飞行姿态仿真器数控系统的研究

介绍了一种导弹飞行姿态仿真器－液压转台数系统的原理方案，结构框图，控制规律的设计及其测试结果。该系统的特点是：采用美国ＴＩ公司（德克萨斯仪器公司）８０年代后期才推出的ＴＭＳ３２０Ｃ２５高速芯片构成的ＴＤＰ－Ｃ２５并行／开发处理系统；运用接口控制信号的上，下位机主从处理方式；以及在原有转台伺服系统基础上再加入前馈校正的复合控制，全补偿控制规律的设计方法。     

仿真转台的低速性能研究

低速性能是仿真转台的重要性能指标之一，在系统设计中如何在保证系统高速系统和频带要求的同时满足低速性能指标的要求是设计者着重考虑的问题，也是转台控制系统设计的难点之一。本文在三轴模拟飞行转台设计实践中提出一种行之有效的方法，在保证系统频带要求情况下提高系统的稳态精度和低速性能，并给出了０．００５ｄｅｇ／ｓ和０．０１ｄｅｇ／ｓ的低速性能曲线，根据实践测试结果和数字控制系统的特点探索性地提出一种评价系统     

卫星控制系统多转台多模拟器半物理仿真方法

卫星控制系统半物理仿真是在实验室中模拟卫星在轨道上运动特性的一种试验方法 ,它通常用于验证卫星控制系统方案和性能指标。卫星控制系统半物理仿真包括将硬件接入路的卫星动力学仿真和运动学仿真。仿真计算机计算卫星的动力学和运动学方程 ;转台模拟卫星在空间的运动 ;目标模拟器用来模拟作为卫星姿态敏感器的参考目标 (太阳、地球和恒星等 )的环境特性。为了将控制系统硬件接入试验路 ,必须适当地处理一系列的关键技术。卫星控制系统多转台多模拟器半物理仿真方法适用于带有多种敏感器的复杂卫星仿真。     

三轴飞行仿真转台总体设计及其关键技术

本文在ＨＩＴ－１型三轴仿真转台研制的基础上，探讨了各种三轴仿真转台的总体布局型式、驱动元件种类和控制方案等总体设计方面的问题。从分析飞行仿真转台的４大技术指标－高频响、超低速、宽调速、高精度入手，分析了执行元件、机械台体、液压系统、控制技术等方面对上述指标的影响和解决措施，进而分析出研制仿真转台的关键技术。     

无人机飞行控制仿真系统研究

针对某型无人机的研制开发,提出了可行的仿真系统设计方案。首先设计全数字仿真验证飞行控制律的有效性,在此基础上,根据使用条件的差异,设计了两种相互关联的半物理仿真系统,即不带转台的半物理仿真以及带转台的半物理仿真,用来模拟无人机的飞行状况。最后给出了仿真的部分曲线。仿真结果表明,以上这种仿真系统可以对整个无人机飞控系统设计的合理性及有效性进行完备的验证,对同类飞行器仿真系统的研发具有一定的参考价值。     

8098单片机在转台控制系统中的应用

转台是航空航天工业中重要的地面仿真设备。本文利用计算机的资源，设计了单片机系统的硬件和软件，应用于三轴液压转台控制系统中，从而提高了转台的动态特性和静态静度，并增加了转台位置数显功能。     

转台高精度模拟卫星三轴角速度解耦算法研究

针对传统法解决转台解耦问题存在的不足,将欧拉角速度转为陀螺角速度,地球自转作为转动激励,提出了一种新的转台解耦方法。对框角解耦算法以及卫星三轴与转台三轴不同关系条件下的转台改进算法进行了仿真。结果表明:用转台模拟卫星欧拉姿态角时,应尽量避免中内框夹角过小;卫星稳态运行时,转台的内外框分别模拟卫星的俯仰、偏航轴。转台不会产生接近奇异的现象。     

卫星编队飞行姿态协同输出反馈控制

研究了双星编队飞行系统的姿态协同控制问题。首先考虑在角速度不可测情况下,给出一种分布式姿态协同输出反馈控制方案,并通过李亚普诺夫方法证明了编队飞行系统全
局渐近稳定性。然后在控制输入饱和时给出了另一种输出反馈控制方案。通过在控制方案中引入双曲正切饱和函数,得出只需控制参数的选取满足某一限制条件,就能有效地抑制控制力矩的饱和。最后对给出的算法进行了数学仿真。结果表明,所设计的控制算法是可行的、有效的。     

质量矩拦截弹的模糊滑模姿态控制系统设计

质量矩控制是一种全新的飞行控制方法，与广泛应用的空气动力控制相比，可以避免飞行器在超高马赫数飞行时舵面的气动加热问题，而且可以提高飞行器的机动性和敏捷性。以所建立的质量矩拦截弹数学模型为基础，通过对模型合理的简化，得到一个耦合的非线性动力学系统，考虑到系统的鲁棒性要求和三个滑块的协调控制问题，利用滑模控制设计了拦截弹大机动飞行时的姿态控制系统，同时采用模糊逻辑算法抑制系统的抖振现象。仿真结果表明系统性能指标满足设计要求，只需微调滑块位置，即可以实现拦截弹的姿态控制。     

编队飞行卫星的自适应姿态协同控制

研究了双星编队飞行系统的姿态控制问题.在卫星转动惯量参数不确定下,给出两种编队飞行卫星的自适应姿态协同控制算法.第二种自适应协同控制算法,在实现对转动惯量参数的实时辨识的同时,还能够解决控制输入饱和问题.通过李亚普诺夫方法证明了编队飞行系统全局渐近稳定性.最后对给出的算法进行了数值仿真.结果表明,所设计的控制算法实现了编队卫星之间的姿态协同控制,是可行的、有效的.     

自旋弹道导弹动力学与控制

弹道导弹主动段自旋飞行是一种新的构想,旨在对抗激光武器拦截,实现主动段突防.导弹自旋飞行引起的运动耦合、控制耦合及其它效应可能导致弹体失稳,实现较强耦合作用下弹道导弹自旋飞行姿态稳定控制是亟待解决的问题.文中建立了自旋弹道导弹的动力学和控制频域模型,分析了几种主要耦合作用对系统的影响,将系统开环传递矩阵分解为动力学耦合和控制耦合两部分,结合古典和现代频域方法进行了姿态控制系统设计研究,采用根轨迹方法分析了运动耦合对自旋弹道导弹性能的影响,用动态预补偿技术实现姿态解耦控制.仿真结果表明,方法有效改善了低滚速较强耦合条件下自旋弹道导弹姿态控制性能.     

输入指令整形技术在飞行仿真转台中的应用

将广泛应用于机器人手臂控制等其它柔性控制系统的输入指令整形减振技术移植到转台应用中, 对这种技术的减振原理进行了详细的介绍, 并对输入指令整形器的设计方法、对系统参数变化的鲁棒性进行了探讨, 最后以M254 -90A电动三轴飞行仿真转台的中框为对象进行了仿真, 仿真结果表明, 输入指令整形器以前馈的形式作用于飞行仿真转台的控制系统时, 既不影响系统的稳定性, 又可以很好地抑制飞行仿真转台的机械谐振     

基于DSP的总线式飞控系统

针对小型无人机控制系统对功耗、成本、可集成性等的较高要求,设计了一种基于DSP芯片TMS320F2812的总线式飞行控制系统。详细阐述了系统的设计思想及其基本硬件构成,包括采用DSP为处理单元的飞控计算机、采用低成本MEMS惯性器件的捷联式姿态航向基准系统(航姿仪)和提高通讯可靠性的双余度总线。飞行试验表明该系统满足小型无人机自主控制任务对于可靠性和精度的要求,同时也是一种轻型、低成本、高集成度的方案。     

基于反馈线性化的高速无人机自适应控制系统设计

高速无人机是典型的复杂非线性、参数不确定性系统,且各控制通道之间存在强耦合作用,这对飞行控制系统设计提出了严峻挑战。针对其非线性特性和耦合特性,采用精确反馈线性化理论将无人机动力学模型解耦为3个独立的子系统,即滚转、俯仰和偏航通道;应用模型参考自适应控制方法分别设计每个通道的姿态控制器。研究表明,上述线性化方法能够实现三通道解耦,所设计控制系统满足飞行控制性能要求,且对气动参数摄动和外部干扰具有较强的鲁棒性。     

再入弹头大攻角俯仰运动的非线性状态反馈控制

为提高大攻角飞行时具有非线性特性的姿态系统的控制精度,在弹头俯仰运动的非线性数学模型基础上,以弹头攻角为被控制信号,尾翼偏角指令为输入信号,设计了一种全状态反馈非线性姿态控制律,并进行了仿真试验。结果表明,所设计的控制律的稳态精度高、动态响应快。     

基于反馈线性化的动能拦截器姿态控制研究

动能拦截器进入末制导阶段时经常需要进行大角度姿态机动,这时拦截器姿态控制系统具有非线性、强耦合、多输入多数出(MIMO)的特点。现针对动能拦截器模型的非线性和不确定性,提出PID神经网络自适应逆控制方法对拦截器飞行姿态进行控制。首先基于精确反馈线性化方法将系统解耦成三个独立的子系统,然后应用基于PID神经网络的自适应逆控制方法分别设计每个子系统的姿态控制器。该方法将PID神经网络控制与自适应逆控制相结合,对于拦截器姿态控制系统中的建模误差以及外部干扰具有较强的适应能力。仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于自适应反推滑模控制的虚拟转台样机研究

针对传统转台串行设计模式存在的缺陷，基于虚拟样机技术、自适应滑模控制器与有限元等技术作为支持，提出了虚拟仿真转台的系统构想。其中针对实际转台系统的未知非线性、外界干扰和参数摄动等不确定因素的影响，设计并实现一类自适应滑模控制器进行虚拟转台系统的实时控制。同时，通过ADAMS软件平台实现了虚拟转台样机系统及其功能，并将自适应滑模控制器调入虚拟转台样机，最终实现机械模型和控制方法进行联合仿真分析，获得最终虚拟转台的特性。仿真结果表明，虚拟转台样机的设计与实现大大提高了转台的设计效率，为后续转台的控制系统渊试提供强大的技术支持。     

基于微分平坦的升力式再入飞行器鲁棒姿态控制一体化设计

针对升力式再入飞行器飞行过程中非线性、强耦合、快时变特性和外界干扰给姿态控制系统带来的挑战,提出了一种基于微分平坦的鲁棒姿态控制一体化设计方法。首先建立了升力式再入飞行器的姿态运动非线性数学模型,证明了该模型具有微分平坦性质。基于系统的平坦特性,通过微分同胚变换将模型转化为积分串联形式。在此基础上整体设计姿态控制器,实现姿态控制的一体化设计,相对于传统的时标分离方法,能更大限度地利用系统的性能,达到更好的控制效果,同时简化控制器设计过程,提高控制器设计效率。将非线性、强耦合、快时变造成的系统不确定项和外界干扰视为总扰动,设计了基于扩张状态观测器的补偿器,对总扰动进行动态观测并在控制器中实时补偿。仿真结果表明,提出的方法具有良好的姿态跟踪性能和较强的鲁棒性。     

红外成像制导防空导弹半实物仿真方法研究

红外成像制导控制半实物仿真系统通过构建导弹飞行过程中红外目标场景、角运动等模拟环境,将制导控制系统实物接入仿真系统并构建实时仿真回路,对制导控制回路的性能和产品特性进行验证。针对防空导弹制导控制系统仿真,提出了一种红外成像半实物仿真方法,给出了仿真系统设计方案,构建了验证系统。试验结果表明该系统能够有效模拟红外成像制导导弹运行状态和目标环境。随着仿真系统硬件水平的不断提升,该方法能够应用于更多红外成像武器装备的试验验证中。     

微小型捷联惯性测量单元标定及补偿方法

在MIMU(微小型惯性测量单元)角速度及加速度通道误差数学模型的基础上,提出一种利用三轴速率转台的MIMU快速高精度标定补偿方法,介绍了各参数的测量原理及误差系数的计算公式,得出了相应的误差数学模型及修正算法。利用三轴转台进行姿态运动试验,试验结果表明,补偿后系统捷联惯性导航解算的三方位姿态误差小于1.5度。该标定补偿方法对提高MIMU的工作精度具有现实意义及工程适用价值。