链式自动化弹仓的最优保性能控制算法

链式自动化弹仓是某大口径自行榴弹炮弹药自动装填系统的关键部件。由于发射过程中弹筒内弹丸数目的变化,使得弹丸在弹仓内的定位控制问题,变成了一种参数不确定系统的控制问题。为了实现弹丸的精确到位,本文提出了一肿基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒控制算法,即最优保性能控制算法。首先建立了弹仓的刚体动力学方程,对4种不同负载情况下的动力学方程进行了线性化。然后,根据保性能控制的基本理论,把弹仓的动力学方程写成线性不确定系统的标准形式。用MATLAB的LMI工具箱获得了系统的最优状态反馈保性能控制规律,利用所获缛的结果,对弹仓进行了受控动力学计算,结果表明该控制算法具有高的控制精度。     

非线性奇异时滞系统的鲁棒同时保性能优化控制

针对一组非线性奇异时滞系统的鲁棒同时保性能控制问题进行研究,用范数有界的不确定参数的微分方程组描述所考虑的系统;基于Lyapunov-Krasovskii泛函和线性矩阵不等式方法给出存在同时保性能控制器的充分条件;对具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题求解,进而明确给出使得性能指标函数上界达到最优值控制器的表达式;该控制器的设计方法不仅使得奇异时滞闭环系统组正则、无脉冲、同时鲁棒稳定,而且性能函数上界最优;最后,给出算例验证该方法的有效性。     

多包传输网络控制系统的保性能控制

研究了一类具有不确定时延的多包传输网络控制系统的保性能控制问题。在传感器数据传输采用静态调度策略的情况下,在控制器端用对象模型来估计对象的状态,根据接收到的传感器数据更新模型的相应状态,将多包传输网络控制系统建模为具有不确定性的线性离散周期系统。根据周期系统理论和矩阵不等式方法,推导了多包传输网络控制系统保性能控制律存在的条件,给出了保性能控制律的设计方法,利用PENBMI软件包求解双线性矩阵不等式约束的优化问题可得到次优保性能控制律和次优性能指标。仿真例子验证了设计方法的有效性。     

链式自动化弹仓的自适应模糊滑模控制

在自动化弹仓位置控制过程中,弹仓内弹丸数量的变化会导致系统参数产生较大变化,同时还存在链传动啮合冲击和非线性摩擦等扰动因素,为了解决上述问题,提出一种自适应模糊滑模控制策略.采用自适应算法估计系统参数,减小了系统参数变化的影响;采用模糊逻辑代替传统滑模控制的不连续切换控制项,有效地削弱了抖振.仿真结果表明:该控制策略对系统参数变化和外部扰动不敏感,同时具有较高的控制精度.     

少保守性网络化控制系统鲁棒保性能容错控制

研究了一类具有参数不确定性网络化控制系统的鲁棒保性能容错控制问题。同时考虑时变时延和丢包的影响,基于状态多时延模型,推证出了确保闭环系统在执行器或传感器发生失效故障时具有鲁棒保性能容错的时滞依赖充分条件,并以求解线性矩阵不等式(LMIs)的方式给出了最优控制器的设计方法。由于新模型中引入了时延下界,且在证明过程中未进行模型转换和交叉项放大处理,加上适当自由权矩阵的引入,都减少了结果的保守性,提升了容错满意度。最后以一仿真示例验证了文中所述方法的有效性。研究了一类具有参数不确定性网络化控制系统的鲁棒保性能容错控制问题。同时考虑时变时延和丢包的影响,基于状态多时延模型,推证出了确保闭环系统在执行器或传感器发生失效故障时具有鲁棒保性能容错的时滞依赖充分条件,并以求解线性矩阵不等式(LMIs)的方式给出了最优控制器的设计方法。由于新模型中引入了时延下界,且在证明过程中未进行模型转换和交叉项放大处理,加上适当自由权矩阵的引入,都减少了结果的保守性,提升了容错满意度。最后以一仿真示例验证了文中所述方法的有效性。     

链式回转弹仓系统振动特性分析

为研究链式回转弹仓系统振动特性,根据弹仓刚体动力学方程,推导出主动链轮角位移解析解的近似表达式,在此基础上考虑弹筒侧壁的柔性,建立炮弹和弹筒碰撞模型,将板簧刚度及其安装位置作为设计变量,分析炮弹在运弹过程中的姿态扰动,进一步考虑连发射击条件下载弹量减小对弹仓运动规律的影响,得到电机驱动力矩的修正方法,并结合数值仿真结果验证方法的有效性。研究表明:利用拉普拉斯变换方法可以快速求解链轮转动角位移和角速度变化规律;仅考虑炮弹滑移的情况下,增大板簧刚度以及降低板簧的安装位置有利于控制炮弹晃动位移幅值;通过修正电机的驱动力矩,可以减小弹仓交接弹药的时间误差和炮弹在弹筒内的位置误差。研究结果对于弹仓系统的精细化设计具有应用价值。     

基于控制性能优化的网络化控制系统设计

针对网络控制系统存在不确定短时延情况,提出了一种基于控制性能优化的网络化控制器优化设计方法,该方法利用控制性能梯度优化来得到网络化控制器参数,避免了依据Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)进行网络化控制系统(NCSs)设计时出现变量个数大于约束不等式个数的情况。通过对水下航行器航向控制系统的仿真研究,表明了该方法的可行性和有效性。     

回转式弹仓的自适应近似变结构控制

为提高回转式自动化弹仓的定位控制精度及降低弹仓在运动过程中的振动,针对回转式自动化弹仓在运动过程中齿轮多边形效应明显、非线性摩擦难以准确测得、冲击振动大等造成的定位控制精度低的问题,提出了一种基于自适应算法的近似变结构控制方法。通过改进传统滑模超平面并将其与自适应算法结合,使超平面能够依据系统误差自适应改变; 对回转式弹仓系统的转动惯量与阻尼系数进行了自适应估计。基于Simulink仿真,得出弹仓在不同载荷条件下的控制误差,并与PID控制、传统滑模变结构控制效果对比。分析结果表明:在同等扰动及同等载荷条件下,改进自适应近似变结构控制能够更有效地提高回转式自动化弹仓的定位控制精度,且能够有效降低弹仓运动过程中的振动。     

一类时延网络控制系統的H∞鲁棒控制

研究一类具有不确定时延的网络控制系统的H∞鲁棒控制问题。假设网络控制系统的控制器与执行器均为事件驱动，传感器为时间驱动，网络诱导时延是时变、不确定的，且小于传感器的采样周期；将此类网络控制系统的广义被控对象建模为一类具有不确定性的线性离散系统。基于Lyapunov函数和线性矩阵不等式(LMI)方法，导出了闭环系统渐近稳定且满足给定H∞性能指标的充分条件，并给出控制器的设计方法。仿真表明该方法是有效的。     

大气层内导弹变质心轨道控制

研究了大气层内旋转导弹的变质心轨道控制问题.建立了内部带有2个可移动质量块的系统运动方程,应用线性系统理论论证了轨道控制的必要性,提出了制导控制中导航比的选取原则.结合旋转弹变质心制导控制系统的运行特性设计了系统的制导控制律,计算滑块的命令位置来产生期望的系统质心偏移,达到改变导弹飞行弹道的目的.典型弹道的非线性仿真证明了该控制器可有效控制旋转弹的飞行轨道.     

高超飞行器的非线性预测姿态控制

针对高超飞行器姿态动力学模型多约束、多变量耦合和非线性的特点,采用预测控制理论设计了时变自适应控制器.根据奇异摄动理论将复杂的动力学分解为快慢内外环动力学,直接对非线性系统伪线性化建模,把非线性优化问题转化为线性时变系统的次优化;将指标约束、输入约束、稳定约束转化为线性矩阵不等式(LMI)约束,在线滚动优化求解预测反馈控制律.结果表明,该控制方案保证了闭环系统的稳定性.     

网络化鱼雷控制系统存在不确定因素的稳定性分析

基于控制器局域网（CAN）总线的网络化控制系统结构和特点,以鱼雷航向控制系统为例,运用TrueTime仿真工具搭建了该网络控制系统的仿真框架,研究了网络传输延时、数据包丢失等不确定因素对该比例积分微分（PID）控制系统稳定性能的影响;并利用Lyapunov稳定性原理和线性矩阵不等式（LMI）方法,针对存在不确定因素的影响来设计网络化控制系统的控制器。仿真结果表明,所设计的控制器减小了不确定因素对系统稳定性的影响,保证了系统稳定正常工作,实现了对网络化控制系统的优化处理。     

基于大气预估的再入飞行器机动减速制导方法

背景噪声和混响干扰是声纳目标探测中的主要干扰源,如何有效地减小它们对声纳工作特性的影响一直是水声信号处理关注的焦点。利用Volterra 级数理论,建立水声信号的非线性动力学模型,通过对水声信号的局部预测,实现对背景噪声的降噪和混响干扰的抑制。结合二阶Volterra 自适应滤波器和基于奇异值分解的自适应滤波算法,分别采用直接法和迭代法完成了对水声信号的一步及多步预测。仿真结果表明,基于Volterra 级数模型的水声信号迭代预测方法比直接法不仅具有更好的预测性能,而且还可以实现多步预测。     

不确定网络控制系统保成本观测器设计

针对具有通信约束的不确定网络控制系统,研究了其保成本观测器设计问题。通过在传感器端引入send on delta(SOD)调度策略,减少非重要信息对网络资源的占用。随后建立考虑SOD调度策略后的系统模型。利用Lyapunov稳定性理论,给出系统在输出反馈条件下保成本观测器存在的充分条件,进而利用线性矩阵不等式、正交补方...     

雷达时差和系统误差的联合估计方法

提出一种联合估计雷达时差和系统误差的方法.该方法假设公共目标做匀速直线运动,建立了不同雷达对公共目标的探测位置差与时差和探测系统误差的关系,并以此给出了线性最小二乘法估计.针对多雷达组网的应用场景,设计了基于方差加权的估计融合算法,提高了公共目标较少情况下的联合估计性能.通过仿真验证,该联合估计算法在航迹相关算法容忍的...     

基于扩张状态观测器的反鱼雷鱼雷迎面拦截制导律

基于雷目相对运动方程,把迎面拦截问题描述成具有终端角约束的最优控制问题,针对鱼雷自导头难以测量视线角速率的难题,提出了一种基于扩张状态观测器的目标视线角速率实时在线估计方法,同时估计出目标机动引起的不确定干扰量,并基于线性化的侧向运动方程求解出反鱼雷鱼雷舵角控制指令,从而实现了含有干扰补偿的迎面拦截最优制导律。仿真结果表明,与传统的比例导引律相比,该最优制导律具有很好的迎面拦截效果。     

某小型低空高速无人机控制律设计与仿真

利用自动控制理论的知识,分析并建立了某小型低空高速无人机飞行控制系统的控制律,并采用飞机小扰动运动方程进行了初步的验证计算。利用飞机系统仿真的方法,采用飞机全量扰动运动方程对该型无人机飞行控制系统的控制律进行了仿真验证,结果表明,文中所设计的该型无人机飞行控制系统的控制律可以实现该无人机安全发射、稳定爬升、高度稳定、姿态稳定、航向稳定的要求,进而可以实现无人机按预定航路的飞行。     

空射反临近空间高速目标的制导律研究

针对反临近空间高速目标和直接碰撞的要求,研究了弹目三维运动规律,构造了导弹运动方程,并利用滑模变结构理论和最优控制理论,设计了反高速末制导律。仿真结果表明,该制导律能够在目标机动的情况下满足直接碰撞的要求,控制量抖动也在允许的范围之内。     

再入飞行器高空最优制导律

研究了在降弧段进行高空机动的再入飞行器的最优制导律．采用最优控制理论推导出具有再入约束条件的高空最优制导律,给出了剩余时间的计算方法．仿真结果表明,此制导律可用于再入飞行器的高空机动飞行．     

一类不确定线性离散时间系统的鲁棒H2滤波

研究凸多面体不确定线性离散时间系统的鲁棒H2滤波问题。借助于线性矩阵不等式(LMI)技术,提出了一种新的扩展离散时间系统H2性能准则,在此基础上,推导出放宽的鲁棒H2滤波器存在的充分条件,能够为滤波器的设计提供更多的自由度。理论分析和仿真结果表明,与现有方法相比,该方法具有较低的保守性。