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。     

旋转弹无静差控制系统设计北大核心

针对旋转弹自旋对控制系统稳态特性的不利影响,提出无静差旋转耦合控制系统设计方法,该方法是在单通道控制系统设计时,引入积分校正环节,对旋转耦合后俯仰和偏航通道的稳态误差进行修正,并分析二阶环节舵机模型的耦合特性和旋转引起的弹体耦合特性。将其应用到旋转弹的某一特征点处,仿真结果表明该方法能有效降低旋转弹自旋给控制系统造成的不利影响。     

旋转弹无静差控制系统设计

针对旋转弹自旋对控制系统稳态特性的不利影响,提出无静差旋转耦合控制系统设计方法,该方法是在单通道控制系统设计时,引入积分校正环节,对旋转耦合后俯仰和偏航通道的稳态误差进行修正,并分析二阶环节舵机模型的耦合特性和旋转引起的弹体耦合特性。将其应用到旋转弹的某一特征点处,仿真结果表明该方法能有效降低旋转弹自旋给控制系统造成的不利影响。     

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。     

高超声速飞行器倾侧转弯耦合控制策略

针对高超声速飞行器倾侧转弯过程中俯仰、偏航和滚动通道间的强烈耦合,提出一种耦合控制策略。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;在分析了倾侧转弯飞行控制过程的主要影响因素及其影响规律的基础上,提出一种"降低攻角—快速滚转—拉起攻角"的耦合控制策略。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:所提耦合控制策略有效降低了偏航通道的控制需求,降低了倾侧转弯控制过程的失控风险,提高了控制系统的可靠性。     

预定增益理论在导弹飞行控制系统中的应用

针对导弹在飞行过程中动力学特性大范围变化的特点,以俯仰通道为例,运用预定增益控制理论设计导弹飞行控制系统,即利用导弹空气动力学特性和导弹某些特征参数的强相关性来调整控制器参数,确保导弹在要求的飞行条件下满足稳定性和动态品质.最后通过仿真验证了所设计的控制器满足性能要求.     

带三维落角约束的寻的导弹制导与姿控系统设计

针对带三维落角约束的寻的导弹制导与姿态控制系统设计问题,提出一种基于终端滑模控制和扩张状态观测器的六自由度制导控制系统设计方法。建立包含模型不确定项的寻的导弹六自由度质心与绕质心模型,设计内外双层环路六自由度制导控制系统框架;基于弹-目三维相对运动模型和坐标系转移矩阵建立以攻角和侧滑角为输入的三维全耦合导引方程,利用终端滑模控制方法和扩展状态观测器得到期望的攻角和侧滑角并将其转化为对应的俯仰、偏航和滚转角指令;根据线性形式的寻的导弹绕质心动力学方程,设计与俯仰、偏航和滚转角相关的滑模面向量,并利用终端滑模控制方法和扩张状态观测器得到寻的导弹的副翼偏角、方向舵偏角和俯仰舵偏角指令。六自由度数值仿真结果验证了该方法的有效性和鲁棒性,并证明了该制导控制系统设计方法能以较少的控制设计参数完成预设的制导控制任务。     

大攻角飞行空空导弹鲁棒自动驾驶仪设计

当前,导弹自动驾驶仪多采用经典设计方法。是在导弹气动参数变化不大、通道间的耦合较小的情况下设计的。为了满足导弹高机动性能要求,常采用大攻角飞行;然而导弹大攻角飞行时,将会出现空气动力学系数不确定性、非线性和通道间的严重耦合问题,这就要求所设计的自动驾驶仪具有较好的鲁棒性。就导弹在大攻角飞行状态下、通道间解耦的基础上,针对空气动力学系数不确定性,用μ方法对俯仰通道驾驶仪进行了设计,仿真表明该方法具有较好的鲁棒性能。     

某大气层外飞行器姿态控制系统的预测控制方法研究

大气层外的飞行器在姿态机动的过程中,系统呈现出很强的非线性特性,传统的线性控制方法难以直接应用.但在大气层外飞行控制的飞行器,可以在没有反馈线性化的情况下,直接将系统俯仰通道的运动,偏航通道的运动和滚动通道的运动进行分离,并将各个通道之间的耦合视为干扰,应用非线性预测控制方法对各个通道的控制律进行设计.通过仿真,结果表明了该设计方法的可行性且对扰动具有一定的适应性.     

气动力/推力矢量复合控制地空导弹解耦方法

为解决气动力/推力矢量复合控制地空导弹的耦合问题,建立了导弹的动力学模型,采用动态解耦方法对系统进行解耦控制设计,实现了复合控制导弹俯仰和偏航通道线性化解耦。仿真结果表明,系统具有较好的跟踪性能,实现了通道间的解耦,说明了该方法的正确性和有效性。     

基于非线性模型预测的翼伞系统控制研究

翼伞系统在飞行过程中,受外界不确定因素的影响呈现出非线性特性和耦合性．应用非线性模型预测控制理论对翼伞系统飞行控制进行了研究,提出基于非线性模型预测控制的翼伞系统控制律设计方法,并推导出控制律解析式．仿真研究表明,合理地选择泰勒展开级数和预测周期,通过泰勒级数展开并截尾后的翼伞非线性控制系统可以表现出良好的控制性能．     

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。     

一种旋转导弹解耦控制方法

针对旋转导弹的耦合现象,提出了基于频率域耦合度稳定性理论的控制方法.描述了采用Nyquist阵列进行判定的机理,结合实际算例对不同转速情况下的旋转导弹耦合度进行了分析,得出舵机系统、弹体动力学对耦合谐振频率的影响情况.基于目前的工程需求,给出了解耦控制器的设计方法,并进行了验证.     

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。     

航空发动机分布式系统解耦控制研究

航空发动机控制系统是一个复杂的多变量控制系统,控制变量之间的相互耦合会严重影响系统的动态、稳态性能,在发动机最大工作状态时,甚至会造成超温、超转等现象,严重威胁着飞行安全,制约着发动机性能的提高。针对上述情况,利用改进型遗传算法对航空发动机双回路PID控制参数进行寻优,实现了对控制变量的解耦。数值仿真结果表明改进方法能有效消除各变量之间的耦合影响,而且在控制精度、跟踪性能等方面表现良好,对不同环境条件下的航空发动机模型均有良好的控制效果,适用于航空发动机控制。     

某型飞机侧向通道EA/QFT鲁棒控制

提出了一种MIMO定量反馈理论与特征值配置相结合的鲁棒解耦控制方法,该方法首先利用特征值配置使系统达到性能指标要求,通过对特征向量的限制实现MIMO系统解耦,然后利用QFT方法使其具备鲁棒性.通过对某型飞机侧向通道的仿真表明:该方法不仅解耦效果良好,而且具有较强的鲁棒性.     

基于ADV212的探空火箭图像采集与压缩系统

针对探空火箭遥测带宽低、图像监控通路多、系统小型化等设计难点,本文提出了一种基于ADV212的图像采集与压缩系统设计方案。采用可以同时支持无损和高压缩比有损压缩的JPEG2000图像压缩标准,提出适用于箭上图像采集特点的通道切换和中断处理策略,并以“乒乓”操作的流水线作业方式实现多路图像通道数据吞吐,通过两个实时发送通道和一个缓存发送通道向火箭遥测链路发送图像数据。提出了一种具有动态帧频和压缩比的图像压缩方案,解决了探空火箭遥测带宽有限这一问题。本设计以Virtex-4系列FPGA作为系统控制核心,采用ADV7182和ADV212分别完成图像的采集和压缩,分别采用SRAM和SDRAM实现图像的实时传输和缓存传输。通过比较图像间的PSNR值,试验并分析了适用于CCD图像的压缩滤波器和小波变换级数,得到了较为满意的图像质量。设计较好地满足了本次空间环境垂直探测探空火箭的图像采集任务。     

大攻角飞行导弹自动驾驶仪反馈线性化设计

针对大攻角空空导弹飞行过程中复杂的非线性空气动力学特性,提出了采用反馈线性化进行控制器设计的方法.在完成导弹俯仰通道的非线性建模的基础上,采用反馈线性化理论对导弹模型进行精确线性化,然后,对线性化后的系统给出了变结构控制系统设计.最后,通过仿真验证了所设计的控制器具有良好的动态性能及较好的工程参考价值.