实时精确跟踪瞄准中振动抑制的研究

分析了卫星平台振动,建立了实时精确跟踪瞄准系统的数学模型.采用基于模糊规则的免疫PID控制器,包括决定应答速度的激活环节和决定稳定效果的抑制环节,抑制环节由模糊规则来逼近,通过遗传算法的寻优特性对控制器的参数进行设定,协调控制偏转镜的位置,从而改变视轴方向.最后,对系统扰动抑制性能进行仿真,仿真结果表明该控制律有效地实现了视轴的方向调整,并且提高了系统的动态响应品质.      

基于DUEA的天线伺服控制系统仿真

大口径射电望远镜天线易受到外部阵风等扰动、系统不确定及难以实现高指向精度的问题,为实现系统的高性能指标,提出了基于回路成形和扰动/不确定观测补偿(DUEA)的思想的方法.首先,使用混合灵敏度H∞设计方法对标称模型设计主控制器来实现对输入信号的最优跟踪;然后,针对影响系统输出的外部扰动以及系统不确定部分,基于等效输入扰动...     

抗扰动复合非线性伺服控制器的设计与应用

针对典型的电机伺服系统,提出了一种鲁棒复合非线性伺服控制器的离散域设计方案。把系统的扰动和不确定性归结为一个斜坡信号(其变化率恒定),设计一个降维线性扩展状态观测器,对系统未测量状态和未知扰动加以估计。把设计的控制律应用于永磁同步伺服电机,先在MATLAB上进行仿真分析,随后基于TMS320F28335DSC进行试验测试。结果表明系统在各种类型扰动作用下,对目标位置都能实现快速、平稳和准确的跟踪,具有较好的鲁棒性。     

输入量化下航天器位姿一体化预设时间控制

航天器在轨抢修或维护等空间近距任务中，往往要求执行任务的航天器在限定的时间窗口和有限通信带宽的条件下，实现对目标的位姿跟踪。针对其姿轨耦合控制问题，提出了一种带有输入量化的姿轨一体化预设时间控制方法。首先，在Lie群SE(3)框架下，建立了相对运动航天器位姿一体化误差动力学模型。其次，引入了输入量化机制，减小控制器到执行机构间的通信频次。接着，基于推导的实际预设时间稳定引理，结合反步法设计了一种非奇异预设时间位姿跟踪控制器。为提高系统鲁棒性，设计新型自适应律估计并补偿系统总扰动，并利用量化器参数抑制量化误差；该方法能够在不依赖系统初始状态、输入量化和扰动信息未知的情况下实现预设时间内稳定，且稳定时间上界可由一个控制参数预先设定。然后，基于Lyapunov理论证明了系统的稳定性。最后，数值仿真结果验证了该方法的有效性。     

可重复使用飞行器的保性能姿态跟踪控制方法

针对可重复使用飞行器再入姿态跟踪控制问题,在考虑执行器饱和、气动参数摄动和外部扰动的情况下,提出了一种保性能姿态跟踪控制方案。通过构造预设性能函数,使姿态跟踪误差在预先设置的包络内演化,保证了系统的瞬态和稳态性能;其次,借助于高增益扩张状态观测器解决了气动参数摄动和外部扰动的问题;之后,基于反步控制框架,设计了一种低复杂度的输出反馈扰动补偿控制方法,保证跟踪误差的收敛性。与已有方法相比,所设计的方法不包含一些复杂的非线性动力学近似技术,如神经网络等,降低了参数调节的复杂性,且无需对虚拟控制律重复微分,避免了"微分爆炸"问题。同时,Lyapunov稳定性分析表明,该方法能够保证误差变量的预期收敛以及其他闭环系统信号的有界性。最后,通过对比仿真验证了所提方法的有效性及可行性。     

轨迹跟踪伺服系统的鲁棒复合控制

针对控制输入饱和受限且带有未知扰动的电机伺服系统,提出一种实现曲线轨迹准确跟踪的鲁棒复合控制方案。该方案引入一个参考信号生成器和一个扩展状态观测器,其中参考信号生成器可根据目标轨迹信号构造出对应的状态量,扩展状态观测器用于对系统的状态量和扰动进行估计, 采用反馈与前馈相结合构成最终的控制律。利用Lyapunov理论对闭环系统的稳定性进行了严格分析。在MATLAB中进行了仿真研究,随后在一个DSP控制的永磁直线电机二维伺服平台进行了试验验证。结果表明:所提的控制方案能在轨迹跟踪任务中取得优越的瞬态性能和稳态准确性,而且对目标轨迹和扰动的幅值差异具有较好的鲁棒性。     

基于导引头伺服回路的跟踪系统设计

基于现代控制理论提出一种新颖的设计方法,采用内模原理设计伺服补偿器,可实现无静差跟踪和扰动抑制;利用状态反馈进行系统极点配置,使得系统具有良好的渐近稳定性和动态特性;用卡尔曼滤波技术可有效降低系统噪声和量测噪声对系统控制精度的影响,使得系统整体性能得到优化。     

基于鲁棒自适应状态观测器的异步电机磁链估计抗扰性研究

针对传统全阶磁链观测器随内、外扰动导致磁链估测精度不高甚至系统不稳定的问题,对观测器极点分布情况和内、外扰动对系统的影响进行研究分析,从而对反馈矩阵增益系数的取值进行设计,提出了一种鲁棒自适应状态观测器对磁链进行估计。当遇到内、外扰动时,在保持系统稳定的情况下自动减小反馈增益系数以减小扰动对系统的影响,从而保持系统良好的动静态性能。在内、外扰动下,将鲁棒自适应状态观测器与传统的全阶磁链观测器的磁链估计精度、转速波动以及转矩波动进行比较分析。仿真和试验结果表明:鲁棒自适应状态观测器具有比传统全阶磁链观测器更好的抗干扰性能。     

基于迭代学习控制的转台位置相关扰动抑制

针对高精度转台恒速工作状态时存在的位置相关周期非线性扰动,提出了一种闭环迭代学习算法。当系统存在初态偏差时,该算法能够保证给定频率范围内的跟踪误差是一致有界的。并对跟踪精度进行了分析。仿真结果表明该方法对位置相关周期非线性扰动具有很好的抑制性能。     

位置扰动型电液施力系统的设计分析

位置扰动型电液施力系统是力控制系统中一个复杂的形式。飞机各舵面气动力载荷模拟试验就属于这种力控制系统。这种力控制系统的设计,如不能有效的实施补偿校正和消除多余力,就无法完成这种力控制。本上从建立系统数学模型入手,提出了对系统进行补偿校正提高动态跟踪精度的措施并对如何减小多余力做出阐述,实际应用验证是行之有效的。     

Performance limitations in trajectory tracking control for air-breathing hypersonic vehicles

An integrated approach that considers the performance limitations of tracking control systems for air-breathing hypersonic vehicles is proposed. First, a set of ascent trajectories is obtained as candidates for tracking control through a trajectory design method that considers the available acceleration. Second, the basic theory of performance limitations, which is adopted to calculate the limits on control performance through the trajectory, is integrated. The open-loop dynamics of air-breathing hypersonic vehicles is responsible for these limits on the control system. Comprehensive specifications on stability, tracking accuracy, and robustness are derived, and the flight envelope with constraints and control specifications is identified. Simulation results suggest that trajectory design should consider restrictions on control performance to obtain reliable solutions.     

Canonical transform for tracking with kinematic models

A canonical transform is presented that converts a coupled or uncoupled kinematic model for target tracking into a decoupled dimensionless canonical form. The coupling is due to non-zero off-diagonal terms in the covariance matrices of the process noise and/or the measurement noise, which can be used to model the coupling of motion and/or measurement between coordinates. The decoupled dimensionless canonical form is obtained by simultaneously diagonalizing the noise covariance matrices, followed by a spatial-temporal normalization procedure. This canonical form is independent of the physical specifications of an actual system. Each subsystem corresponding to a canonical coordinate is characterized by its process noise standard deviation, called the maneuver index as a generalization of the tracking index for target tracking, which characterizes completely the performance of a steady-state Kalman filter. A number of applications of this canonical form are discussed. The usefulness of the canonical transform is illustrated via an example of performance analysis of maneuvering target tracking in an air traffic control (ATC) system.     

频域不确定性系统加权混合灵敏度函数频域整形

针对输出端乘性不确定性系统如何决定加权混合灵敏度函数的问题,将来源于经典控制理论的频域回路成形法推广到多变量混合灵敏度Ｈ∞控制设计中,提出了带宽可调的加权函数频域整形的公式化构造法,使频域Ｈ∞控制设计中可同时兼顾和折衷时域和频域性能指标,并通过调整带宽可改善控制系统的性能。所述方法在某型双转子涡喷发动机气动热力学非线性模型上对抗干扰性和目标跟踪进行了仿真验证。     

Explicit formulas for two state Kalman, H/sub 2/ and H/sub /spl infin// target tracking filters

The continuous time, two state, target tracking problem is considered from the Kalman, H/sub 2/, and H/sub /spl infin// filter viewpoint. While previous treatments were numerical in nature, analytic transient responses and infinite horizon solutions with analytic performance expressions are presented here. Tracking indices, involving the maneuver and measurement uncertainties, are shown to have a role for both the steady state and transient responses. In addition, the H/sub /spl infin// tracker has a sensor index involving the performance bound and measurement uncertainty, which, along with the tracking index, plays a significant role in the H/sub /spl infin// tracker expressions. Analytical expressions for the probability of target escape, the probability that the target position will be outside the radar beamwidth (BW), are developed not only to compare the performance of various trackers, but also as a design tool to meet tracking specifications. Examples illustrate the performance of the target trackers as a function of the error gain upper bound.     

不完全量测下一类非线性光电跟踪系统滤波器设计

 随着不完全量测条件下探测概率的下降,传统光电跟踪系统的跟踪性能显著降低。为此,本文考虑将俯仰和偏航两个方向的角速度量测引入传统光电跟踪系统,并设计了不完全量测下基于置信度融合的目标跟踪滤波器。首先针对这类新型的光电跟踪系统建立了系统的量测模型,利用嵌套条件方法推导了转换量测误差前两阶矩的一致性估计;然后针对位置探测通道与角速度探测通道的4种数据探测情形设计了4个子滤波器,并根据探测通道的探测情况计算出各子滤波器的置信度,进而对各子滤波器的输出按置信度进行加权融合,得到了跟踪滤波器的全局输出;最后给出了非线性跟踪系统统计意义下的Cramer-Rao下界(CRLB)。Monte-Carlo仿真表明：在不完全量测下,相比传统光电跟踪系统,附加角速度量测的光电跟踪系统的跟踪性能有了显著提高,并且滤波器估计误差均方差(RMSE)已逼近非线性跟踪系统统计意义下的CRLB。     

Taxonomic performance evaluation for multitarget tracking systems

A scoring scheme based on an object track classification which facilitates performance evaluation for multiple-target tracking systems is derived and applied to specific test cases involving a comparison of operational and modified tracking system performance. The performance measures derived can be applied both to comparative evaluations of tracking system alternatives where relative performance is the issue, and to evaluations of system performance relative to what can be achieved in any given target object environment     

The Goddard Range and Range Rate Tracking System: Concept,design and performance

This paper is concerned with the concept, evolution and performance analysis of a high-accuracy, near-earth and cislunar cooperative target tracking system, known as the Goddard Range and Range Rate System.This system combines the advantages of harmonic (or sidetone) and pseudo-random coded ranging signals in a highly effective and versatile manner, operable either as an all-harmonic system in near-earth orbital tracking or as a hybrid system for tracking more distant spacecraft. The system also combines the utilization of the two types of signals in a very attractive technique for speeding up the process of acquiring the ambiguity resolving code component in tracking spacecraft at cislunar and translunar distances.The theoretical analysis of system performance and errors is followed by a summary of performance data gathered to date by operating GRARR systems on a number of NASA missions.     

MIMO雷达射频隐身性能优化的目标跟踪算法

随着现代战场中电子对抗的日益激烈,雷达的生存环境受到了严重的威胁。射频（RF）隐身技术是一种提高雷达及其运载平台战场生存能力的重要途径。为提高雷达射频隐身性能,针对具有MIMO探测模式的新体制雷达提出了隐身性能优化的目标跟踪算法。该算法基于射频隐身性能优化模型,通过自适应控制系统的子阵划分个数、平均发射功率、波束驻留时间以及采样周期,在满足系统跟踪性能要求的前提下优化系统射频隐身性能,其中的射频隐身性能综合考虑了截获因子及采样周期。仿真结果表明,与传统相控阵雷达相比,本文所提出的目标跟踪算法使MIMO雷达具有更好的射频隐身性能。     

MULTISENSOR TRACKING SYSTEM WITH ATTITUDE MEASUREMENTS

ＭＵＬＴＩＳＥＮＳＯＲＴＲＡＣＫＩＮＧＳＹＳＴＥＭＷＩＴＨＡＴＴＩＴＵＤＥＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＳＤｉｎｇＣｈｉｂｉａｏ，ＭａｏＳｈｉｙｉ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅ...     

半捷联位标器稳定跟踪与弹体姿态一体化控制

半捷联位标器安装在弹体上,由于寄生回路的存在,使得位标器稳定跟踪控制回路和弹体姿态控制回路产生严重耦合,影响了位标器的稳定与跟踪。针对半捷联导引头稳定平台的稳定与跟踪问题,提出了一种半捷联位标器稳定跟踪控制与弹体姿态控制的一体化方法。基于反步控制原理设计了控制律,通过合理选择反馈增益可保证系统的稳定性与动态性能。最后对一体化设计与传统分离设计进行了仿真对比。仿真结果表明：考虑位标器稳定跟踪回路与导弹姿态回路耦合的一体化控制器,不仅能够保证弹体姿态控制系统快速响应,还可以提高位标器的稳定跟踪性能,并降低位标器跟踪不上高速目标的可能性。