纵向通道模糊控制自动驾驶仪设计

自动驾驶仪是导弹的重要组成部分。本文结合模糊控制和线性控制的优点，设计了模糊一线性控制自动驾驶仪，仿真结果表明，其性能优于采用单一线性控制的自动驾驶仪。     

基于自适应干扰估计和鲁棒控制的倾斜转弯导弹自动驾驶仪研究

针对倾斜转弯导弹自动驾驶仪的设计,提出了一种基于干扰观测器的自适应控制方案。在不考虑气动参数时变的条件下,干扰观测器曾被应用于设计倾斜转弯导弹的自动驾驶仪。但是,当存在严重干扰的情况下,这种基于干扰观测器的自动驾驶仪控制性能会受到影响。为了提高倾斜转弯导弹的鲁棒性和抗干扰性能,提出了一种自适应干扰观测器,其名义模型随气动参数的变化实时更新。最后给出的仿真表明所提出的自适应控制方法可以有效提升倾斜转弯导弹自动驾驶仪的控制性能。     

利用神经网络的敏捷防空导弹的自适应非线性控制

研究表明在不确定非线性系统条件下神经网络可被用来改善近似动态逆控制器。在某个可能的结构中，神经网络可通过在线学习自适应地去除线性化过程中的误差。学习过程可由一个从李亚普诺夫理论推导而来的加权修正规则完成，而且保证了闭环系统的稳定性。在本文中，作者讨论了这种方法的演变过程以及在敏捷防空导弹倾斜拐弯自动驾驶仪上面的直接应用。首先，介绍了一个基于运载器动力学的近似逆向过程的一个控制方案。随后，这个非线性控制系统通过添加一个具有在线学习功能的前馈神经网络得到性能的增强。最后，以一个非线性仿真的形式呈现最终的控制规律，它的性能则与一个传统的增益调整线性自动驾驶仪相比较后来进行评估。     

无人机三回路自动驾驶仪设计分析

三回路自动驾驶仪是基于最优调节(LQR)设计方法的无人机飞行控制系统,可应用极点配置方法设计三回路的自动驾驶仪控制器参数。通过推导三回路自动驾驶仪控制器参数的解析解,选取三组期望极点进行了极点配置,设计结果表明,系统的实极点位置对系统的响应速度有较大影响,闭环实极点与其它两个极点距离越远,离虚轴越近,响应速度越慢。     

空-空导弹合成调节自动驾驶仪飞行试验

下一代近程空-空导弹将以在近程空-空战斗中具有很强的机动性为主要特征。而相应系统的强非线性和快速时变动态特性,都将为自动驾驶仪的设计带来巨大挑战。利用现代的鲁棒设计方法论,例如带有动压控制器调参的合成的综合设计法将产生一个完整的高性能的自动驾驶仪。全方位的仿真和几项飞行试验验证了整个飞行过程的鲁棒性和工作性能。     

导弹驾驶仪鲁棒反演控制器设计

由于导弹在飞行过程中弹体参数变化剧烈,所以具有自适应性的控制理论来设计自动驾驶仪是一种很好的解决方案。反演理论是继反馈线性化之后发展起来的非线性控制理论,是一种基于Lyapunov稳定理论的设计方法。本文针对空空导弹的非线性模型设计了自动驾驶仪的反演控制器,并进行了数字仿真,证明了该方法的正确和有效性。     

采用神经网络状态估计器的导弹自动驾驶仪

高性能的导弹自动驾驶仪在往往需全部状态以及采取某些动力学逆变换，与这些问题相关联，本文讨论一种侧滑转弯（ＳＴＴ）导弹用的以神经网络状态估计器为基础的自动驾驶仪，导弹模型展示了所有非线性因素，其中包括假定滚动有良好稳定性时，俯仰和偏航通道之间的耦合，除了神经网络状态估计器外，还设置了由神经网络构成的部分线性控制器，它是动力这逆变换的关键元件，由于该自动驾驶仪还使用了某些动态补偿器，因此是在混合控制方     

BTT自动驾驶仪GLQG／LTR综合设计方法

本文介绍了一种基于GLQG／LTR的BTT自动驾驶仪综合设计方法。首先在目标回路函数成形过程中,使最小相位系统和非最小相位系统的卡尔曼滤波器的设计得到统一;然后,通过采用带有前馈和状态反馈控制器的最优控制律得到最小相位系统和非最小相位系统的广义线性二次型性能指标的极小值。以上的控制器均具有指定稳定度,针对非最小相位系统也是如此。最后,BTT导弹的协调式自动驾驶仪的数字仿真结果表明,采用该法设计的控制系统在时域和频域上均具有较好的性能和较强的鲁棒性。     

飞机均衡式自动驾驶仪控制规律设计及仿真

飞机在干扰力矩或斜坡信号作用下,其比例式自动驾驶仪控制规律会产生控制静差,难以控制飞机按预定航迹准确飞行。为解决该问题,首先,简要分析均衡式自动驾驶仪基本工作原理;然后,建立了均衡式自动驾驶仪结构图,对其控制规律进行设计;最后,进行了大量仿真研究。仿真结果显示,所设计均衡式自动驾驶仪控制规律是良好的和有效的,与比例式自动驾驶仪控制规律相比,其控制系统的稳态性能得到有效改进。     

静不稳定制导火箭弹控制系统设计

选取鸭式布局结构制导火箭弹作为研究对象,从改善制导火箭弹的飞行性能的要求出发,对静不稳定火箭弹自动驾驶仪进行了设计,对弹道上不同飞行高度和不同飞行速度条件下的自动驾驶仪响应进行仿真研究,结果表明,所设计的自动驾驶仪能够保证控制系统的性能稳定。     

广义预测自适应控制器在导弹控制系统设计中应用

将一种新的广义预测自适应控制算法应用于快速时变的导弹控制系统设计中。讨论了设计参数对控制系统性能的影响;针对自适应控制信号过大,提出了改进方案,增强了系统的鲁棒性和抗干扰能力。大量的数字仿真结果表明:运用该方案设计的导弹控制系统具有很好的跟踪性能和强的抗干扰能力;对系统阶次、参数、时延和采样周期的变化具有很强的鲁棒性;自适应算法中,对验前知识要求少,实现起来也比较简单。     

Missile autopilot design via functional inversion and time-scaled transformation

This paper presents a new approach to acceleration control of STT (Skid-To-Turn) missiles. In the design and stability analysis of our autopilot, we assume perfect roll-stabilization but consider fully all other nonlinearities of the missile dynamics including the coupling effect due to bank angle. Our autopilot controller consists of a partial-linearizing controller and a dynamic compensator. The partial-linearizing controller along with a time scaled transformation can convert the nonlinear missile dynamics to the so-called normalized system which is completely independent of Mach number and almost independent of air density. The dynamic compensator is designed based on this normalized system. This normalized system greatly simplifies the design process of an autopilot controller regardless of flight conditions. Our autopilot controller can provide fast and exact set-point tracking performance but without the slow-varying conditions on angle of attack and side-slip angle required often in the prior works.     

Adaptive control for feedback-linearized missiles withuncertainties

A robust adaptive control scheme is proposed that can be applied to a practical autopilot design for feedback-linearized skid-to-turn (STT) missiles with aerodynamic uncertainties. The approach is to add a robust adaptive controller to a feedback-linearizing controller in order to reduce the influence of the aerodynamic uncertainties. The proposed robust adaptive control scheme is based on a sliding mode control technique with an adaptive law for estimating the unknown upper bounds of uncertain parameters. A feature of the proposed scheme is that missile systems with aerodynamic uncertainties can be controlled effectively over a wide operating range of flight conditions. It is shown, using Lyapunov stability theory, that the proposed scheme can give sufficient tracking capability and stability for a feedback-linearized STT missile with aerodynamic uncertainties. The six-degree-of-freedom nonlinear simulation results also show that good performance for several uncertainty models and engagement scenarios can be achieved by the proposed scheme in practical night conditions     

一种鲁棒混合自适应控制器

 目前,国内外关于对象具有干扰或未建模动态时的混合自适应控制,仍处于探索阶段。由于连续对象混合控制系统在某些方面优于全连续或全离散系统,因而引起了国内外学者的重视。 本文提出一种新的适用于受扰对象的混合自适应律,并且从理论上证明了由这种控制律所构成的自适应控制器具有鲁棒稳定性。     

摆动喷管控制导弹回路成形自动驾驶仪设计

针对摆动喷管控制防空导弹存在的伺服气动弹性问题,利用鲁棒回路成形方法在导弹的纵向通道设计了自动驾驶仪。首先,建立了考虑一阶弹性振动影响的纵向小扰动线性化模型;然后考虑到控制系统设计中存在的导弹自身以及外界干扰等不确定因素的影响,采用回路成形的方法,根据系统性能指标的要求,选取了系统期望回路成形函数,构造了防空导弹纵向自动驾驶仪回路成形设计框架,给出了鲁棒回路成形控制增益K∞;最后,对其进行了数字仿真。仿真结果表明,所设计的系统具有良好的鲁棒稳定性和鲁棒性能。     

Robust Hybrid Control for Ballistic Missile Longitudinal Autopilot

This paper investigates the boost phase’s longitudinal autopilot of a ballistic missile equipped with thrust vector control. The existing longitudinal autopilot employs time-invariant passive resistor-inductor-capacitor (RLC) network compensator as a control strategy, which does not take into account the time-varying missile dynamics. This may cause the closed-loop system instability in the presence of large disturbance and dynamics uncertainty. Therefore, the existing controller should be redesigned to achieve more stable vehicle response. In this paper, based on gain-scheduling adaptive control strategy, two different types of optimal controllers are proposed. The first controller is gain-scheduled optimal tuning-proportional-integral-derivative (PID) with actuator constraints, which supplies better response but requires a priori knowledge of the system dynamics. Moreover, the controller has oscillatory response in the presence of dynamic uncertainty. Taking this into account, gain-scheduled optimal linear quadratic (LQ) in conjunction with optimal tuning-compensator offers the greatest scope for controller improvement in the presence of dynamic uncertainty and large disturbance. The latter controller is tested through various scenarios for the validated nonlinear dynamic flight model of the real ballistic missile system with autopilot exposed to external disturbances.     

导弹非线性控制系统设计方法研究

导弹过载输出跟踪控制系统是一个非最小相位系统.为了克服非最小相位特性造成的设计控制器的困难,介绍了一种新颖的导弹非线性控制算法--(系统)浸入和(流行)不变算法,将导弹的输出跟踪问题转化为系统的镇定问题.研究和仿真结果表明,这种方法是简单和实用的.     

直升机鲁棒控制器的设计研究

提出一种改进直升机悬停性能的控制方案。在直升机悬停控制器原速度回路的基础上增加鲁棒控制器,可提高直升机悬停参数变化的鲁棒性能。详细叙述了鲁棒控制器结合悬停控制器的设计方法,并用仿真结果说明了鲁棒控制器在本算例中所起的作用     

Missile autopilot design using quasi-LPV polynomial eigenstructure assignment

This paper presents the design of a missile autopilot over its flight envelop using quasi-linear parameter-varying polynomial eigenstructure assignment (PEA). The paper describes the extension of PEA to parameter-varying systems using a nonlinear missile model developed by Horton as an example. The autopilot is designed for a single-plane lateral acceleration control and a 5 degree of freedom (DOF) autopilot is also designed. Both lateral acceleration and augmented lateral acceleration outputs are considered. The lateral acceleration autopilot has nonminimum phase characteristics, and it is shown that the quasi-linear parameter-varying PEA approach can handle nonminimum phase systems unlike classic dynamic inversion techniques. Simulation results are presented over fast variations in Mach number and show that the design is robust.     

基于NBF网络的导弹航向平面滑模控制导引一体化

提出了一种反舰导弹针对水面机动目标的航向平面控制导引一体化设计方案。建立了航向平面的一体化控制导引模型,然后基于NBF网络切换增益调节和滑模控制的思想进行了控制导引律的设计,为了验证该一体化设计的有效性和正确性,进行了仿真计算。仿真结果表明,针对高机动的水面目标命中精度很高。