飞航导弹分数阶PID控制及其数字实现

PID控制器在飞行控制中一直处在主导地位,因此有必要对它的控制品质和鲁棒性进行改进和提高。其中一种可能是将分数阶微积分原理把传统的PID控制器的阶次推广到分数领域,引出一种新的比例、积分、微分控制器—PIλDμ,它不但适合于分数阶系统,也适用于整数阶系统,并能够取得一些优于整数阶PID控制器的效果。最后给出了分数阶PIλDμ控制器的数字实现形式,并应用于某型飞航导弹。仿真结果表明该控制器不仅能提高系统的控制品质,而且该控制器对其本身参数和系统参数的变化并不敏感,具有更灵活的结构和更强的鲁棒性。     

分数阶微积分及其在飞行控制系统中的应用

介绍了分数阶微积分的历史、定义、性质及国内外研究状况，分析了分数阶PIλDμ控制器的特性、参数整定、稳定性条件、数字实现方法及其在飞行控制中的发展前景。研究表明，分数阶控制器具有更大的灵活性、更强的鲁棒性，并能提高系统的稳定性和精度，在飞行控制系统中有广泛的应用前景。     

高速再入飞行器分数阶PIλDμ稳定域分析

高速飞行器再入过程中,具有参数大范围快速时变、强非线性的特性,对控制器的控制品质和稳定性提出了更高的要求.本文通过最优Oustaloup数字算法框图化实现分数阶PIγDμ(Fractional-order PID,FOPID)控制器,建立高速飞行器参数时变的非线性模型,结合ITAE(Integrated Time an...     

分数阶PIλDμ在高超声速飞行器姿态控制中的应用展望

高超声速飞行器的发展是一个必然的趋势,但是其具有强耦合、严重非线性、大范围气动环境变化的特点,这对飞行器的姿态控制系统提出了更高的要求.本文简述了现代控制及智能控制在姿态控制器中的应用,回顾了传统PID及其改进控制技术,针对新的被控对象特点,介绍了分数阶PIλDμ及其发展.由于分数阶PIλDμ具有比传统PID更好的鲁棒性和控制性能,展望分数阶PIλDμ控制在高超声速飞行器姿态控制中得到更广泛的应用.     

生物地理学优化算法在双闭环直流调速系统中的应用

为提高双闭环直流调速系统性能,将分数阶PIλ控制器应用到调速系统的电流环和速度环。通过生物地理学优化算法来优化系统的参数,并与采用传统工程设计方法确定参数的整数阶PI系统和通过生物地理学优化算法确定参数的整数阶PI系统进行对比,研究了3种系统的阶跃响应和抗干扰能力。MATLAB仿真表明:采用生物地理学优化算法设计的分数阶PI~λ系统具有阶跃响应上升速度快,超调量小,在负载突变情况下波动小,恢复快,抗干扰能力强的优点。     

GPS/INS 组合导航系统降阶滤波器设计

本文研究了某型号飞机上ＧＰＳ／平台惯性组合导航系统中降阶卡尔曼滤波的设计方法。文中提出了一种降阶滤波器结构，并讨论了模型误差的伪随机噪声补偿方法。采用蒙特——卡洛分析法对降阶滤波器的实际误差进行了数字仿真，结果表明：本文提出的这种降阶滤波器能保证组合系统的导航精度，是一种具有实际使用价值的滤波器     

基于分数阶傅里叶变换的Chirp信号参数估计及恢复

分数阶傅里叶变换(FRFT)是傅里叶变换的一种广义形式。文章首先介绍了FRFT变换的定义;然后分析了Chirp信号的FRFT,在此基础上提出了在噪声背景下恢复Chirp信号的两种方法:一种是基于参数估计,另一种是基于分数阶傅里叶域上的滤波来实现信号重构;最后通过仿真验证了上述分析的可行性。     

航天器挠性板系统的模态分析和模型降阶

大型航天器上的太阳帆板这种悬臂外伸薄板结构挠性附件,由于存在模型不确定性及外部扰动条件下所引起的振动控制问题,为了易于低维控制器的设计以及降低控制“溢出”,需要建立板系统的低阶模型。对挠性悬臂板系统动力学模型分析采用模态展开技术,并利用模态截断方法、基于平衡实现的截断方法和平衡奇异摄动截断方法对挠性悬臂板进行了模型降阶,得到板系统的低阶模型,然后分析了降阶模型幅值误差。这为基于智能结构控制悬臂板控制器的设计提供了参考,数字仿真结果验证了方法的可行性。     

运载火箭主动段自适应增广控制

针对运载火箭上升段在复杂飞行环境、大不确定性干扰和振动等因素的影响下,传统PID控制方法难以满足高品质控制需求的问题,进行了自适应增广控制(AAC)方法研究,以实现对运载火箭姿态的精确控制。在深入分析自适应增广控制系统整体构架的基础上,通过标称PID控制器设计与基于粒子群优化(PSO)的数字滤波器设计实现了刚体控制及对弹性振动的抑制;继而针对大范围干扰、不确定性和由于滤波器切换产生的弹性振动影响,设计了在线调整算法自适应调节PID控制增益,并对其工作机理与参数设计原则进行研究;然后设计干扰补偿回路和主动减载回路以减小内外扰动、弹性振动和风载荷影响;最后在弹性振动、风干扰和参数不确定性等因素同时作用的状态下进行仿真分析,验证了自适应增广控制系统能够有效应对运载火箭主动段复杂飞行环境的影响,大幅度提升综合控制性能,具有理论研究意义与工程应用价值。     

天基雷达高速微弱目标的积累检测

本文研究天基雷达高速微弱目标的相干积累检测问题。首先根据回波高阶相位影响包络补偿效果的程度对数据进行分段处理;然后对每个数据段采用速度滤波器组进行划分和Keystone变换补偿包络走动并结合分数阶傅立叶变换估计回波相位历程;最后利用最小二乘方法拟合出目标的运动参数并对目标回波进行长时间相干积累。仿真结果表明本文方法具有良好的高速微弱目标积累检测性能。     

一种CDC直流电机调速系统

该文介绍了一种以MCS－51系列单片机为核心的直流电机调速系统的组成、原理。该系统采和光电编码器作为速度检测传感器，控制方式采用PID数字控制，控制输出采用PWM数字信号至驱动电路对电机调速。本文给出了系统的硬件及软件设计。     

距离一速度同步拖引干扰的数字实现方法

距离-速度同步拖引干扰是对抗PD雷达的有效方法.讨论基于正交双通道DRFM的距离-速度同步拖引干扰的数字实现方法,设计了一种干扰控制器的FPGA实现方案,并给出两个核心模块(延时模块、移频模块)的具体设计.最后给出了仿真分析结果.     

数字式PID控制算法研究

研究和总结了弹箭体数字式PID控制算法及相应的系统分析综合方法。首先研究了数字积分和微分信息的实现算法和特性,然后在此基础上,总结出数字式PID控制器的两类实现算法及相应的系统频域分析综合方法,并通过对比提出了一种较简单实用的算法。为使用数字式PID控制者提供了理论基础、实用的算法和正确的系统分析综合方法。     

自主交会逼近段的模糊/PID混合控制

采用模糊/PID混合控制技术,对自主交会逼近段的轨道控制进行了研究。将逼近段轨道控制解耦为三个独立通道的控制,并分别设计了逼近段轨道控制的模糊控制器、PID控制器和模糊/PID混合控制器。在考虑导航和控制误差情况下,对模糊控制器、PID控制器和模糊/PID混合控制器的轨道控制情况进行了数值仿真,并对三种控制器的轨道稳定性和燃料消耗情况进行了比较。仿真结果表明,模糊/PID混合控制器的最后逼近相对运动轨迹比模糊控制器更稳定,同时燃料消耗更少。     

宽带雷达中频直接采样信号数字去线性调频方法

为了改善模拟Dechirp方法的接收信号质量,降低中频直接采样匹配滤波处理的运算量,结合这两种方法的优点提出了数字Dechirp实时处理方法。通过理论分析与推导得出数学模型,再从实现的角度详细分析了数据抽取、滤波器设计等问题,同时介绍了适用于数字Dechirp的系统失真补偿方法。仿真与实测数据证明该方法是一种可行、高效的实时脉冲压缩方法。     

一种自整定模糊PID型控制器

摘 要 本文提出一种简单的模糊PID型控制器，分析了其结构组成，介绍了基于自整定量化因子的参数整定方法，并利用小增益定理对BIBO系统的稳定性进行了研究。仿真结果表明这种控制系统的性能优于线性PID控制器。     

基于FPGA的模糊PID控制器的设计

本文提出了一种基于VHDL描述、FPGA实现的模糊PID控制器的设计,使用自顶向下的设计流程完成了控制器的VHDL设计,并在一个具体的FPGA芯片上实现了该控制器。由于采用了模糊自整定参数技术和增量式PID算法,本设计既降低了FPGA的资源耗费,又改善了传统PID控制器的控制性能。     

基于过渡过程安排的PID控制器设计

分析了过渡过程安排法对PID控制的影响,提出了一种基于过渡过程安排法的PID控制器设计的新方法。针对航天器太阳电池板热真空试验,搭建温度控制系统,进行物理仿真实验。实验表明,该方法能够实现快速无超调控制,控制器参数选取方便,适应性、鲁棒性得到增强。     

基于FPGA的模糊PID控制器的设计

本文提出了一种基于VHDL描述、FPGA实现的模糊PID控制器的设计,使用自顶向下的设计流程完成了控制器的VHDL设计,并在一个具体的FPGA芯片上实现了该控制器.由于采用了模糊自整定参数技术和增量式PID算法,本设计既降低了FPGA的资源耗费,又改善了传统PID控制器的控制性能.