基于模型转换的异步空间配准算法

在分布式融合系统中,融合中心在对传感器发送过来的航迹数据进行融合处理前,需要采用空间配准算法来消除航迹数据中可能存在的系统误差.已有的空间配准算法未考虑滤波处理中的状态方程对配准过程的影响.对不同传感器具有不同状态方程条件下的异步空间配准实现进行了研究,采用将模型误差和系统误差合并处理的思路,提出了基于模型转换的异步空间配准(AMCBA)算法.仿真结果表明AMCBA算法能够实现对模型误差和系统误差的准确估计.     

Integrated guidance and control of guided projectile with multiple constraints based on fuzzy adaptive and dynamic surface

Based on fuzzy adaptive and dynamic surface (FADS), an integrated guidance and control (IGC) approach was proposed for large caliber naval gun guided projectile, which was robust to target maneuver, canard dynamic characteristics, and multiple constraints, such as impact angle, limited measurement of line of sight (LOS) angle rate and nonlinear saturation of canard deflection. Initially, a strict feedback cascade model of IGC in longitudinal plane was established, and extended state observer (ESO) was designed to estimate LOS angle rate and uncertain disturbances with unknown boundary inside and outside of system, including aerodynamic parameters perturbation, target maneuver and model errors. Secondly, aiming at zeroing LOS angle tracking error and LOS angle rate in finite time, a nonsingular terminal sliding mode (NTSM) was designed with adaptive exponential reaching law. Furthermore, combining with dynamic surface, which prevented the complex differential of virtual control laws, the fuzzy adaptive systems were designed to approximate observation errors of uncertain disturbances and to reduce chatter of control law. Finally, the adaptive Nussbaum gain function was introduced to compensate nonlinear saturation of canard deflection. The LOS angle tracking error and LOS angle rate were convergent in finite time and whole system states were uniform ultimately bounded, rigorously proven by Lyapunov stability theory. Hardware-in-the-loop simulation (HILS) and digital simulation experiments both showed FADS provided guided projectile with good guidance performance while striking targets with different maneuvering forms.     

考虑落角约束与驾驶仪特性的自适应径向基空间末制导律

为使舰炮制导炮弹在打击近岸机动目标的末制导段满足落角约束,考虑驾驶仪动态特性,基于自适应径向基逼近网络与动态面提出一种空间末制导律。构建弹目相对运动模型,通过带改进微分跟踪器的扩张状态观测器估计目标加速度。为零化视线角跟踪误差与角速率,采用自适应指数趋近律设计非奇异终端滑模,运用自适应径向基逼近网络削弱控制指令抖振。通过Lyapunov第二法证明了系统的视线角跟踪误差与视线角速率均最终一致有界。仿真实验表明:该末制导律使制导炮弹在空间中打击不同机动形式的近岸目标时,具备良好的末制导性能。     

锂电池储能在电磁发射中的应用

随着电磁发射技术的发展,储能环节成为其中不可或缺的一部分。对基本储能单元需求进行分析,以用电系统功率和能量需求为牵引,以储能系统体积重量适装性最优为目标,充分对比现有各类电池参数指标,从安全性、功率密度、能量密度和循环寿命四个方面进行考虑,确定基本储能单元类型为锂电池。面对舰上不同电磁发射设备电压、电流的需求,需要研究能够实现锂电池组快速灵活串并转换的拓扑结构。在实现电池组稳定并联之前,需保证电池组的一致性,因此需计算出电池荷电状态并进行均衡;针对短脉冲大倍率连续放电工况下荷电状态估算不准确的问题,提出以蓄电池组作为研究对象,采用动态辨识方法进行估算。由于各电池组之间存在不一致性,并联起来放电时可能导致输出电流不均衡,使得本来就处于高倍率放电的电池组超限使用,因此将提出一种电池组均流方法来解决此问题。     

使用FPGA设计高可靠SpaceWire路由器

为了提高系统的可靠性和可用性,提出一种基于静态随机存取存储器（Static Random-Access Memory,SRAM）型现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array, FPGA）的SpaceWire路由器设计方法。路由器通过系统级三模冗余技术加固,采用基于位流重定位的动态部分刷新技术修复系统中发生的软故障,并提出一种基于工作输入和健康现态的实时状态同步方法,以确保故障模块修复后的状态与其他模块同步。因此,该系统能够进行错误掩蔽和自我修复。在Xilinx Virtex-5 FPGA开发板ML507上对所提出的路由器系统结构和设计方法进行实现和验证。实验结果表明,路由器的可靠性和可用性显著增加,且系统的实时性很好,能保证路由器在整个工作过程中提供正常服务而不会引起系统功能中断或延迟;位流重定位技术的采用将所需存储空间减少三分之二,同时也降低了原始位流本身故障的可能性。     

装备保障人员优化配置方法研究

将装备保障人员按级别分为操作人员、维修人员及管理人员,结合人员进入、培训和退出的状态,构造了状态转移矩阵,求出了各级别人员数量。定义了不同级别针对不同任务的保障效率,按照保障人员完成最高效率任务构建了最优化配置模型。通过实例验证了模型的实用性。     

基于IMM-RUASFF的网络化目标跟踪算法

针对目前网络化目标跟踪算法存在实时性差、精度低等问题进行了研究。首先,基于网络信息共享需求,建立了网络探测节点的目标跟踪模型;其次,网络探测节点目标跟踪需求和实战要求发现目标经常是有多种运动状态并存,而单一模型的滤波器不能满足对机动目标跟踪性能的要求,采用了基于交互式多模型(Interacting Multiple Model,IMM)的有反馈实时更新的异步状态融合算法。最后,针对多个探测节点目标跟踪的状态融合估计问题,提出了一种有反馈实时更新的异步状态融合算法,通过仿真验证了算法的有效性。     

光电跟瞄平台稳定控制器设计

以考虑光电跟瞄平台三轴环架间的耦合所建立的数学模型为基础,对光电跟瞄平台的稳定回路分别设计了基于线性矩阵不等式(LMI)的状态反馈H∞控制器和多输入系统极点配置控制器;分别建立基于所设计两种控制器的跟瞄平台稳定控制系统,并对其控制效果进行对比研究,结果表明,二者皆能实现对光电跟瞄平台的稳定控制,都具有一定的鲁棒性能。其中H∞控制器的设计更简单,超调更小且达到稳定的时间短,更适合于光电跟瞄平台的稳定控制。     

基于通用扩张状态观测器的鲁棒飞行控制方法

针对参数不确定、外界干扰与测量噪声情况下飞行控制问题,提出一种基于通用扩张状态观测器的鲁棒飞行控制方法。基于状态相关的Riccati方程控制方法对飞行器俯仰通道非线性模型进行扩展线性化;引入基于通用扩张状态观测器的控制方法,设计干扰补偿增益,实现对外界干扰的估计与补偿;通过在线解算状态相关矩阵及代数黎卡提方程,得出状态反馈增益与干扰补偿增益,实现对飞行器期望攻角的跟踪控制。与已有方法对比表明,所提方法不仅对系统模型不确定性与外界干扰具有较强的鲁棒性,而且在较大测量噪声情况下,其依然能够保证良好的跟踪控制效果,具有较强的工程应用价值。     

惯性弹体运动预测建模

基于弹道方程的理论建立了来袭惯性弹体的运动预测模型和识别模型,一方面为防空作战从战术前沿拓展到中程以上拦截提供模型基础,另一方面为前沿防空中拦截榴弹、火箭弹类小型目标提供出精度更高的预测模型。最后,研究中成功给出了弹体运动状态预测及识别的计算结果,并得到了真实射表的验证。模型普遍适用于所有来袭惯性弹体的运动。