激光推进中继折转系统的控制分系统性能仿真

为了在激光推进系统中实现对主激光的精确控制,设计了中继折转系统。中继折转系统以光学方法捕获信标光后实时解算出信标光和主激光方向并驱动中继折转镜调整姿态,实现自主闭环跟踪。控制分系统采用基于PC104总线架构方式,由电流环、速度环和位置环构成三环调节系统。对整个控制系统进行了计算机仿真,设计位置回路的跟踪带宽为2 Hz,速度回路的带宽为5 Hz,系统的跟踪精度小于0.4°。仿真结果表明,中继折转系统达到了设计要求的控制精度,能满足整个激光推进系统的使用要求。     

本刊资讯

API推出全新一代激光跟踪仪RadianAPI(美国自动精密工程公司)全新一代激光跟踪仪Radian是API公司继T3激光跟踪仪之后又一杰出力作。Radian激光跟踪仪以API公司最新研发的INNOVO智能测量系统平台为基础,使激光跟踪仪的功能更强大,表现     

数字化测量技术及系统在飞机装配中的应用

数字化测量技术及系统是现代飞机数字化装配技术的重要组成部分.现代飞机装配中通过应用数字化测量技术及系统,不仅保证了飞机装配准确度、提高了生产效率,同时实现了飞机产品从零件设计制造到装配过程的全数字量传递.本文详细研究了当前在飞机装配中应用广泛的几种数字化测量系统:激光跟踪仪测量系统、三维激光扫描测量系统、数字照相测量系...     

激光跟踪仪角度采集系统设计及误差修正研究

高精度的角度采集和测量是激光跟踪仪实现跟踪和精密测量的关键。针对激光跟踪仪中采用的圆光栅编码器,本文介绍了一种基于FPGA的数据采集系统的设计与实现方法。该采集系统分为滤波、计数、通信三大模块。数字滤波模块用于消除跟踪控制过程中跟踪头振动、抖动产生的信号干扰;计数模块实现方波脉冲的倍频、辨向及计数;通信模块实现跨时钟域的数据传输。系统通过Modelsim仿真及实验测试验证了方法的可行性与可靠性。采用谐波分析方法对角度误差进行了修正,测量误差由3.5″降低到1.5″。本文设计的角度采集系统及谐波分析误差修正方法具有一定的通用性,可广泛应用于相关领域。     

科技成果

机载激光器完成首次激光跟踪系统飞行发射试验,GP7200发动机在A380飞行试验项目中测试过半,英国和德国升级“狂风”战机,CAE公司启动5000系列全飞行模拟器项目     

基于激光跟踪仪、iGPS的飞机水平测量技术研究

针对传统飞机水平测量方法的不足,提出一种基于激光跟踪仪、iGPS数字化测量系统联合应用的水平测量新方法。介绍激光跟踪仪、iGPS两种测量系统的组成及工作原理。制定了包括iGPS测量场布局、iGPS系统标定、激光跟踪仪布站、统一坐标系、激光跟踪仪转站及水平测量点测量等环节的飞机水平测量方案。应用表明,该方案测量精度高、劳动强度低,完全满足新一代飞机的装配需求。     

智能眼镜辅助的激光跟踪仪移动测量系统

针对大尺寸精密测量领域所使用的激光跟踪仪在工业现场测量过程中测量信息传递不畅、需要多人协同等问题,考虑智能眼镜等可穿戴设备的独特优势,提出了一种使用智能眼镜移动控制激光跟踪仪进行测量操作的方法,并设计和实现了一个基于智能眼镜的激光跟踪仪移动测量系统。首先,建立一个多客户端/服务器结构。其中,智能眼镜移动端与激光跟踪仪控制系统均与计算机服务端相连接,三者通过局域网与TCP/IP协议实现互联互通。其次,开发了良好的网络通信功能模块,通过使用多线程技术实现了智能眼镜移动端、计算机服务端与激光跟踪仪控制系统的信息传递,通过将测量过程转换为独立的测量任务的方式,使本系统能够快速地完成测量。最后,通过对测量过程的语义定义,开发语音识别控制模块,降低了智能眼镜应用的操作难度,在大尺寸测量过程中解放双手,提高了激光跟踪仪测量的智能化水平。     

飞行轨迹指令综合跟踪控制器设计

运用多重尺度奇异摄动理论,结合动态逆解耦理论和动态平衡点邻区域优化线性化系统的优化解耦控制律理论,研究了战术任务综合飞行管理系统的综合飞行轨迹指令跟踪控制器系统化设计方法。对F-15飞机,设计了综合飞行轨迹跟踪控制器。数字仿真结果表明,设计的跟踪控制器能够控制飞机精确跟踪不同时标集的飞行指令。     

激光自动跟踪技术的应用及其发展前景

本文首先简要介绍了国外激光自动跟踪技术在靶场测量中的应用情况,接着介绍了我国第一台应用于靶场测量的激光自动跟踪系统的工作原理,并给出了该系统的静态、动态精度的检验结果。最后,探讨了激光自动跟踪技术在我国靶场测量的应用前景。     

简析战车全数字化目标自动跟踪系统

对具有自动跟踪的优点,而且能实现目标多维信息的数字化采集和实施高速的目标信息实时处理的《战车全数字化目标自动跟踪系统》的硬件设计和软件设计进行了简单介绍;分析了系统的性能特点和这种设计方法所具有的优点。     

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。     

Variational method based robust adaptive control for a guided spinning rocket

In this paper, a robust adaptive controller is designed for a guided spinning rocket, whose dynamics presents the characteristics of pitch-yaw cross coupling, fast time-varying aerodynamics parameters and wide flight envelop. First, a coupled nonlinear six-degree-of-freedom equation of motion for a guided spinning rocket is developed, and the lateral acceleration motion is modeled as a control plant with time-varying matched uncertainties and unmodeled dynamics. Then, a robust adaptive control method is proposed by combining Bregman divergence and variational method to achieve fast adaption and maintain bounded tracking. The stability of the resulting closed-loop system is proved, and the ultimate bound and convergence rate are also analyzed. Finally, numerical simulations are performed for a single operating point and the whole flight trajectory to show the robustness and adaptability of the proposed method with respect to time-varying uncertainties and unmodeled dynamics.     

有输入未建模动态的非线性系统自适应逆设计

对于一类存在输人未建模动态的非线性系统,提出了一种基于RBF神经网络的自适应逆补偿器设计方法。首先用两个神经网络设计了补偿器,一个用来估计输入未建模动态,另一个用来作为未建模动态的自适应逆补偿器。该设计放宽了对未建模动态的一些苛刻的要求,如相对度为零,满足小增益条件等。文中仅要求D(u)逆稳和连续光滑。然后应用反演设计技术设计了控制器,并应用Lyapunov稳定性理论推导出神经网络权重向量的调节律,同时证明了闭环系统的渐近稳定性。最后给出的仿真研究证明了该设计方法的有效性。     

有输入未建模动态和不确定性导弹控制器设计

在考虑导弹控制系统同时存在输入未建模动态和参数不确定性的情况下,提出了一种基于RBF神经网络和反演技术的鲁棒自适应控制器的设计方法。首先用两个RBF神经网络对未建模动态进行了补偿,然后利用反演技术设计了鲁棒自适应控制器,对不确定性进行了处理,并用Lyapunov稳定性理论推导出RBF神经网络的权重矩阵调节率以及相关的自适应律,证明了系统的全局稳定性,最后通过仿真计算验证了设计的正确性。     

液压Stewart平台基于工作空间综合偏差的同步控制

 为了抑制轨迹跟踪过程中各自由度运动之间的相互干扰,将平台跟踪的轨迹进行泰勒级数展开,提出基于工作空间含有各向自由度运动自身跟踪偏差和各自由度运动之间耦合干扰偏差的综合轨迹跟踪偏差量的表达式。根据工作空间综合偏差量反馈,利用反步法设计鲁棒控制器,使各向自由度运动自身跟踪偏差与之间的耦合偏差同时稳定地趋于零,以限制跟踪过程中各自由度运动之间耦合干扰。同时,考虑到实际平台惯性参数不确定性,推导得出惯性参数自适应律,以提高系统的跟踪精度。利用AMESim与MATLAB进行联合仿真验证,结果表明:与传统的比例 积分 微分（PID）控制器相比,该方法在保证各自由度运动自身跟踪偏差稳定收敛的同时有效地降低了各自由度运动之间的耦合干扰偏差,更有效地提高了平台的跟踪性能。     

微小型直升机非线性鲁棒控制器设计

针对含有未建模动态的微小型直升机非线性模型,设计了基于反步法和自适应模糊系统的自主飞行控制器.该控制器包含两个回路:航迹控制外回路和姿态控制内回路.外回路通过旋转矩阵实现对内回路姿态的控制,而非传统的欧拉角或姿态四元数.控制器采用自适应Takagi-Sugeno(TS)模糊系统在线补偿系统未建模动态的影响,并利用反步法完成控制器综合.所设计的算法在确保整个控制系统稳定性的同时又可保证系统能够有效应对未建模动态的影响.系统仿真结果表明,在盘旋上升飞行模态下控制系统能够快速准确地跟踪预设轨迹,并且具有良好的鲁棒性能.     

Parameterization and adaptive control of space robot systems

In space application, robot system are subject to unknown or unmodeled dynamics, for example, in the tasks of transporting an unknown payload or catching an unmodeled moving object. We discuss the parameterization problem in dynamic structure and adaptive control of a space robot system with an attitude-controlled base to which the robot is attached. We first derive the system kinematic and dynamic equations based on Lagrangian dynamics and the linear momentum conservation law. Based on the dynamic model developed, we discuss the problem of linear parameterization in term of dynamic parameters, and find that in joint space, the dynamics can be linearized by a set of combined dynamic parameters; however, in inertial space linear parameterization is impossible in general. Then we propose an adaptive control scheme in joint space, and present a simulation study to demonstrate its effectiveness and computational procedure. Because most takes are specified in inertial space instead of joint space, we discuss the issues associated to adaptive control in inertial space and identify two potential problem: unavailability of joint trajectory because the mapping from inertial space trajectory is dynamic-dependent and subject to uncertainty; and nonlinear parameterization in inertial space. We approach the problem by making use of the proposed joint space adaptive controller and updating the joint trajectory by the estimated dynamic parameters and given trajectory in inertial space     

机械手的神经网络自适应滑动模控制器设计

 针对多关节机械手的鲁棒跟随控制器设计问题，提出了一种新的机械手神经网络自适应滑动模控制器设计方法，机械手的动力学非线性假设是完全未知的。在提出的控制结构中，高斯径向基函数神经网络用于在线补偿机械手的动力学非线性，参数学习律由稳定性理论得到。给出了系统稳定性和参数收敛性的证明。最后提出方法的可行性通过仿真得到验证。     

Experimental study in adaptive tracking control

The authors describe an experimental study of adaptive pointing and tracking control for flexible spacecraft conducted on a complex ground experiment facility. The algorithm used is based on a multivariable direct model reference adaptive control law. Several experimental validation studies performed using this algorithm for vibration damping and robust regulation are extended by addressing the pointing and tracking problem. As is consistent with an adaptive control framework, the plant is assumed to be poorly known to the extent that only system level knowledge of its dynamics is available. Explicit bounds on the steady-state pointing error are derived as functions of the adaptive controller design parameters. It is shown that good tracking performance can be achieved in an experimental setting by adjusting adaptive controller design weightings according to the guidelines indicated by the analytical expressions for the error     

基于自适应不对称高斯基函数网络的可靠飞行跟踪控制

针对歼击机操纵面结构故障,提出了一种基于自适应不对称高斯基函数网络（AGBFN）的可靠跟踪控制方案。该方案的特点是在传统的线性控制器的基础上,引入基于自适应AGBFN的自适应控制器,用于在线补偿由于建模误差、外扰、以及操纵面卡死或损伤所造成的影响,并且采用控制隔离技术来处理执行机构的饱和问题。完全自适应AGBFN采用不对称高斯基函数,并且可以在线更新网络所有参数,克服了传统RBF网络对称性约束,提高了网络的适应性和学习能力,从而保证歼击机的操纵品质,且输出较好地跟踪参考模型输出。飞行仿真结果表明,文中采用的控制方法使飞机在正常状态和故障状态下均可获得满意的控制效果。