MEMS微惯性姿态系统的环境适应性优化设计技术

分析了MEMS微惯性姿态系统温度及载体运动等环境因素对MEMS惯性传感器的影响和姿态系统的关键技术;针对MEMS惯性器件的热环境优化,建立了基于有限元分析方法的热分析模型,仿真分析了散热设计方案,基于微惯性姿态系统样机,试验验证了散热设计的有效性;针对MEMS惯性传感器误差的强非线性特性,建立了全温范围分段线性误差补偿模型,改进了误差标定方法,有效提高了MEMS惯性器件的精度;分析了微惯性姿态组合算法的适用性条件,优化设计了基于载体飞行状态的微惯性姿态系统姿态滤波的约束条件。转台试验和飞行试验充分验证了环境适应性优化设计方法和结果的有效性,全程飞行条件下姿态误差优于2.5°,稳定飞行阶段姿态误差优于1°,该系统可满足姿态备份和微小型无人飞行器的应用需求。     

基于IMM-UIF的多无人机纯角度机动目标跟踪

针对单无人机不能及时捕捉到目标的运动状态信息,很容易跟丢目标的问题,结合无迹信息滤波(UIF)算法和交互多模型(IMM)算法,提出了基于IMM-UIF的多无人机分布式融合估计算法。将各个无人机上的观测信息传输至中心节点,并统一优化各无人机的控制输入。仿真结果表明,基于IMM-UIF的多无人机分布式融合估计算法比基于IMM-UIF的单无人机跟踪精度提高了约30%,有效融合多无人机平台的量测信息,实现对目标稳定的高精度跟踪。     

“天巡一号”微小卫星数据综合系统设计与在轨性能评估

数据综合系统(Data integrated system,DIS)作为星上电子系统和信息管理的核心,在卫星研制和运行管理中,起着非常重要的作用。根据"天巡一号"(NHTX-1)微小卫星的任务需求,对数据综合系统进行硬件及软件设计。着重描述了VxWorks操作系统的使用、整星安全模式、计算机板故障监测和计算机板主备份自主切换等关键技术及创新设计。另外对卫星在轨期间数据综合系统的运行情况进行统计分析,结果表明该系统工作稳定,功能性能指标均满足设计要求。     

带扰动观测器的永磁同步电机非线性预测跟踪控制

针对永磁同步电机系统转速跟踪控制问题,基于非线性预测控制方法设计控制系统,使该系统满足高性能控制要求。并将负载转矩作为未知扰动来考虑,利用扰动观测器得到其估计值,从而提高系统鲁棒性。仿真实验结果表明,本文方法能够快速准确地实现转速跟踪,并提高系统对负载转矩扰动的鲁棒性。     

基于自适应滑模反馈线性化的航空电动燃油泵预见控制器设计（英文）

以六相永磁同步电机直接驱动外啮合齿轮泵的航空电动燃油泵为对象,研究了其流量系统的控制器设计问题,提出了一种基于自适应滑模反馈线性化的预见控制器设计方法。首先,建立六相永磁同步电动机和外啮合齿轮泵的数学模型。其次,利用反馈线性化方法处理电动燃油泵这一非线性化模型,方便后续预见控制器的设计;接着,采用自适应滑模控制方法消除了由模型不确定性引起的反馈线性化误差,该方法可以将建模误差和负载扰动带来的不确定性分开处理,从而避免较大的切换增益引起抖振,同时不需要精确的不确定性的边界信息,从而提高了控制性能。最后,在反馈线性化得到线性模型上设计预见流量控制器,加快控制系统对燃油指令的响应速度。仿真结果表明,该控制方案具有较快的响应速度、较强的鲁棒性能和优良的抑制抖振能力。     

电流型双向多脉冲变流器

提出了两种电流型双向多脉冲变流器的拓扑结构,实现了传统多脉冲整流器能量的双向流动。当其运行于逆变器状态时,变流器等效为一个电流型多重化逆变器,相较于传统分立式电流型多重化逆变器,此变流器具有电源与磁性元件数量少、系统体积小等优点。以18脉冲双向变流器为例,详细介绍了其工作原理,求出了18脉冲变流器总谐波失真(Total harmonic distortion,THD)最小时,各电平作用角度,提出了一种脉宽调制方式以实现交直流侧电压电流调节。最后通过仿真与硬件实验验证了所提系统的可行性。     

突防飞行与多区域搜索一体化侦察航迹规划

针对战场环境下无人机的侦察路径规划问题，首先设计突防飞行与多目标区域搜索的一体化侦察航迹规划策略。然后针对侦察任务中的突防问题，在传统快速扩展随机树(RRT)的改进算法基础上，提出一种基于改进RRT^*的无人机突防航迹规划方法，通过设计目标偏置算法解决了传统RRT算法采样点随机性大、收敛速度慢等问题。针对侦察任务中的目标搜索问题，使用改进的旋转卡壳路径规划器(RCPP)进行覆盖式航迹规划，提高了搜索覆盖率。最终通过对比仿真试验，验证了所提出算法的优越性，以及算法应用于战场侦察任务的有效性。     

独立励磁直流发电系统优化控制方法比较

传统的电压环比例积分（PI）控制无法兼顾直流（DC）发电系统的稳态和动态性能，一种电容能量平衡控制（CEC）方法被提出用以提升独立励磁直流发电系统的动态性能，CEC外环仍然采用PI控制。提出一种基于负载反馈的广义预测控制（GPC）方法，与PI控制框架下的电容能量控制方法进行比较研究。从原理上分析了CEC与GPC方法的特点，指出CEC方法的高比例增益能够加速系统动态响应，但外环的积分环节与负载电流反馈相冲突，会影响系统的电压稳态精度。分别构建CEC与GPC方法下的系统传递函数，从抗负载电流扰动的角度进行控制参数优化设计，并进行仿真验证，讨论了电容参数失配对2种控制方法的影响。最后，通过对比实验验证了本文对2种优化控制方法分析的正确性。实验结果表明：优化控制参数后的GPC与CEC方法在动态性能上优于传统的电压环PI控制，且相较于CEC,GPC拥有更强的鲁棒性。     

输入受限下的鲁棒微分博弈拦截制导律设计

研究了输入受限和匹配干扰约束下的导弹-目标拦截制导系统，提出了一种复合控制方案。首先，通过超螺旋干扰观测器估计匹配干扰，并依据观测器的估计结果设计了积分滑模控制器对干扰进行补偿。其次，结合微分博弈理论和自适应动态规划算法，设计单评价神经网络来求解微分博弈控制器，并利用Lyapunov稳定性理论证明了所提的复合控制策略保证了闭环系统和评价神经网络的稳定性。最后，对导弹-目标拦截系统进行建模仿真，验证了复合控制策略的有效性。     

基于旋转搜索的相机位姿估计和对应点匹配

传统的同步位姿计算和对应点匹配（SPCD）算法采用两阶段交替迭代的方式计算相机位姿，求解精度较低。除此之外，传统SPCD算法依赖于局部搜索策略，无法保证找到全局最优解。为提升求解SPCD问题的精度和全局收敛能力，推导出了一种新的基于点和点约束的SPCD问题求解模型。基于新模型从角度距离出发构建优化目标函数，并利用分支定界搜索的方法寻找最优相机位姿和3D/2D匹配关系。实验证明：相比于传统SoftPOSIT算法，本文算法具有更高的求解精度和收敛率，并且可适用范围更广。