姿控发动机高空羽流流场DSMC仿真及算法研究

本文分析了高空羽流流场的特性，论述了ＤＳＭＣ方法的原理以及涉及到的关键技术，应用ＤＳＭＣ方法数值求解了喷管出口附近及倒流区流场。仿真结果表明ＤＳＭＣ方法能够精确描述这一区域的流场特性。     

基于像素局部对比度的直线特征检测算法*

本文提出了基于像素局部对比度和全局虚警抑制的直线段检测算法。本文算法分为四步：第一步,计算像素点的梯度以及局部对比度;第二步,将方向大致相同的像素点分成直线支撑区域(像素方向为像素梯度方向的顺时针垂直方向),并对支撑区域进行矩形近似;第三步,在直线支撑区域内拟合直线段,计算直线参数;第四步,根据直线支撑区域信息验证直线段,抑制虚警。实验表明本文算法在复杂条件下,特别是光照影响条件下,具有更好的鲁棒性和效率。     

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。     

高超声速飞行器BTT耦合控制策略研究

针对高超声速飞行器倾侧转弯（BTT）过程中俯仰、偏航和滚动通道间的强烈耦合,提出一种耦合控制策略。首先,针对高超声速飞行器快时变、非线性和强不确定性的控制问题,基于解析形式的非线性最优预测控制方法,采用分层设计思想设计了飞行器姿态控制系统,可较好满足高超声速飞行器的快速性要求。然后,在分析了BTT飞行控制过程主要影响因素及其影响规律的基础上,提出了一种“先降低攻角—然后快速滚转—再拉起攻角”的耦合控制策略。最后,对该控制策略对于高超声速飞行器的适用性进行了仿真分析。结果表明：本文提出的耦合控制策略,有效降低了偏航通道的控制需求,降低了BTT控制过程的失控风险,提高了控制系统的可靠性。     

飞控系统风洞虚拟飞行试验评估指标与评估要求

为明确风洞虚拟飞行试验能够评估的飞控系统性能,并为风洞虚拟飞行试验评估方法设计做出铺垫,针对风洞虚拟飞行试验特点,提出了风洞虚拟飞行试验能够评估的飞行性能指标及飞行品质指标,比较了风洞虚拟飞行试验与半实物仿真和飞行试验的评估能力差异;仿真分析了风洞虚拟飞行试验特点会造成的风洞虚拟飞行试验与自由飞行的评估结果差异;从试验、数据处理、性能评定等方面,提出了评估这些指标对风洞虚拟飞行试验评估方法的具体要求,并比较了它与半实物仿真和飞行试验的评估要求差异。     

伺服机构故障下基于线性规划的运载火箭姿控系统重构控制

发动机伺服机构故障给新一代运载火箭姿控系统的可靠性和安全性带来挑战,亟须开展重构控制策略研究。针对这一问题,提出一种基于线性规划的摆角重构控制分配方法。将伺服机构故障下的摆角分配问题转化为1范数单目标有约束优化问题,进而转化为标准的线性规划模型,采用单纯形法进行求解。仿真结果表明,所提出的线性规划法能够实现伺服机构故障下姿控系统的完全重构,各摆角均未达到饱和值,表明了方法的有效性。     

火控系统BIT设计与实现

采用层级BIT设计架构,建立了系统级和模块级BIT系统设计模型。设计了PBIT、CBIT、IBIT测试项探测函数、恢复函数等节点属性的统一数据结构。引入故障树理论设计了PBIT、CBIT、IBIT通用自动遍历故障树测试算法,可以实现多种火控系统的"自下而上"的节点测试和"自上而下"的故障诊断。在某火控系统预研项目的应用表明,本BIT系统的设计方案合理可行,易于维护,可显著提高通用火控系统的测试性和可靠性。     

基于DSP+FPGA的飞控系统硬件平台设计

针对某浮空器飞控系统多接口通信、低功耗、小体积、低成本的应用需求,设计了基于DSP+FPGA的飞控系统硬件平台。介绍了硬件平台总体结构设计;对飞控系统的接口资源模块及系统电源模块进行了设计;通过单板调试和搭建集成测试平台对硬件平台的硬件特性及接口功能进行了验证。验证结果表明:硬件平台具有高数据处理性能、良好接口协同工作能力、低功耗、开发成本低等特点,能够满足飞控系统的工作需求。此硬件平台可广泛应用于导航监测领域,为今后飞控系统的设计提供了广阔的思路。     

分数阶终端滑模控制器在DTC系统中的应用

针对SVPWM调制的永磁同步电机直接转矩控制系统磁链和转矩波动较大的问题,结合非奇异终端滑模和分数阶微积分理论的特点,设计了一种分数阶非奇异终端滑模控制器。结合直接转矩原理和分数阶微积分理论,对误差进行分数阶微分后与误差之和作为滑模面;根据非奇异终端滑模控制原理,在所设计分数阶滑模面的基础上确定了相应的控制律;利用李亚普诺夫定理证明了滑模面的稳定性和可达性。仿真结果表明,该策略能提高系统的动静态性能,可以进一步抑制磁链和转矩波动。     

BTT导弹状态反馈H_∞控制自动驾驶仪设计

针对倾斜转弯(BTT)导弹自动驾驶仪的抗干扰性和鲁棒性问题,以考虑耦合的情况下建立的更接近于实际的导弹数学模型为基础,将通道间的耦合作为干扰,在弹道特征点上对导弹模型进行解耦和线性化,得到各个通道的数学模型;设计基于线性矩阵不等式(LMI)的状态反馈H_∞控制自动驾驶仪,搭建全耦合状态下的三通道仿真模型,并进行联合仿真研究。结果表明所设计的状态反馈H_∞控制自动驾驶仪能够实现对导弹制导指令的有效跟踪,满足BTT导弹控制的要求。