H∞鲁棒控制与PID控制相结合的无人机飞行控制研究

针对无人机飞行过程中出现的参数摄动和外部扰动带来的影响,在经典PID控制的基础上,加入H∞鲁棒控制,形成一种混合控制方式.PID控制器在跟踪给定指令时发挥其优势,H∞控制用于处理数据摄动和外界扰动的鲁棒控制问题.因无人机飞行时部分模型参数发生摄动,所以采用H∞鲁棒控制,并把H∞鲁棒控制转化为标准H∞控制处理.标准H∞控制讨论的是在标称参数状态下,系统的扰动抑制问题.鲁棒H∞控制研究参数摄动情况下的扰动抑制问题.将H∞鲁棒控制与PID控制相结合能保证系统的动、稳态性能     

中继卫星单址天线驱动控制系统设计

针对中继卫星单址天线与星体之间存在耦合效应以及单址天线需要高精度指向用户卫星的特点，将天线驱动控制系统作为星上一个相对独立的系统进行了设计。首先推导出了由两相永磁步进电动机驱动单址天线转动的动态方程，描述了系统存在的模型不确定性。考虑到步进电机的非线性特征，用DQ变换进行了反馈线性化处理，在此基础上设计了天线驱动控制系统的H∝回路成形控制器，并对所设计的控制器进行了鲁棒稳定性和鲁棒性能分析。数学仿真表明：提出的控制策略能使单址天线获得较高的指向精度，同时减小天线对星体平台的耦合影响.     

挠性航天器姿态跟踪非线性PID控制技术研究

研究了挠性航天器姿态跟踪的非线性PID控制技术.基于误差四元数的动力学和运动学方程,运用Lyapunov稳定性理论设计了新型的航天器非线性PID控制器.控制器不仅具有非线性特点,而且比例参数具有时变的特性,能够根据误差的大小自行进行调整,因此比常规PID控制器具有更好的控制效果.另外,控制器可调参数少,计算简单,工程上易于实现,数学仿真证明了控制方法的有效性.     

基于人工蜂群算法的直流双闭环PID电机调速系统研究

以直流双闭环模型为基础,针对现行直流双闭环PID控制器参数整定与优化的困难,通过将人工蜂群算法引入直流双闭环调速系统,实现直流电机调速及其PID控制器参数的自整定,采用系统的阶跃响应等对人工蜂群算法的优化结果进行对比分析,表明改进的人工蜂群算法比传统工程设计法能获得更好的动态性能指标,以及更快的跟随性与鲁棒性,为PID参数优化提供了一个综合性较好的实用方法。     

星载天线指向精度建模与分析

随着天线定位机构运动日趋复杂以及对定位机构任务要求的不断提高,提高指向精度已成为星载天线机构能力提升的核心。综合考虑卫星姿态控制误差、展开机构误差、双轴驱动机构误差和反射面误差等因素,利用齐次变换矩阵得到天线指向运动学误差等式,从而得到天线指向精度分析的一般方法。以某星载点波束定位机构为例,对各误差源的影响进行了分析,...     

基于遗传算法的制导控制系统耦合回路优化设计

为减小天线罩瞄准线误差斜率对导弹制导控制系统的影响，将导引控制器的设计作为参数优化问题．建立了优化模型。采用遗传算法对导引控制器参数进行优化，并给出了遗传算法的操作和优化流程。数字仿真结果表明，所设计的制导控制系统耦合回路对天线罩瞄准线误差斜率的摄动具有较好的鲁棒性。     

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。     

一种高精度半角反射镜指向机构的设计与实现

为了实现"海洋一号"C/D卫星定标光谱仪的星上太阳定标,完成星下点±30°定标区域内高精度成像,文章采用直接驱动方式设计了一种高精度半角反射镜指向机构。为了避免间接驱动引入的误差,实现角秒级的定位精度,半角机构采用了固体润滑角接触球轴承支撑,高精度分体式直流力矩电机驱动,测角反馈元件为无刷双通道旋转变压器,指向定位控制采用了基于位置反馈的闭环控制。在仿真基础上研制了等比试验件,通过了振动、寿命和温度等试验测试,机构指向和定位精度分别优于36″和18″。仿真和试验结果表明,文章提出的基于直接驱动方式的设计方法能够满足在轨指向高精度的要求,可为后续空间高精度半角机构以及类似的指向定位机构研制提供参考。     

一种改进的激光星间链路终端指向误差在轨标定方法

提出一种改进的激光星间链路终端(LCT)指向误差在轨标定方法,对激光星间链路终端指向误差模型和观测数据获取方法进行改进。针对现有的终端指向误差参数模型误差因素考虑不足的问题,引入相应的误差项描述误差因素影响。针对链路观测法中存在的激励信号受限,不能充分激励误差参数的问题,以捕获过程中指向机构主动摆动时的入射光信号作为激励信号,以系统误差参数的可观测度最大为目标优化设计激励信号。仿真结果表明：经过本方法标定的误差参数经修正后, 激光星间链路终端的最大指向误差（方位向）由改进前的867.8 μrad下降到改进后的112.1 μrad;最大指向误差（俯仰向）由改进前的62.1 μrad下降到改进后的51.5 μrad,有效地提高了激光星间链路终端指向精度。     

巡航导弹成像器稳定装置H2/H∞混合最优PID控制器设计

本文针对某巡航导弹成像器稳定装置同时在鲁棒稳定性和系统性能有着很高要求的特点,采用H2/H∞混合优化的设计方法设计了H2/H∞混合最优PID控制器.仿真和实验结果表明采用该设计方法设计的巡航导弹成像器稳定装置满足性能要求,而且比采用H∞优化设计的方法具有更小的保守性和简单易实现的控制器形式.     

基于PID控制器的鲁棒自动飞行控制系统设计

在某初教机的线性模型基础上,建立了飞机的纵向和横向传递函数,分析了模型参数的不确定性,通过使用MATLAB中的NCD模块对飞行控制系统及PID控制器等参数进行优化,设计出了飞机的自动驾驶仪高度保持和航向保持模式。这种方法既避免了复杂的计算和编程,又使系统具有较好的稳定性、动态性能和鲁棒性,克服了飞机模型参数随着高度和速度的变化(即模型参数存在不确定性)而需要按照多个不同高度和速度的飞行区域设计一系列控制器的缺点。     

基于模态性能指标的三轴稳定姿态控制

主要研究非线性三轴稳定姿态控制器的设计,首先由航天器姿态运动的运动学方程和动力学方程建立其微分方程模型,以一组姿态误差微分方程表示的模态性能指标作为系统综合的目标,求解出一个包含干扰项的控制器.通过设计干扰观测器,得到一个非线性PID控制器.理论分析和仿真实验表明,各通道的跟踪性能和抗扰性能可以分别进行调节,而且被调参数意义直观,参数调节容易,适于工程应用.     

基于修正模型的天线指向误差统计特性分析

作为评估天线性能的重要指标之一,天线指向精度直接影响着天线的跟踪观测性能。为了适应任务需求,提高天线及星地链路分析精度,本文基于指向误差修正模型对模型各分量的影响因素含义进行了系统分析,并定量研究了各个分量对指向误差的影响。基于各模型参数的分布特性,提出了一种指向误差概率分布模型,进一步完善了天线指向误差分析计算方法,最后利用天线的典型参数分析计算了天线指向误差角近似满足修正瑞利分布下的特征,可为后续星地链路统计分析提供参考依据。     

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.     

用仿真方法优化PID调节器参数的算法和程序

本文介绍一种利用仿真方法求得系统响应从而对PID调节器参数进行优化的算法及程序。首先用古典频率法设计出PID调节器的初步参数,然后用单纯形寻优法以仿真得出的系统响应误差的某种积分指标为目标函数值对PID参数进行优化。用罚函数法对PID参数进行限制以避免设计出难以实现的校正装置。根据上述算法用PASCAL语言编制了程序。程序中可以对D校正的零点和极点、I校正的零点及比例P四个参数进行优化。程序中还提供了四种输入和四种积分指标供优化时选择,便于使用。优化PID参数后,系统性能指标显著提高。本程序优化速度较快。     

基于磁流变气动伺服系统的数字PID控制器的设计

论文针对磁流变液体的气动位置伺服控制系统，介绍其PID控制器的设计。在介绍PID控制器的基本原理的基础上，结合系统被控对象的特性、控制器要求对传统算法进行改进，并采用系统性能指标法借助MATLAB软件对系统PID控制器的三参数进行整定。     

在线多元插值模糊PID控制器的设计

本文提出一种在线多元插值模糊PID控制器,介绍了该控制器的设计方法.该控制器在模糊数模型的基础上,利用多元插值算法代替模糊推理运算,提高了控制器的稳态性能,从本质上消除了由于量化误差而引起的稳态颤振现象.仿真结果验证了上述设计算法的可行性.     

一种基于星载多核处理器的耀斑位置计算优化方法

空间相机的数据处理单元在轨求解太阳耀斑位置方程时,通常采用数值迭代法进行求解,相机扫描机构根据计算结果确定指向目标的位置。由于该数值迭代方程存在一定解算时间,会使扫描机构指向耀斑目标时滞后于卫星平台传递给空间相机的瞬时轨道参数,从而带来指向位置的误差。减小该误差的一种方法就是缩短耀斑位置方程的求解时间。文章从多CPU核并行计算目标方程的角度出发,构建一种可并行化求解的数值迭代算法对耀斑方程进行求解。相比于以往的单核CPU数据处理单元,采用多核CPU结构的并行数据处理单元可以在原有的主频和硬件条件下实现计算速度的提升,从而一定程度上减小扫描机构指向耀斑目标时的位置误差。文章对耀斑位置的迭代求解方程进行了分析,进行了并行化迭代方程的构建,并在某模拟硬件计算平台上对一组耀斑观测卫星的实时轨道参数进行了仿真计算。相比于常用的单核算法,并行化耀斑位置计算方法在原有主频条件下达到了更高的精度和计算速度。     

热变形对一种天线指向机构指向精度的影响分析

热变形对天线指向机构的指向精度具有重要影响,但利用传统的设计方法很难实现对指向精度的准确计算,尤其是热变形对指向精度影响的研究工作更是少见。为此建立了机构的三维实体热-结构耦合有限元分析模型,根据有限元分析结果并结合机构的运动链关系,构建了各关键运动副运动误差的计算方法;在此基础上实现了机构指向误差的计算,研究了运动副名义、最大以及最小配合间隙条件下,温度载荷对各关键运动副运动误差和指向精度的影响。研究结果表明,温度载荷对关键运动副的运动误差以及机构的指向精度具有重要影响,随着温度载荷偏离常温数值的增加,指向误差不断增大,名义配合间隙条件下的指向误差最大。     

电动空气舵执行机构建模与参数辨识

针对使用机电作动器(EMA)的飞行器空气舵执行机构模型确认需求,考虑舵轴弹性及机构中的干摩擦,通过综合两自由度(DOF)开环动力学方程和EMA伺服系统PID控制器,建立了执行机构五阶传递函数(TF)模型。根据TF特征,提出了模型参数约束条件下,采用频率响应函数(FRF)测量数据辨识TF模型参数的改进正交多项式拟合法,完成了参数辨识。辨识结果表明:两自由度动力学模型比一般广泛采用的单自由度模型更准确地反映了空气舵执行机构动力学特征;本文提出的改进正交多项式拟合法可以实现位置跟踪系统TF参数辨识,辨识模型FRF曲线与实测数据吻合良好。