弹道修正弹的指数趋近律姿态控制

为提高弹道修正弹姿态控制精度,提出了一类固定翼/可动翼组合的双旋弹道修正弹工作原理,建立了滚转通道状态空间模型,基于指数趋近律的变结构控制理论,设计了双旋弹道修正弹滚转姿态控制器.利用Simulink软件进行数字仿真.仿真结果表明:在大动压和小动压条件下分别跟踪阶跃信号,弹道修正弹姿态调整时间均小于0.5s,该姿态控制方法有效.     

网络控制系统的自整定鲁棒数字PID控制

为了有效地抑制网络延时对网络控制系统性能的影响,提出了一种鲁棒数字比例-积分-微分(PID)控制器设计方法.该方法将分布式的网络延时归结为单一延时;在大时变鲁棒数字PID控制方法的基础上,结合二自由度的内模控制结构,实现了控制器参数的数字双PID分离设计.对基于控制局域网络(CAN)总线的典型工业过程进行了仿真实验.结果表明,与最小化模型方法设计的控制器比较,采用设计的PID控制器能补偿网络上的延时,更加有效地抑制负载干扰并提高了系统的动态特性.     

小型导弹需用过载设计

本文研究了“设计弹道”条件下，反坦克导弹在启控点存在无控习行角偏差和线偏差，以及跟踪目标速度情况下，导弹需用过载设计计算问题。实践表明，本文给出的计算方法和公式，计算工程问题，其结果接近数字仿真。     

A New T-S Fuzzy Sliding Mode Control and Its Simulation for BTT Missile

针对倾斜转弯(BTT)导弹控制和制导系统所具有的非线性、快时变性和模型不确定性问题,研究了一种基于模糊T-S模型的模糊自适应控制器.利用反馈线性化方法设计滑模控制器,针对控制系统的非线性部分利用模糊T-S模型逼近,采用李雅普诺夫方法证明了所设计的非线性控制系统的渐进稳定性,并推导出自适应律.对控制器进行了仿真验证,仿真结果表明跟踪性能良好.     

含变时滞输入的挠性航天器姿态复合控制

对含变时滞输入的挠性航天器姿态复合控制问题进行了研究,主要是通过设计一个时滞依赖的H_∞控制和干扰观测器(DOBC)相结合的复合分层控制结构,实现姿态角和姿态角速度的稳定控制.本文所提方法的优势为:1)对振动引起的干扰进行精确补偿,减少了干扰对控制效果的影响;2)设计了时滞依赖的状态控制器,降低了时滞对姿态的影响;3)在泛函求解过程中引入了时滞积分不等式分解系数,从而降低了设计的保守性.最后,通过数值仿真验证了本文设计的控制方法的有效性,并分析了时滞量及时滞积分不等式分解系数对闭环系统性能的影响.     

角速度约束卫星编队控制与虚拟演示验证

针对角速度约束下卫星编队姿态同步控制问题,提出一种附加系统动态-姿态同步控制器综合设计策略. 首先,考虑角速度约束影响,建立约束下卫星编队模型;其次,建立姿态跟踪误差方程,将角速度约束转化为角速度跟踪误差约束,并设计新型有限时间附加系统动态,保证姿态变化满足约束要求;然后,基于附加系统状态,设计姿态同步控制器,实现卫星编队有限时间姿态同步;最后,搭建分布式实时仿真验证平台,主控单元由仿真单元提取实时数据绘制仿真曲线,同时将数据发送至视景单元进行场景驱动,通过实时仿真曲线与离线仿真结果的对比分析以及编队控制过程的三维可视化演示,实现了实时环境下控制算法的可靠性验证.     

五自由度气浮台位置和姿态的分数阶控制

针对五自由度气浮台星体模拟器的姿态平台和位移平台,分别设计分数阶滑模控制器和分数阶PDμ控制器.首先,针对具有重力不平衡力矩和执行机构安装偏差的姿态平台模型,设计了模糊参数自整定的分数阶滑模控制器.利用分数阶微分算子的信息记忆性与遗传特性,在传统滑模控制中引入分数阶微分算子,利用模糊推理机制进行开关增益参数的自整定,使新型控制器具有模糊控制、分数阶微分和滑模控制等多重优点.利用分数阶Lyapunov稳定性定理,证明了系统的稳定性.其次,针对与姿态平台有耦合效应的位移平台模型,设计了分数阶PDμ控制器;最后,在仿真过程中考虑执行机构的实际运行特性,以数值仿真的形式进一步说明了所提出控制器的有效性和良好的控制性能.     

落点预测制导律的旋转稳定弹修正控制

为提高旋转稳定炮弹制导精度,针对一类采用固定翼控制的双旋结构旋转稳定弹建立了七自由度运动方程,利用四自由度(4D)质点弹道模型设计了落点预测制导律,将该制导律用于旋转稳定弹修正控制,建立了Matlab/Simulink弹道模型并进行了数字仿真验证.仿真结果表明:采用落点预测制导律,旋转稳定弹圆概率误差(CEP)由235m减小到20m,落点精度明显提高,该修正控制方法有效.     

封面图片说明

正封面图片来自本期论文"角速度约束卫星编队控制与虚拟演示验证",图片是视景仿真中角速度约束下跟随者航天器对领航者航天器姿态跟随卫星编队控制图.针对角速度约束下卫星编队姿态同步控制问题,提出一种附加系统动态-姿态同步控制器综合设计策略.首先,考虑角速度约束影响,建立约束下卫星编队模型;其次,建立姿态跟踪误差方程,将角速度约束转化为角速度跟踪误差约束,并设计新型有限时间附加系统动态,保证姿态变化满足约束要求;然后,基于附加系统状态,设计姿态同步控制器,     

基于推力矢量/水舵复合的超空泡导弹变结构控制研究

为研究水下超空泡导弹在巡航段的稳定控制,提出了对导弹的俯仰、偏航和滚动通道均进行控制。从超空泡导弹受力的特殊性出发,提出一种按通道分配指令的推力矢量/水舵复合的控制策略,在此基础上推导其面向控制系统设计的数学模型,应用变结构控制理论设计控制器并进行数学仿真。仿真结果表明,航迹和姿态参数均可满足快速性、稳定性和鲁棒性的设计要求。     

复合控制拦截弹的神经网络姿态控制

为了有效地调整复合控制拦截弹的姿态运动,提出了一个姿态控制方法。首先基于动量矩定理建立了拦截弹姿态运动的数学模型,然后针对数学模型和推力器点火逻辑的特点,设计了拦截弹姿态运动系统的神经网络控制器。使用常规方法获取基本的控制器,通过神经网络对常规控制器的控制参数进行调节,最后利用最优原理求出了拦截弹期望的俯仰控制力矩和偏航控制力矩。仿真结果表明,该姿态控制方法能够有效地实现拦截弹的精确姿态控制,并且具有较好的动态性能。     

炮射导弹反武装直升机可行性仿真研究

研究通过炮射反坦克导弹赋予坦克有限反武装直升机能力的可行性 .建立了一种炮射导弹与武装直升机对抗的仿真模型 ,并在各种情况下进行了系统仿真与导弹控制系统参数优化 .经参数优化的炮射导弹在给定的武装直升机各种航迹下 ,均可直接命中 ,脱靶量均小于 1m ,最大过载不超过可用过载 .仿真结果表明炮射导弹是坦克对抗武装直升机的一种可行的选择 .     

一种模型参考自适应导弹控制系统设计

目的设计能够适应环境变化和目标机动的导弹控制系统．方法将模型参考自适应控制理论应用于导弹控制系统的设计,针对反坦克导弹的具体特点做了相应的改进．结果大量仿真得出所设计的控制系统能够满足击顶反坦克导弹的战技要求．结论将模型参考自适应控制应用于导弹控制系统设计是成功的,与常规控制系统相比具有明显的优点。     

Second order sliding mode control with backstepping approach for moving mass spinning missiles

An attitude controller using the second order sliding mode control methodology with a backstepping approach (SOSMCB) is designed and implemented for a spinning missile with two internal moving mass blocks. The system consists of a rigid body and two radial internal moving mass blocks and its mathematical model is established based on Newtonian mechanics. The control scheme integrates a second order sliding mode control algorithm into the last step of the backstepping approach, and its stability is proved by means of a Lyapunov function. The performance of the controller is demonstrated by numerical simulations, the results show that the attitude controller is stable and effective.     

EFP Warhead Missile Fuze Analysis and Simulation

The explosive formed penetrator (EFP) warhead missile projects the blast fragments in one direction normal to the missile longitudinal axis. Through analyzing on the two restrictions of EFP warhead explosion: trajectory restriction and attitude requirement, the concept of fuze time-delay tolerance is presented to be the measurement of the time of the EFP warhead explosion. The calculation models of fuze time-delay tolerance under two restrictions are provided. Some crucial parameters playing important roles in calculation under attitude requirements are simulated. The simulation results show that the engagement plane angle, roll rate and warhead attack standoff influence the tolerance dramatically.     

Determining the characteristics of the initial fixed-focus of laser beam riding guidance information field

Determining characteristics of the initial fixed-focus are a key technique for the design of laser beam riding guidance missile. Through analyzing the effects of the initial cone information field in guidance and control system of missile,those effects are considered as an approximate lead compensation network. The position and time of guidance spot initial fixed-focus can be designed. This method is applied to determine the characteristics of the initial fixed-focus of laser information field for a laser beam guidance gun-launched missile. The results of design and simulation show that the initial cone information field apparently speeds up convergence on the initial trajectory,and provides a guarantee for the implementation of minimum range index of a missile system.     

质量矩拦截弹的H∞鲁棒控制研究

以所建立的质量矩拦截弹数学模型为基础,通过对模型合理的简化,得到了一个耦合的非线性动力学系统.利用微分几何的反馈线性化理论,得到了一个解耦线性系统,考虑到拦截弹的鲁棒性要求和3个滑块的协调控制问题,为了提高系统的动态性能,采用LMI区域进行闭环极点配置.同时,提出基于ITAE准则,考虑混合灵敏度问题,对权函数的选择等问题进行了研究,设计了具有鲁棒极点约束的质量矩拦截弹姿态控制系统,仿真结果验证了这种方法的有效性.     

应用动态逆和三时标分离的飞航导弹过载控制离散化设计

目的是选用普通舵系统来设计一种低成本高性能飞航导弹过载数字控制系统。这种情况下舵系统的动态特性将不能忽略。假设舵系统具有一阶动态特性,导弹的单通道(例如纵向通道)成为一个三阶的被控对象。应用三时标分离的方法将导弹动力学(含舵系统)分离为3个一阶的动力学子系统,这3个子系统分别对应于过载层(慢速子系统)、角速度层(中速子系统)和角加速度层(快速子系统),对这3个子系统分别采用Adams-Bashforth数值方法进行离散化、并进行离散化动态逆控制设计,应用李雅普诺夫综合法,分别设计出期望的慢、中、快离散动力学子系统。给出了各子系统带宽参数的选择方法。仿真结果验证了本文方法的正确性和有效性。     

Research on feasibility of missile attitude control based on laser gyroscope

According to the disadvantages of traditional mechanical gyro inertial measurement unit(’IMU’) for steering system not being available for missile attitude control, a concept based on laser gyro IMU is proposed to realize navigation & positioning and attitude control. The concept will save three single-axis rate gyros compared with traditional missile attitude control system, and is available both for strapdown and platform inertial navigation systems. Firstly, this article analyzes the selection requirements of sensitive device for missile attitude control system, and then analyzes the feasibility of missile attitude control based on laser gyro theoretically, on this basis, from four aspects of error characteristics, anti-vibration characteristics, temperature characteristics and dynamic characteristics, validate the feasibility of the concept practically. Secondly according to the strict requirements of dynamic characteristics on attitude control system, a special design is made for gyro signal filtering used for attitude control. By changing the traditional high order FIR filter to adaptive filter and low order FIR filter, laser gyro’s signal phase delay is reduced. The delay time of theoretical design is 1.5 ms. Lastly, this design is validated through an angle vibration test, and test curve indicates that the dynamic characteristics of laser gyro completely meets the requirements of the attitude control system, and the maximum delay time is 1.6144 ms, which satisfies with the attitude update rate of 2 ms per frame. This concept can simplify the missile guidance system design, at the same time, it does not reduce missile guidance accuracy, and also provides reference for the broadening of the application of laser gyro.     

偏转头导弹动力学及数学模型

针对采用偏转头控制方式的导弹,研究了其动力学特性和数学模型。综合考虑弹头和弹体的相互作用,定义了偏转头导弹的运动特征参数;采用无根系统多体动力学方法,建立了偏转头导弹多体耦合动力学模型;在保留弹体和弹头运动耦合项的情况下,得出适合控制系统设计和分析的偏转头导弹数学模型。理论分析与仿真结果表明,弹头和弹体的相互作用将会导致弹体产生与弹头偏转方向相反的运动,同时仿真结果也验证了数学模型的正确性。