通道进行姿态稳定。本文设计的一种相平面开关曲线和相应的姿态控制律,既可以用于飞船作大姿态调整,又可以用于姿态稳定。数字仿真结果表明,只要合理选择开关控制曲线的有关参数,可使姿态控制精度满足设计要求。     

两类临界静不稳定姿态控制系统设计

根据经典控制理论,设计了两类临界静不稳定姿态控制系统。     

控制力矩陀螺的动态扫描成像卫星姿态控制

针对卫星动态扫描成像任务中的姿态控制问题,建立卫星姿态动力学模型,分析动态扫描成像任务对姿态控制的特殊需求。结合动态扫描成像任务需求提出一种典型的姿态机动方案,对姿态机动过程所需控制力矩进行估计。基于期望力矩和星体实时姿态设计一种俯仰机动控制律,并提出五棱锥构型陀螺群的操纵方案。针对某动态扫描成像任务卫星,对提出的控制律进行数值仿真。仿真结果证明所提方案可以满足卫星动态扫描成像的姿态控制要求。     

双层气囊隔振装置多目标协同姿态控制方法

针对双层气囊隔振装置高精度姿态平衡控制需求,提出多目标协同姿态控制方法。通过建立双层隔振装置动力学模型、充放气控制等效作用力模型,建立了控制响应特性分析模型。并基于多目标满意优化方法建立了多目标协同姿态控制方法,使得双层气囊隔振装置能够较好地适应上下层气囊隔振装置姿态耦合,实现姿态平衡控制,并可有效抑制结构弹性变形对姿态平衡控制的影响。在双层气囊隔振装置上验证了该控制方法的可行性。该方法将用于某型船舶大型发电机组双层气囊隔振系统,实现双层气囊隔振装置柔性支撑状态下的姿态平衡控制。     

三轴稳定拦截器常值推力姿态控制系统优化设计

针对大气层外拦截器常值姿态控制问题,设计了一种"数字变推力"姿态控制系统。通过对拦截器动力学环节合理简化,应用线性二次型最优控制理论(LQR),设计出连续型角度最优控制律,并依据廉价控制、昂贵控制等原则,选择合适的加权矩阵推导出控制量的解析表达式;根据PWPF((Pulse Width Pulse Frequency)调制原理,将用连续推力设计最优控制律用于常值推力发动机,实现了"数字变推力"姿态控制系统设计;考虑燃料消耗及PWPF线性工作区要求等应用PSO(Particle Swarm Optimization)优化算法对PWPF调制器参数进行了优化设计和仿真。仿真结果表明了该设计方法的有效性及工程应用价值。     

动态逆在变质心导弹姿态控制中的应用

针对导弹变质心这种新的控制方式,建立了变质心旋转导弹准弹体下的动力学模型,由于模型是复杂非线性的,通过按线性化族近似化理论对模型进行了合理简化,并用动态逆控制理论对系统的姿态控制进行了设计,仿真结果表明,所设计的变质心导弹动态逆姿态控制具有很好的快速性、稳定性.仿真证明这种方法是有效的.     

固体运载器姿态控制系统自适应滤波器设计

采用大长细比、轻结构质量设计方案的固体运载器结构刚度较小,姿态控制系统设计需要考虑弹性振动的影响。设计了自适应滤波器实现对箭体弹性振动信号的抑制:将滤波器参数自适应问题转化为系统参数辨识问题,通过Steiglitz-McBride参数辨识方法求解,该方法具有计算复杂性低、收敛迅速等特点,适用于箭上计算机实时计算。通过闭环仿真表明,在箭体弹性频率发生变化的条件下,具有自适应滤波器的控制系统能够跟踪这种变化,有效抑制振动信号对控制器的影响,保持运载器姿态运动稳定。     

考虑姿态运动的空间拦截器末制导规律的数学模型

根据控制动力的实际情况,研究了拦截器弹体运动以及控制动力特性参数的变化对制导精度的影响。为此必须建立以各种参数表示的制导规律数学模型。仿真结果表明：只要开关门限取得适当,控制动力特性参数在某一范围内取值,开关控制的末制导可以达到希望的制导精度。     

临近空间驻留飞艇模糊变结构姿态控制方法

针对临近空间驻留飞艇姿态运动的非线性、耦合和不确定等特点,提出了一种模糊变结构解耦控制方法。首先,推导了定点模式下飞艇的姿态运动方程,通过选取状态向量和控制向量,将其描述为非线性系统。然后,采用反馈线性化方法将非线性姿态控制系统输入输出解耦为三个通道的线性子系统;利用滑模变结构控制对参数摄动的不变性设计了定点姿态控制系统,并应用Lyapunov理论证明了系统的全局稳定性;为提高控制性能,以变结构控制的滑模面及其变化率为模糊控制器的输入,以趋近律参数为模糊控制器的输出设计了模糊变结构控制器,通过模糊规则在线调整控制律参数。最后,对具有参数不确定的姿态控制系统进行了数值仿真,验证了控制方法的有效性和鲁棒性。