参考模型前馈2-DOF指令跟踪H∞控制器设计研究

结合二自由度控制和参考模型控制系统设计原理,提出了一种参考模型前馈控制的二自由度控制系统设计结构。通过推导给出了标准H∞控制广义被控对象的状态空间方程实现形式,并运用该理论研究了导弹俯仰通道指令跟踪系统鲁棒H∞控制器设计问题。文中采用LMI凸优化进行二自由度鲁棒H∞控制器设计,简化了传统方法设计控制器的求解过程。仿真结果表明,应用该方法设计的闭环系统具有良好的快速跟踪特性,说明了该方法的正确性和有效性。     

导弹鲁棒H∞输出反馈姿态跟踪控制器设计

针对导弹姿态跟踪系统,设计了一种基于线性矩阵不等式( LMI)的鲁棒H∞ 输出反馈姿态跟踪控制器。在被控对象参数变化剧烈的情况下,基于H∞准则,通过求解LMI,得到只运用输出进行反馈控制的鲁棒控制器参数。为使鲁棒控制器达到实际应用的要求,对控制器进行了改进,并采用导弹6自由度非线性数学模型进行了验证仿真。仿真结果表明,这种鲁棒输出反馈控制器在具有良好的姿态跟踪特性的同时,还具有良好的抗干扰性能。     

弹性体导弹主动减振组合控制器设计

将导弹弹体弹性变形引起的附加气动力引入导弹刚体运动方程和弹性振动方程,推导出弹性体导弹数学模型,在此基础上引入主动作动力,建立起适合进行主动减振设计的弹性体导弹状态空间模型.针对解耦的刚性子系统设计H∞控制器模拟刚体导弹控制器,针对弹性子系统设计LQR控制器,再考虑耦合项对弹性子系统进行控制器设计,得到主动减振组合控制器.仿真结果验证了所设计的组合控制器在保证弹体运动姿态控制的同时具有较好的减振效果.     

基于H∞混合灵敏度的导弹稳定控制回路设计

针对基于经典控制理论导弹稳定控制回路设计时存在的干扰及模型不确定性问题,提出了基于H∞混合灵敏度的导弹稳定控制回路设计方法。通过选取目标函数,将H∞混合灵敏度的问题转化成标准的H∞控制问题,利用Matlab求解了鲁棒控制器,给出了仿真结果。结果表明,利用H∞混合灵敏度方法基于一个特征点所设计的导弹稳定控制回路,对模型不确定性具有较好的鲁棒稳定性,符合系统设计要求。     

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.     

基于H2/H∞混合控制的空-空导弹鲁棒制导律的设计

针对空-空导弹在追踪平面内非线性运动问题,基于H2/H∞混合控制方法设计了H∞鲁棒制导律.根据导弹和目标在同一平面内的运动模型,由非线性H2/H∞混合控制理论,描述任意给定目标加速度、控制加速度指令,并由H2/H∞混合控制标准设计问题的解,得到系统具有一定性能指标的控制输入,实现H∞鲁棒制导律设计.最后的数值仿真验证表明所设计的鲁棒制导律是有效的.     

自适应模糊H∞控制在导弹自动驾驶仪设计中的应用

研究了自适应模糊H∞控制在导弹自动驾驶仪中的应用。针对导弹飞行动态的非线性和不确定性,采用了近年来发展起来的自适应模糊控制,并结合H∞控制技术,在模型未知的情况下,有效地实现了导弹的飞行控制。本文提出的控制器不但对模型不确定具有鲁棒性,而且对具有不同飞行动态的导弹有很强的通用性。     

基于H2/H∞理论的BTT导弹模糊神经网络自适应控制

针对不确定非线性BTT导弹控制系统,提出了一种基于模糊高斯基神经网络控制设计方法.在设计过程中将干扰项和模型不确定项合为一项,应用模糊神经网络的逼近性质来逼近系统的不确定项,然后利用H2/H∞理论来削弱逼近误差和外部的扰动,通过确定适当的价值函数从而推导出自适应律.最后通过对BTT导弹的六自由度仿真验证该方法的有效性.     

自适应模糊H∞控制在导弹自动驾驶仪中的应用

自适应模糊H∞控制在导弹自动驾驶仪中的应用,通过对攻角求二阶导数,得到导弹输入-输出动态模型,同时将模糊系统简变为单输入逻辑系统.设定攻角变化范围,并将其作为模糊系统的唯一输入变量.根据系统的带宽,在控制器中加入低通滤波器,以保证系统跟踪效果,过滤控制信号中频率过高部分.仿真证明,该应用可得到导弹飞行动态的精确数学模型.     

大长径比自旋弹箭横向自振特征的有限元计算方法与结果分析

本文研究大长径比自旋弹箭在飞行时横向振动的自振特性.本文将转子动力学应用于弹道学，采用有限元法，建立自旋弹簧横向振动自振特性方程。同时给出了计算方法，利用该方程和该方法，开发了相应的计算程序，通过数值计算，可给出细长旋转弹簧飞行时的进动转速和临界转速，以及上应的位移和角度振型。利用该程序，进行了实例计算和分析。     

H∞输出跟踪理论在导弹制导律设计中的应用

讨论了非线性系统的H∞输出跟踪问题,给出了实现H∞输出跟踪的控制器的设计方法和设计步骤.之后,应用此理论和方法设计了导弹的制导律,仿真的结果证明此法设计的制导律能够成功导引导弹拦截机动目标,具有一定的鲁棒性.     

基于H2／H∞混合控制的空-空导弹鲁棒制导律的设计

针对空一空导弹在追踪平面内非线性运动问题，基于H2/H∞混合控制方法设计了H∞鲁棒制导律。根据导弹和目标在同一平面内的运动模型，由非线性H2/H∞混合控制理论，描述任意给定目标加速度、控制加速度指令，并由H2/H∞混合控制标准设计问题的解，得到系统具有一定性能指标的控制输入，实现H∞鲁棒制导律设计。最后的数值仿真验证表明所设计的鲁棒制导律是有效的。     

基于鲁棒H∞优化高精度导弹舵机串级控制研究

通过将串级控制结构转化为标准H∞控制问题求解,提出一种基于H∞优化串级控制系统设计结构,并运用参考模型匹配方法实现系统的性能指标要求。将该控制结构用于研究高精度导弹舵机控制系统设计问题,简化了传统方法设计串级控制器的求解过程。仿真结果表明,应用该方法设计的导弹舵机闭环系统具有良好的快速跟踪特性,对外界扰动具有很好的干扰抑制能力,证明了该方法的正确性和有效性。     

电解加工制退杆沟槽的大长径比电极设计

为解决某火炮制退杆沟槽加工工艺性差、加工精度低的难题,对原有加工工艺和用于加工沟槽的紫铜电极进行分析,提出了一种新的电极结构,并采用ABAQUS有限元法和Matlab微分法对新结构进行静力分析。仿真结果表明：该方法可将制退流液孔面积加工误差由3.405 mm2减小至0.5 mm2以内,适用于制退杆沟槽的精细加工。     

基于动态逆的复合控制导弹H∞最优输出跟踪控制

针对姿控式直接力/气动力复合控制导弹,提出一种基于动态逆的H_∞最优输出跟踪控制方法。该方法考虑了复合控制导弹的非线性因素,将动态逆回路作为控制系统的内环以抵消系统的非线性因素,同时考虑系统实际存在的参数不确定性以及外部干扰,将鲁棒控制器作为外环以提高整个系统的鲁棒性。其中鲁棒控制器将传统的H_∞控制与最优输出跟踪控制相结合,既能有效地抑制干扰,降低系统对参数摄动的敏感程度,又能提高系统的跟踪性能。仿真结果表明,复合控制系统具有较强的抗干扰能力,在保证系统稳定的同时,也达到满意的控制效果。针对姿控式直接力/气动力复合控制导弹,提出一种基于动态逆的H_∞最优输出跟踪控制方法。该方法考虑了复合控制导弹的非线性因素,将动态逆回路作为控制系统的内环以抵消系统的非线性因素,同时考虑系统实际存在的参数不确定性以及外部干扰,将鲁棒控制器作为外环以提高整个系统的鲁棒性。其中鲁棒控制器将传统的H_∞控制与最优输出跟踪控制相结合,既能有效地抑制干扰,降低系统对参数摄动的敏感程度,又能提高系统的跟踪性能。仿真结果表明,复合控制系统具有较强的抗干扰能力,在保证系统稳定的同时,也达到满意的控制效果。     

基于约束粒子群优化的导弹H∞-PID控制器设计

传统导弹的PID控制律设计仅考虑了幅值裕度、相位裕度等指标,无法满足多变量鲁棒性指标要求.文中提出了一种基于约束粒子群优化的导弹控制器设计方法,该方法以H∞鲁棒性指标作为目标函数,自动优化得到控制参数.同时,对现有的粒子群算法进行了改进,采用映射函数法将约束优化问题转化为非约束优化问题.以样例导弹为对象设计了H∞-PID控制器并与罚函数法进行了比较,结果表明文中算法各项性能优于经典罚函数法.     

基于H∞混合灵敏度理论的控制器设计及其在垂直攻击中的应用

针对导弹采用跃起俯冲方式飞行对目标进行垂直攻击的特点，应用混合灵敏度理论设计导弹纵向控制器，并且在控制器设计之前对加权函数进行合理的选取．最后通过仿真说明此控制器的可行性和鲁棒性．     

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.