用非线性自整定数字滤波器、线性非递归式数字滤波器作弹性飞行器的姿态控制校正装置

本文在以前结果[1]、[2]的基础上,对非线性自整定、线性非递归式两种数字滤波器作弹性飞行器姿态控制校正装置进行了研究.非线性自整定数字滤波器的算法,比文献[1]更为简化并有所改进,针对弹性控制对象重新设计了自整定特性.文中给出了算法,运算量估计以及作为设计例的某飞行器姿态控制系统动态过程的数字计算结果.设计例验证了两种滤波器的设计、算法和控制效果.值得注意的是,所提出的两种数字式控制方案,在实现时仅需要一台微型数字机,而无需速率陀螺.     

变结构数字滤波器作为弹性飞行器姿态控制的校正装置

本文提出一种变结构数字滤波器作为弹性飞行器姿态控制校正装置。这种数字式校正装置的重要特点在于,借助于交结构,获得既对“刚体频段”,又对弹性频段都极为有利的频率响应,从而提供了改进的控制效果。文中给出了一个弹性飞行器的姿态控制系统作为设计举例。所建议的数字滤波器的实现是容易的。     

飞行器数字姿态控制系统频域综合

本文提出了频域Z平面直接设计方法的说明。用于设计飞行器数字姿态控制系统数字控制器。首先,讨论了五种典型的数字滤波器,它们具有特定的频域响应。然后用该方法设计一个战术弹道导弹姿态控制系统,获得了递归式——非递归式校正滤波器,它们具有满意的频域响应。     

基于智能PID和扩张状态观测器的姿态控制方法

针对在实际工程中人工设计飞行器姿态控制参数造成工作量大的问题,提出一种基于模型参考自适应控制的神经网络姿态控制方法.首先在模型参考自适应控制的基本框架下,利用BP神经网络的自学习特性,实现PID控制参数的自适应整定.随后设计了两阶线性扩张状态观测器以对控制量进行补偿,并对观测器进行了误差分析.仿真结果表明通过神经网络训...     

一种自整定模糊PID控制仿真

论文对一种自整定模糊PID控制从原理、设计算法进行了探讨，用Matlab对其在非线性系统中的性能进行了仿真，并与经典的PID控制方式比较，从中得出自整定模糊PID控制方式在非线性系统中动态性、稳态性及鲁棒性方面都有较大的改善，在实际中将具有更加广泛的应用。     

一类降阶故障检测滤波器设计及其在飞行器中的应用

针对飞行器控制周期较短且资源与计算能力受限的情况,提出了一种适合飞行器控制系统的降阶故障检测滤波器设计算法.首先利用小扰动理论将飞行器非线性动力学方程在平衡点线性化,针对线性状态方程设计降阶故障检测滤波器.将降阶故障检测滤波器存在可行解问题转化为线性矩阵不等式描述的非凸优化问题,利用交替映射算法求解非凸优化问题的局部最优解.然后利用上述可行解存在的条件,计算降阶故障检测滤波器参数.最后将提出的降阶故障检测滤波算法应用到某小型无人直升机偏航控制系统的故障检测中,仿真结果表明该算法在保证检测效果的前提下降低故障检测滤波器的阶次,验证了算法的有效性.     

含扩张状态观测器的高超声速飞行器动态面姿态控制

针对高超声速飞行器复杂非线性、高不确定性和强通道耦合等特点,提出了一种飞行器姿态控制的非线性设计方法。根据高超声速飞行器无动力飞行的姿态运动方程组,给出一个可面向姿态控制的非线性设计模型。针对一类非线性系统,提出了一种基于扩张状态观测器（ESO）的动态逆设计方法,并通过动态面控制理论,将其应用于高超声速飞行器的三通道姿态控制中。仿真结果表明,相比基于传统动态逆的动态面控制方案,本文所提出的控制方案可以保证飞行器快速、精确地跟踪角位置指令,并且具备针对系统不确定性的强鲁棒性能。     

FIR数字滤波器的设计方法

FIR数字滤波器是数字滤波器的一个重要组成部分,论文介绍了FIR数字滤波器的几种主要设计方法,并且结合MATLAB仿真工具来设计有限冲击响应数字滤波器。     

基于鲁棒动态逆的高超声速滑翔飞行器动态面姿态控制

针对高超声速滑翔飞行器参数变化快、不确定性高、通道耦合强的特点,研究了一种姿态控制的非线性设计方法。根据无动力飞行姿态运动模型,建立了可面向姿态控制的非线性设计模型。提出了一种具有鲁棒性能的动态逆控制方案,并通过动态面控制方法,将其应用于滑翔飞行器的姿态控制中。仿真结果表明,相比基于传统动态逆的控制方案,所提出的方案可以保证滑翔飞行器快速、精确地跟踪指令,并且具备针对系统不确定性的强鲁棒性能。     

基于四元数反馈线性化的飞行器姿态控制方法研究

空间飞行器姿态控制系统是一个非线性多输入多输出系统,其姿控执行机构的布局及工作特性决定了姿态控制的难易程度。针对飞行器以姿控发动机作为姿控执行机构时的大角度姿态运动需求,本文采用单位四元数作为弹体姿态描述,考虑到姿控发动机布局对姿态控制的影响,直接以姿控发动机推力作为系统的控制输入,利用反馈线性化方法,将原非线性系统转化为一个六阶线性子系统和一个一阶内动态子系统。在对内动态分析的基础上,针对线性子系统设计了四元数PD反馈控制律。在转动惯量不确定性以及轨控大干扰力矩存在的情况下,对闭环控制系统进行了大角度姿态运动数字仿真。仿真结果表明,本文所设计的姿控方法能够有效地实现飞行器大角度姿态控制,并对系统参数摄动及外部干扰具有较强的鲁棒性。     

飞行器数字姿控系统数字校正滤波器参数优化设计

本文提出一种数字校正滤波器Z域最佳逼进设计算法,根据数字滤波器期望特性,在Z平面上直接优化设计滤波器参数,这种算法对任何形式的数字校正滤波器(递归式和非递归式)均是适用的。     

基于FPGA的高速FIR数字滤波器设计

分布式算法是一项重要的FPGA技术,广泛地应用在数字信号处理领域。文章介绍了分布式算法原理及其改进,设计了一种高速8阶FIR数字滤波器,并进行了仿真验证。最后,对FPGA资源利用和工作速度两方面做了比较和分析。     

基于自适应采样滤波器的临近空间飞行器姿态确定

为提高临近空间飞行器的姿态估计精度和稳定性,研究了捷联惯性导航系统与星敏感器组合定姿方法和滤波融合算法.首先给出了临近空间飞行器的高精度姿态确定方案及其模型,然后针对一般采样型滤波器自适应能力有限的缺点,推导了一种能在线自适应估计过程噪声和量测噪声协方差阵的自适应采样滤波算法,该算法融合了自适应估计和非线性滤波各自的优点,不仅能对姿态确定系统的非线性滤波问题进行高精度估计,而且估计结果具有较强的鲁棒性,最后进行了仿真实验.实验结果表明本文方法达到10角秒的定姿精度,其滤波精度和稳定性均满足临近空间飞行器的定姿要求.     

高超声速飞行器的神经网络PID控制

高超声速飞行器是一种强耦合性、存在不确定性和高度非线性的复杂控制系统,在其应用神经网络PID控制方法进行纵向通道的姿态控制时,将控制系统分为快慢内外环,基于神经网络控制理论,针对高超声速飞行器的动力学模型和运动学模型设计单神经元PID控制律和PID神经网络控制律,推导了权值调整的学习算法。仿真结果表明,高超声速飞行器的神经网络PID控制系统能够有效抑制气动参数变化的影响,较好地跟踪期望攻角,有较强的鲁棒性。     

可重复使用飞行器归一化复合控制系统设计

以可重复使用飞行器（RLV）的姿态控制系统为研究对象,提出一种基于归一化方法的新型复合控制系统设计方法。对RLV三自由度姿态动力学模型中的气动控制量和反作用控制系统（RCS）控制量分别进行归一化处理,建立RLV复合控制的归一化模型。在此基础上,通过对归一化模型的输入矩阵中同种执行机构控制阈值的设计,获得两种异类执行机构复合控制的切换条件,并进一步修正了归一化复合控制模型。基于积分型终端滑模控制方法,设计了可重复使用飞行器的复合控制系统,并采用广义逆的方法,直接将控制分配融合到控制律的设计中来,实现控制律和控制分配的一体化设计,不需要优化算法,减少了控制系统的计算量。最后,对可重复使用飞行器姿态控制系统进行数学仿真,不仅校验了采用归一化方法设计的复合控制系统的有效性,而且与采用线性规划优化控制方法具有相同的姿态控制效果。     

考虑特征模型的高超声速飞行器全通道自适应控制

针对高超声速飞行器具有强非线性、高不确定性及强耦合等特点,提出一种基于反馈线性化控制与特征模型自适应控制相结合的姿态控制律设计方法,解决姿态控制系统的非线性耦合与不确定性,保证飞行器控制系统稳定。首先,建立高超声速飞行器全通道非线性耦合的动力学模型。其次,利用反馈线性化控制方法将全通道非线性耦合系统解耦成近似线性系统,并对线性解耦系统设计输出反馈控制律;而对于反馈线性化控制依赖于系统的精确数学模型,并对建模误差和外部干扰敏感的问题,设计基于误差特征模型的自适应控制律,提高系统的适应性;针对原动力学模型,证明闭环控制系统是有界稳定的。最后,通过数学仿真校验了控制律设计的正确性与有效性,仿真结果表明设计的姿态控制系统可以很好地跟踪指令,具有较强的鲁棒稳定性。     

矢量观测确定卫星姿态的预测粒子滤波算法

在矢量观测的基础上,针对单独的星敏感器定姿,提出了一种将粒子滤波(PF)和预测滤波相结合的姿态确定算法,通过设计粒子初始化,结合重要性采样、重采样和规则化等手段,成功地将姿态四元数作为状态粒子进行更新和传递,避免了状态方程的线性化和协方差矩阵的计算;利用预测滤波算法估计模型误差和姿态角速度,在保证滤波精度的同时,有效降低了粒子滤波器的维数.实验在某对地观测通用小卫星平台上进行,选取卫星自由飞行状态和飞轮控制对地稳定模式,分别对滤波器进行了仿真,实验结果验证了该算法对本质非线性、非高斯的卫星姿态估计问题具有快速的收敛性能和良好的稳定精度.该方法还为粒子滤波器的设计和无角速度敏感器测量的飞行器姿态确定提供了借鉴.     

自适应两步滤波器及其在导弹被动制导中的应用

两步滤波器由Ｋａｌｍａｎ滤波器和Ｇａｕｓｓ－Ｎｅｗｔｏｎ迭代算法所构成，它适用于一类由线性动态模型和非线性测量模型所组成的非线性系统。本文将这种滤波器与时变测量噪声统计估值器相结合，得到一种自适应两步滤波器，在测量噪声统计特性无法验前已知的情况下，此滤波器仍然性能良好。最后，本文将自适应两步滤波器应用于导弹的被动制导问题，数字仿真结果证明了这种算法的有效性。     

数字滤波器系数整量化效应与最小字长

本文针对数字控制系统发展的需要,综述了(递归式)数字滤波器实现中的一个重要问题,即整量化效应问题。文中着重说明了系数的整量化效应和最小字长的估算方法。滤波器极点的允许偏差决定着系数精度的边界,从而决定着实现滤波器的数字机的最小字长并给出了计算滤波器基本单元系数字长的公式。     

再入飞行器自适应最优姿态控制

针对再入飞行器姿态控制问题,应用自适应动态规划（ADP）理论设计了姿态控制器。将再入飞行器的姿态控制建模为非线性系统的最优控制问题,提出单网络积分型强化学习（SNIRL）算法进行求解,该算法简化了积分型强化学习（IRL）算法在迭代计算中的执行-评价双网络结构,只需要采用评价网络估计值函数就可以求得最优控制律,其收敛性得到了理论证明。基于SNIRL算法设计了自适应最优控制器,并证明了闭环系统的稳定性。通过数值仿真校验了SNIRL算法比IRL算法计算效率更高,收敛速度更快,并校验了自适应最优姿态控制器的有效性 。