大长径比导弹两自由度H∞减振跟踪控制器设计

针对大长径比导弹弹体振动与控制系统耦合产生的气动伺服弹性问题,提出两自由度H∞减振跟踪控制算法.在导弹俯仰通道弹性振动和刚体运动耦合模型的基础上进行控制器设计,把传感器在线输出测量值和参考弹道目标值作为控制器的2个输入,把前两阶弹性模态、跟踪误差和控制量引入到目标函数中,将两自由度控制器的设计问题转化到标准H∞优化框架.仿真结果表明,该方法在实现姿态跟踪的同时,对弹体振动有明显的抑制作用.     

弹性体导弹自适应减振跟踪控制算法

针对现有控制方法难以克服弹性体导弹弹性振动与刚体运动耦合问题,提出一种基于非线性干扰观测器的自适应反演控制算法。该算法能够根据弹体振动的强度动态调整控制器增益,提高不同情况下的控制性能,保证系统的稳定性。仿真结果表明,所提出的控制算法能够有效抑制弹性振动的耦合影响,并实现导弹姿态的稳定跟踪。     

考虑刚体运动与弹体变形耦合效应的旋转导弹动力学建模

旋转导弹结构细长,具有较大弹性,结构低频振动易与刚体运动相互耦合。为更好地研究旋转导弹的动力学特性,对考虑刚体运动与弹体变形耦合效应的旋转导弹动力学建模问题展开研究。引入瞬态坐标系,在该坐标系下利用拉格朗日方程建立弹性旋转导弹的惯性耦合完整模型。该模型考虑了弹性变形对质量特性的影响,能够完整描述刚体运动和弹性变形间的耦合效应。在不同假设下,将惯性耦合完整模型简化后可得到弹性耦合简化模型和非惯性耦合模型。仿真分析结果表明：相对于其他两种简化模型,惯性耦合完整模型能够更全面地描述旋转导弹的运动,而刚体运动与弹体变形耦合效应在旋转导弹建模和分析中不可忽略,需要加以考虑;在旋转导弹运动稳定情况下,3种模型的差别主要体现在姿态运动上,而在弹性变形上的差别可以忽略。     

基于μ综合的弹性体导弹鲁棒控制系统设计

基于鲁棒控制理论,针对弹性体导弹气动伺服弹性问题开展控制系统研究,通过建立导弹刚性弹性耦合全参数不确定性模型,在传统三回路控制结构的基础上设计了μ综合鲁棒控制系统.频域分析表明所设计的控制系统具有强鲁棒性,足以应对弹性体导弹的强不确定性.时域仿真结果表明,μ综合鲁棒控制系统在保证时域指标的同时,相比于经典PID控制系统,弹体一阶振动幅值约为其10％,衰减时间缩短至约0.5 s,有效抑制了弹体的弹性振动.     

考虑弹性的导弹倾斜发射动力学研究

针对导弹离轨安全性问题,研究了考虑弹性响应的导弹倾斜发射过程,以及导弹质量特性和发射角度的影响。提出了导弹倾斜发射动力学模型,其中考虑了离轨时刻导弹弹性变形释放产生的弹性响应和动载荷,以及离轨后低速飞行过程中的气动力,建立了导弹的结构动力学模型。通过算例研究了导弹离轨动力学模型的可行性,获得了导弹质量特性参数和发射角度对动力学和弹性响应的影响。研究发现,导弹离轨前,弹体在重力和前后滑块支撑力作用下发生弹性变形,在离轨时刻弹性释放,产生弹性响应,使得弹体受到动载荷;导弹质量和惯量对刚体运动影响较大,导弹质量和惯量越大,沉浮运动和俯仰运动响应越大,且分别呈现线性和非线性趋势;发射角度越大,导弹的沉浮运动、俯仰运动以及弹性响应越小。     

自旋导弹的反馈线化控制器设计

建立了自旋导弹在准弹体坐标系中的运动模型,运用动态反馈线化的方法设计自旋导弹的自动驾驶仪。通过时间尺度分离,将系统划分成快慢两个子系统,分别进行反馈线化设计。避免了不稳定零动态的出现。并实现了准弹体坐标系中的解耦控制。仿真结果表明该控制器具有一定的鲁棒性。     

基于有限元法的弹体振动浅析

说明了导弹发射前弹体受到载机振动的影响，产生弹性振动，振动对弹体结构、内部仪器造成损坏．应用有限元法对弹体建立了有限元模型，推导出弹体的固有频率方程和强迫振动微分方程．通过方程计算了弹体的振动响应，以此确定减振的方法、措施．     

基于最优控制导弹运输发射车主动悬架研究

针对某导弹运输发射车的四自由度模型,设计了主动悬架控制系统,以满足导弹发射和机动运输状态的整车重要部位处的减振要求.对于发射和机动两种工况,应用最优控制理论设计控制器,并给出了作动器的切换策略.最后对控制系统进行计算机仿真,结果证明比被动悬架有更好的减振性能.     

轴向载荷对大长细比导弹稳定性的影响研究

大长细比飞行器的刚性模态和弹性模态极易发生耦合失稳现象。轴向载荷作用下其结构刚度特性会发生变化,进一步降低其稳定性。使用有限元方法分析了大长细比导弹在轴向载荷作用下的结构刚度特性。采用当地流活塞理论计算弹性体变形的气动力,耦合结构运动方程,基于模态坐标在状态空间内实现结构运动方程的特征值分析和时域求解,研究轴向载荷对大长细比导弹稳定性的影响。研究发现：大轴向过载作用下,大长细比导弹的刚性模态和弹性模态将出现耦合失稳,且随着轴向过载的增加,弹体的结构刚度特性下降,失稳速度降低。     

弹性变形对大长细比导弹纵向稳定性的影响

综合考虑飞行动力学和气动弹性力学的相互影响,基于结构弹性模态和刚体飞行模态,耦合求解非定常气动力和结构动力学模型,研究大长细比导弹受弹性变形影响时的纵向稳定性.研究发现,大长细比导弹的弹性特征明显,结构弹性变形和刚体运动之间的相互影响不容忽视,分析大长细比导弹稳定性时需要将结构弹性变形与刚体运动统一起来进行研究.考虑刚体俯仰模态后,导弹的稳定性发生显著变化,系统由稳定变为不稳定,在较低动压下系统失稳,主要表现为俯仰模态的静失稳发散.来流动压和结构刚度会影响大长细比导弹的纵向稳定性.     

倾斜转弯导弹的分散自适应滑模解耦控制方案

针对倾斜转弯(BTT)导弹大迎角飞行状态下,3通道间较强的运动、气动、惯性耦合,提出了一种BTT导弹分散自适应滑模解耦控制方法。根据分散控制思想,将BTT导弹控制系统表示为由3个关联子系统组成的大系统。为每个子系统设计仅依赖局部测量信息的模型参考自适应滑模控制器。考虑到通道间关联的影响,设计协调回路并调整局部分散控制器的参数,保证大系统的全局渐近稳定同时实现解耦控制。自适应滑模控制器对建模不确定性、大迎角下的气动参数变化具有更强的适应性和鲁棒性。仿真结果表明,系统对机动指令的跟踪效果良好,满足BTT控制的要求。     

Design and Simulation of TF and TA Controller for Missile

A nonlinear terrain following(TF) and terrain avoidance(TA) controller is proposed for missile control systems. Based on classical TF algorithm (adaptive angle method), a new method for TF controller is proposed by using angle of attack. A method of obtaining terrain outline data from digital elevation map (DEM) for TF control is discussed in order to save store space. A TA algorithm is proposed by using bank-to-turn technique. The block control model, which is suitable for backstepping design, is given for nonlinear model of missile. Making full use of the characteristics of the system and combining block control principle and backstepping technique, a robust controller design method is proposed. Uncertainties in every sub-block are allowed, and can be canceled by using the idea of nonlinear damping. It is proved that the state tracking errors are converged to a neighborhood of the origin exponentially. Finally, nonlinear six-degree-of-freedom simulation results for the missile model are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed control law.     

一种改进的微型飞行器非线性动态逆解耦控制研究

针对微型飞行器在低雷诺数条件下具有明显的非线性、非定常及强耦合的特性,研究了一种改进的非线性动态逆与比例积分相结合的MAV非线性解耦控制方法。首先,应用奇异摄动理论对MAV进行时标分离,研究快、慢状态子系统的控制器设计;其次,将比例积分环节引入控制器中,以消除非线性对消误差带来的影响;最后,对系统进行了仿真验证,仿真结果表明非线性动态逆与比例积分结合的方法能够有效实现MAV的解耦控制,具有实用价值。     

基于特征模型的主被动一体化隔振平台控制分析

在各类飞行器飞行的过程中,飞行器载荷会受到不同频段的外扰影响,出现拍照模糊不清楚等问题,建 立主被动一体化隔振平台模型,阐述使用特征模型思想对该平台主动隔振系统进行控制,抑制台面振动。选取超磁 致伸缩作动器作为主动控制元件,建立主被动一体化隔振平台模型;根据力跟踪的平台模型设计了基于位移跟踪的 平台模型;建立位移跟踪隔振平台的特征模型,并将特征模型估计所得的状态变量和黄金分割控制、逻辑微分控制 相结合,对隔振平台的主动隔振控制系统进行控制;通过Simulink 仿真验证了控制器的有效性,并与传统的PID 控 制结果进行对比,证明了该控制器的优越性。     

基于非数据通信的导弹编队制导律算法

针对无数据链支持的作战条件下,仅利用导弹主动雷达导引头量测的弹间相对位置和相对速度等参数,基于多智能体一致性理论,提出一种适用于解决领从结构导弹编队队形控制问题的制导律算法。该算法在实现过程中无需各弹之间进行数据通信,即无需弹间数据链传递编队成员的绝对位置信息,就可实现既定队形的收敛和速度一致。应用代数图论证明了闭环制导控制系统的渐进稳定性,并基于坐标变换和导弹运动学方程,建立了编队控制过程中所需的导弹控制力模型。仿真结果表明该算法有效,适用于导弹编队系统的总体设计。     

飞航导弹执行器故障容错控制系统研究

针对传统飞航导弹控制系统对执行器故障容错能力较弱,而执行器故障模型难以在线快速准确辨识等问题,将直接自适应控制和传统控制方法相结合,设计了一种飞航导弹主动容错控制系统.可以在不知道确切故障信息的情况下,补偿修复故障发生后的控制信号,保证导弹仍能恢复一定的飞行性能.以某型导弹纵向控制回路为例,模拟升降舵执行器执行机构退化、效率降低等故障进行了数字仿真.结果表明,与传统的控制方法相比,该容错控制系统可以在不改变基本控制律的前提下,较好地修复控制信号,使系统跟随参考模型.     

船舶推进轴系纵向振动特性及控制技术研究

船舶推进轴系受到螺旋桨非定常激振力作用,产生纵向振动。通过建立船舶推进轴系分布质量模型,分析轴系纵向固有频率及影响因素;通过有限元分析软件 Patran 仿真分析被动式动力吸振器和主动控制方法对轴系纵向振动的控制效果。研究表明：螺旋桨质量和附链水对轴系固有振动特性影响较大;被动式动力吸振器受吸振器质量的限制,不如主动控制方法对轴系纵向振动控制效果好;主动控制力在达到激振力一半以上时就可以取得较好的控制效果,但必须考虑系统时滞的影响。     

导弹气动耦合分析与解耦算法研究

介绍导弹在飞行过程中对控制系统设计影响较大的几个气动耦合因素，并对其影响程度进行了分析。考虑这些耦合因素的影响，建立了气动力和力矩的数学模型以及弹体的动力学模型。在分析气动交叉耦合对导弹飞行特性影响的基础上，构造了导弹的偏航／滚动通道解耦算法。