基于FPGA的DDR2缓存控制器在 无线链路图像跟踪系统中的应用

图像跟踪系统是机载光电吊舱的重要组成部分,其对目标捕捉的成功率直接决定了机载光电吊舱的性能.而作用于机载光电吊舱与地面站之间的无线链路系统,有着不可消除的的延时特性,这极大地降低了目标捕捉成功率.本文设计了一种基于FPGA的DDR2缓存控制器,通过缓存控制器可以轻松实现高清视频图像的快速存储和调用,从而实现图像跟踪算法对无线链路延时的补偿.该缓存控制器成功应用于某型机载光电吊舱图像跟踪系统,有效消除了无线链路延时的影响,提高了图像跟踪系统对目标捕捉的成功率.     

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.      

机载光电跟瞄平台稳定与跟踪控制方法研究

介绍了机载光电跟瞄平台的结构功能；分析了跟瞄平台的控制要求；比较了光电跟瞄平台的各种总体控制方案、伺服结构和跟踪控制器；论文认为应用共轴跟踪方案、光学元件跟踪结构和鲁棒跟踪控制器是机载光电跟瞄平台控制系统的发展趋势。     

LQR与Fuzzy控制在飞机俯仰运动中的对比仿真

目的为解决传统PID控制控制参数固定、控制响应速度慢、超调量大,难以完成飞机自动驾驶仪俯仰系统控制的问题;方法分别设计LQR最优控制器和模糊控制器,并建立对应的Matlab控制模型进行仿真研究;结果阶跃响应仿真实验结果表明,飞机俯仰系统LQR控制器与模糊控制器比飞机俯仰系统PID控制器更好地实现对飞机俯仰角的控制,具有响应快速,超调小,误差小的优点;飞机俯仰系统LQR控制器比模糊控制器响应更快,跟踪性能更好;结论飞机俯仰系统模糊控制器在抗干扰鲁棒性、跟踪性能和稳态性能指标综合考虑上优于LQR控制器,更适用于实际的飞行环境。     

空间多分辨率模糊目标跟踪

 提出了一种新的模糊目标跟踪算法——CPDA算法。这个算法在空间多分辨率框架下应用概率数据互联算法,在粗分辨率上实现模糊目标跟踪。在不同虚警密度的模糊目标环境下,利用仿真实验分析了CPDA算法的跟踪性能,同时将其与单分辨率上的联合概率数据互联方法进行了性能比较。仿真结果表明,CPDA算法的跟踪性能在达到与单分辨率上JPDA算法同样性能的条件下,能够以较小的计算量跟踪模糊目标。     

基于改进粒子群优化模糊控制的MPPT算法研究

在光照强度和温度变化时,常规的最大功率点跟踪(MPPT)算法难以快速准确地跟踪光伏系统最大功率点。针对此问题,设计了一种改进粒子群优化算法(PSO)的模糊控制器。首先,依据常规MPPT特性,设计了一种带调整因子的模糊控制算法以快速收敛到最大功率点；然后,采用参数自适应PSO对设计的模糊控制器调整因子进行动态优化。仿真结果表明:所设计的参数自适应PSO优化模糊控制器能快速准确地跟踪最大功率点,保证了MPPT的动态响应速度和稳态精度,提高了光伏系统的工作效率。     

基于自适应模糊系统的空天飞行器非线性预测控制

 针对一类多输入多输出非线性不确定系统，提出了基于自适应模糊系统的非线性预测控制方法。控制器由基于模糊系统的非线性预测控制器和鲁棒自适应控制器两个部分组成。根据系统的跟踪误差在线调整模糊系统的权值，使得模糊系统一致逼近被控对象中的非线性函数，通过泰勒展开设计出基于模糊系统的非线性预测控制律，避免了预测控制在线优化带来的繁重的计算负担。鲁棒自适应控制器则用于减少不确定和模糊逼近误差对系统的影响。所设计的控制器保证了闭环系统的最终一致有界稳定。基于Lyapunov稳定原理，给出了理论证明和分析。最后利用提出的控制方案设计了空天飞行器高超声速飞行姿态的控制系统，仿真结果表明了控制方案的有效性。     

基于模型参考的空面导弹滑模姿态控制

针对直升机机载空面导弹发射初始段动压低、操纵性差和模型不确定性问题,提出了基于模型参考的气动力/推力矢量复合控制方法。首先建立了空面导弹动力学和运动学方程,然后,利用小扰动法线性化建立了基于气动舵/推力矢量控制的系统纵向通道状态空间模型;其次,采用基于模型参考的滑模控制理论设计姿态控制器,使系统状态快速跟踪参考模型,并利用李亚普诺夫定理证明了系统的稳定性;最后,建立了六自由度弹道仿真模型并进行了数字仿真。仿真结果表明:所设计的控制系统在飞行初始段气动参数摄动20%条件下依然能够快速响应姿态指令,跟踪误差不超过2°,控制系统性能良好并具有较强的鲁棒性。     

基于Kalman滤波的变体飞行器T-S模糊控制

针对变体飞行器的跟踪控制问题,提出了一种基于Kalman滤波的T-S模糊控制方法。考虑飞行器系统状态不可测,引入惯导数据作为辅助信息,利用Kalman滤波算法融合飞控信息与惯导信息实现状态估计。由于变体飞行器在不同变形结构下气动特性变化较大,为便于控制器设计,采用小扰动线性化方法得到飞行器在不同平衡点处的局部线性模型,并通过状态反馈方法设计局部控制器,局部线性模型和局部控制器通过模糊集和模糊规则聚合成一个连续光滑的全局T-S模糊模型和T-S模糊控制器。通过综合Kalman滤波器与T-S模糊控制器得到一个基于Kalman滤波的T-S模糊控制器。仿真结果表明,该控制器在变形过程中能够实现状态估计,保证飞机的跟踪性能。     

基于模糊PID的控制力矩陀螺外框架控制技术

为提升控制力矩陀螺外框架系统的动态性能,本文建立了基于永磁同步电机的控制系统模型、设计了一种适用于其外框架系统的模糊PID控制器,并进行了Simulink仿真验证。仿真结果表明,具有参数自调整特性的模糊PID控制方式比起普通PID控制方式具有更短的调整时间及跟踪性能,满足动态性能提升的设计目的。     

光电探测系统指向误差分析、建模与修正

针对光电探测系统(EODS)的高精度指向要求,提出一种基于半参数同归模型(SPRM)的改进算法.全面分析了误差来源,如光学系统的光轴一致性误差、机械框架的垂直度和回转误差、控制系统的稳定跟踪误差等,采用多体系统运动学理论,建立了具有明确物理意义的指向误差线性模型.同时,针对系统中的非线性误差因素,提出了半参数回归模型改...     

机载多目标跟踪系统模型和运动补偿

 研究多目标跟踪技术在机载雷达应用中的特殊问题——坐标系的选择、载机运动的稳定与补偿。建立了数学模型 ,进行了仿真研究。研究结果表明 :载机运动的稳定与补偿是机载多目标跟踪中必须重视的问题 ,并得出基于 NED和 RHV的组合坐标系下的模型 ,在机载应用中有很好的性能。优点是易于解耦、避免了非线性、降低了计算量、且有较高的精度     

冲压发动机连续可调喷管模糊控制研究

为了提高几何可调冲压发动机尾喷管控制性能,针对具有静差与动态不对称特性的连续可调喷管作动系统,采用模糊控制算法进行控制器设计,并利用自适应遗传算法进行控制器参数优化,最后将模糊控制系统与PID控制系统进行性能对比。结果表明,相较于常规模糊控制系统,优化后的模糊控制系统消除了稳态误差,减小了大小喉径在调节时间上的差异,鲁棒性较强。相较于优化后的PID控制系统,优化后的模糊控制系统在保证无稳态误差的基础上,具有更短的调节时间与更小的超调量,跟踪信号时具有更小的误差包络,优化后的模糊比PID控制系统性能提高2.6倍。总之,基于自适应遗传算法优化的连续可调喷管模糊控制系统比PID控制系统性能更高,能够满足高动态几何可调冲压发动机提出的响应快、调节精准、超调小的要求。     

模糊C均值算法在机载PD雷达杂波跟踪中的应用

介绍一种适用于机载PD雷达的杂波跟踪技术，结合机载PD雷达杂波分布特征和模糊C均值算法的特点，将模糊C均值算法用于杂波跟踪，给出了相应的算法流程，并提出了一种确定初始模糊隶属度的方法，经仿真数据验证，取得了满意的结果。     

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     

Pointing Error Statistics in Optical Beam Tracking

In tracking optical beams from a source, a pointing error signal is derived from photodetecting the field in the receiver focal plane. This error signal is then used in some manner to control a gimballed system that continually points the receiver optics toward the source. When the source field undergoes turbulent transmission, the optical beam is attenuated and scattered, and the field is randomly defocused at the receiver. In this case the pointing error of the tracking system will evolve as a random vector process in time, statistically related to the random scattering, the photodetection process, and the dynamics of the gimballing system. Such vector processes have probability densities that satisfy well-known differential equations. These equations are derived in terms of accepted scattering models and tracking systems, assuming quadranttype error detectors are used in the focal plane. Approximate solutions are obtained and analyzed for typical operating conditions, and the manner in which the degree of scattering degrades the entire pointing operation is shown.     

Bandwidth maximization for satellite laser communication

Free space optical communication between satellites networked together can make possible high speed communication between different places on Earth. The basic free space optical communication network includes at least two satellites. In order to communicate between them, the transmitter satellite must track the beacon of the receiver satellite and point the information optical beam in its direction. The pointing systems for laser satellite communication suffer during tracking from vibration due to electronic noise, background radiation from interstellar objects such as Sun, Moon, Earth, and Stars in the tracking field of view, and mechanical impact from satellite internal and external sources. Due to vibrations the receiver receives less power. This effect limits the system bandwidth for given bit error rate (BER). In this research we derive an algorithm to maximize the communication system bandwidth using the transmitter telescope gain as a free variable based on the vibration statistics model and the system parameters. Our model makes it possible to adapt the bandwidth and transmitter gain to change of vibration amplitude. We also present an example of a practical satellite network which includes a direct detection receiver with an optical amplifier. A bandwidth improvement of three orders of magnitude is achieved in this example for certain conditions, as compared with an unoptimized system     

基于载体姿态测量的微伺服吊舱

针对微小型无人机光电吊舱对光轴稳定与目标跟踪的需求,研究了一种基于载体姿态测量的光学平台稳定技术.该技术利用吊舱基座上的速率陀螺测量机体三轴姿态运动,通过控制光学平台的俯仰和偏航两通道伺服系统实现对光轴的惯性空间稳定.该系统使用步进电机来当执行机构,根据步进电机的特性,可以推导得到控制量与转速的关系,由此省去了在一般捷联稳定技术中的微分测速环节,得出了一种新的基于前馈控制的不变性原理.设计了解耦指令分配算法,将一个两轴耦合系统,转换为两个独立的单轴系统.在单轴控制中,分别设计了比例控制及比例积分控制算法实现对光轴的稳定控制和跟踪.最后通过在Matlab/Simulink环境下的仿真,以及实际的摇摆台试验,证明了基于载体姿态测量的稳定技术能够实现微小型无人机光电吊舱的光轴稳定.