机电伺服系统时域辨识装置的研究与实现

应用COR-LS辨识方法研究了中功率伺服系统时域辨识问题,设计并开发出了相应的时域辨识装置。给出了整个系统的硬件实现方案,并用COR-LS辨识方法对一个中功率伺服系统实现了时域辨识。     

相关辨识法的改进及其在伺服系统上的实现

介绍了相关辨识法的一种改进方法。基于对相关法的深入分析,发现了相关法的误差根源:维纳-霍普方程在计算机积分时产生的截断误差。同时分析结果表明,这种改进方法对随机干扰的压制也是有利的。通过对原相关法与改进相关法仿真比较,验证了分析的正确性,并针对原有的一个中功率雷达伺服系统设计了辨识装置,用此法成功地辨识出了其数学模型。     

大系统辨识的准最优线性化方法

本文应用预报线性化方法研究了大系统在线参数辨识问题。通过对大系统进行分级分解处理,将系统分为若干互相联系的子系统,分二级迭代地估计状态变量和系统参数。第一级用不变式嵌入法求解优化的二点边值问题,给出子系统的最优解;第二级应用预报插值法求得协调变量。这种方法不仅简化了上机前的公式推导,而且提高了计算速度,并给出满意的结果。为实时辨识大系统创造了条件,成为大系统辨识行之有效的手段。     

基于触力感知的空间非合作目标惯量参数辨识方法研究

因空间机械臂系统内部存在较强的动力学与运动学耦合关系,为防止捕获操作对系统的姿态和轨迹产生影响,需对捕获的空间非合作目标的惯量参数进行精确辨识,针对传统的辨识研究仅考虑辨识的基本原理,忽略了实际辨识过程中存在的辨识误差等重要问题,提出了一种新颖的基于触力信息的空间非合作目标惯量参数完整辨识方法。先对辨识过程中存在的各种误差及其对辨识结果影响进行了理论推导,在此基础上提出了一种包含末端触力信息及末端执行器力、力矩信息的改进辨识方程,削弱辨识过程中误差的累积效应及其对辨识结果的影响。此外,考虑量测误差中包含复杂的噪声信息,提出了递推最小二乘法-仿射投影符号算法(RLS-APSA)混合算法,并基于此算法解算辨识方程,以确保辨识结果的稳定性。为验证所提辨识方法的有效性,构造了多自由度空间机械臂系统模型,用Adams-Matlab联合仿真平台进行相应的仿真实验,实验结果证实了所提辨识方法的有效性。     

月地高速再入返回器弹道重建与气动力参数辨识

对嫦娥五号返回器再入飞行数据进行了弹道重建与气动力参数辨识。采用输出误差法辨识传感器误差及状态量初值,完成弹道重建。对重建弹道进行风修正,并获得修正后的攻角和侧滑角。基于修正后的弹道数据,采用线性回归法完成气动力参数辨识。与外测数据对比分析可知,弹道重建结果精度较高。与地面设计数据对比分析可知,气动力数据辨识结果与设计值偏差在合理范围内,从而验证了地面设计数据的可信度。     

加速度表动态模型辨识和误差补偿

本文讨论全液浮陀螺加速度表的动态模型辨识及应用辨识所得模型进行动态跟踪误差补偿的方法。文章首先根据陀螺加速度表的动态模型估算了全程跟踪误差,其次介绍了脉冲传递函数参数的最小二乘估计和应用AIC准则来确定MA噪声的滑动阶数的原理。接下来讨论了用内环力矩器输入试验来实现辨识的可行性和实现辨识的一些问题。然后探讨了补偿动态跟踪误差的一些方法。最后对于一阶MA噪声情况应用增广最小二乘法进行了辨识仿真实验。仿真实验结果表明,全液浮陀螺加速度表的动态模型是可以辨识的。     

电液伺服阀阀芯粘性阻尼系数辨识方法研究

电液伺服阀为电液伺服系统的核心元件,其模型的准确性关系到整个伺服系统模型的准确性,而阀芯粘性阻尼系数是电液伺服阀模型中的重要参数。因此,本文建立了一种基于动态测试方法的粘性阻尼系数测试系统。文章将该测试系统看作一个二阶模型系统,通过系统辨识的方法,可求解得到阀芯的粘性阻尼系数。试验结果证明了该测试及辨识方法的有效性和准确性,为电液伺服阀精确建模打下了坚实的基础,具有一定的工程应用价值。     

PCE方法在空间实验室轨道预报误差分析中的应用

应用多项式混沌展开法(PCE)进行空间实验室轨道预报误差分析。通过构建PCE模型对轨道预报的不确定性传播过程进行近似，进而对轨道预报后航天器位置和速度的误差进行分析。分析了不同PCE模型阶数、预报时长以及样本点的数目对构建PCE模型的影响。综合考虑精度和计算效率，给出了适用于空间实验室轨道预报误差分析的PCE模型。将PCE方法与传统方法进行对比，结果表明PCE方法有较好的非线性近似能力，且计算效率高，验证了PCE方法应用于空间实验室轨道预报误差分析的有效性。     

船摇数据实时处理的一种新方法

对船摇数据建立了一个时间序列自回归实时处理模型，在该模型的基础上，对船摇数据进行实时滤波及预报。经过大量实测数据及仿真数据的计算，从均方根差、均方根偏差、残差相关性、预报误差等多个方面研究了该方法的处理效果。计算结果表明该方法具有计算速度快、滤波及预报精度高等优点；将该方法与指数递推滤波＋极大似然预报法进行比较，前者明显优于后者。     

基于地形匹配的高超声速飞行器初始定向偏差在线辨识方法

针对高超声速飞行器机动发射条件下自瞄准时间短、初始定向偏差大的问题，提出一种基于地形匹配的初始定向偏差在线辨识方法。以综合初始对准和姿态控制的惯性系统导航误差模型为分析基础，融合相邻两个地形匹配区两次地形匹配定位结果，建立了初始定向偏差在线辨识模型，并从惯性系统工具误差系数偏差和地形匹配定位误差两方面讨论了辨识模型的适应性。以美国高超声速飞行器CAV H为研究对象建立仿真环境，采用蒙特卡洛法检验初始定向偏差辨识效果。仿真结果表明，在地形匹配定位误差为173.88 m (3σ)情况下，初始定向剩余偏差平均值为8.42″，最大值为34.65″，能够有效提高惯性系统导航精度，并且有助于缩短发射准备时间、提高武器系统生存能力。     

基于反馈线性化和变结构控制的速度饱和伺服系统设计

在大姿态角飞行条件下火箭的伺服机构速度饱和非线性特性相当突出，对火箭姿态控制系统稳定性影响很大，利用小扰动理论对其分析起来比较困难。本文采用输入/输出线性化方法对伺服机构的速度饱和数学模型进行了精确线性化，并在此基础上对线性化系统进行了变结构控制设计，得到了具有鲁棒性的非线性伺服系统控制器。最后，通过数字仿真实例验证了所述方法的有效性。     

面向高超声速飞行器双重不确定性的自适应状态估计

将高超声速飞行器双重不确定性因素建模为未知干扰输入项，针对状态演化方程和量测方程含有不同未知干扰输入的高超声速飞行器控制系统状态估计问题开展研究，提出一种基于自适应方差极小化的递推状态估计器(Adaptive variance minimization based Recursive Estimator, AVMRE)。首先建立了状态估计递推滤波器模型，实现滤波误差中的量测未知干扰解耦，之后引入自适应调整因子刻画状态未知干扰并推导了最小上界估计误差协方差矩阵，最后，基于最小方差估计准则设计了滤波器中的量测增益反馈矩阵。以外部突风和传感器故障为例，受内外部双重不确定性因素影响下的高超声速飞行器仿真实验验证了本文算法的有效性，与相关算法的仿真对比反映了本文算法的优越性。     

Laser radar based relative navigation using improved adaptive Huber filter

An improved adaptive Huber filter algorithm is proposed to model error and measurement noise uncertainty in this work. The adaptive algorithm for model error is obtained by using an upper bound for the state prediction covariance matrix with augment of chi-square statistical hypothesis test in case of filter deteriorated by wrong residual information. The measurement noise is estimated at each filter step by minimizing a criterion function which was original from Huber filter. A recursive algorithm is provided for solving the criterion function. The proposed adaptive filter algorithm was successfully implemented in radar navigation system for spacecraft formation flying in high earth orbits with real orbit perturbations and non-Gaussian random measurement error. Simulation results indicated that the proposed adaptive filter performed better in robustness and accuracy compared with previous adaptive algorithms.     

非线性递推最小模型误差估计

基于最优控制理论和两点边值问题的不变式嵌入法，提出了模型不确定性非线性性系统递推最小模型误差估计，并推导了估计算法。仿真例说明，该方法是模型不确定性非线性系统状态递推估计的有效方法。     

惯导系统空中动基座对准精度的估计方法

为了对惯导系统空中动基座对准精度进行评估 ,文中提出了逆序递推滤波算法 ,利用对准结束后一段时间的主从惯导系统的导航数据 ,通过一次卡尔曼滤波运算 ,便可求出对准误差。经飞行实验结果处理证明 ,该方法有效 ,具有工程应用价值     

制导系统工具误差的自适应估计

本文研完惯性制导系统工具误差的自适应估计问题。运用自适应技术,这是解决制导精度鉴定问题的一个新的尝试,文中对仪表的误差模型给出了动态补偿,并给出了误差系数的递推估计。对模型中随机量的统计特性应用了自适应技术,并对岭回归引入了自适应估计,对滤波过程中模型的辨识及估值中偏倚的补偿,进行了讨论。     

基于递归模糊神经网络的鲁棒BP算法研究

讨论了一种基于递归模糊神经网络的鲁棒BP算法的实现。该算法采用极大似然法修正传统BP算法的指标函数 ,利用M估计器和自举算法在线估计样本的误差分布 ,适合于动态非线性系统的辨识 ,逼近精度高 ,收敛速度快 ,在小噪声扰动时处于稳定 ,对过失误差有很强的鲁棒性。仿真结果证明了该算法的有效性     

舵机伺服系统位置反馈校正方法研究

以传统的舵机伺服系统动压反馈回路为基础,介绍了一种新的伺服系 统动态校正方法。首先给出了现有舵机的简化模型,深入分析了原有动压反馈 回路对系统的作用影响。在此基础上,通过频率域响应设计方法,进行位置反馈 校正网络的设计。同时重点考察所设计系统的相角裕度、幅值裕度、谐振峰值、 闭环带宽等频率特性量。最后,从时域、频域两个方面比较两种校正方法对系统 的影响,验证设计方法的可行性。     

MSCMG框架伺服系统非线性摩擦力矩建模与实验研究

在磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG)中,由于陀螺耦合力矩的影响,使得陀螺框架系统的摩擦力矩随着陀螺输出力矩和框架角位置的不同而发生变化,为了实现控制力矩陀螺输出力矩的高精度控制,需要对摩擦力矩进行精确建模。对控制力矩陀螺框架系统进行了动力学研究,分析了摩擦力矩随陀螺输出力矩和框架角位置的变化机理和变化规律,并据此建立了磁悬浮控制力矩陀螺框架系统的非线性摩擦力矩模型和非线性动力学模型。用实验数据对非线性动力学模型参数进行了最优最小二乘辨识,并用所得到的模型进行实际数据分析和仿真研究,仿真结果与实际实验数据非常吻合,验证了所建立模型的正确性和有效性。     

基于最小二乘法的热试验温度数据预测

航天器真空热试验中,温度数据的正确判读及预测十分困难,又十分重要。文章针对典型的太阳电池板试件建立了热模型,使用热分析中常见的有限差分法建立离散方程,通过最小二乘法拟合其系数,以预测下一个测控周期各个测量点的温度,并提出了滑动窗口修正的方法。基于某型号电池板试验数据对热模型的预测精度进行了验证和误差分析,最后对通过测点温度逆向预测加热功率的应用进行了讨论。