基于dSPACE的飞行器控制半实物仿真系统快速搭建

针对半实物仿真大数据量传输和仿真系统快速开发的问题,利用dSPACE系统构建了飞行器控制半实物仿真系统,介绍了系统的硬件构成及关键技术。采用DS4201s板卡的串口模块与转台控制机进行通信,三轴转台和惯测单元7200组合完成三轴角速率的模拟,利用232串口实现了加速度信息的发送,解决了执行机构反馈电压的采集和A/D转换问题,利用simulink的RTW功能完成飞控程序向DSP芯片的下载。各硬件设备的仿真结果表明控制系统具备闭环仿真能力,且新增硬件设备能快速加入仿真闭环,达到了快速开发半实物仿真系统的目的。〖JP〗
     

基于有限时间稳定和Backstepping的直接力/气动力复合控制方法

针对采用直接力/气动力复合控制的导弹,研究其控制系统的设计问题。将直接力引入控制系统,在提高系统响应速度的同时,也使控制系统的结构复杂化。如何合理的设计控制方法,使得直接力和气动力能够协调工作、优势互补成为一个亟待解决的问题。针对气动舵控制回路,基于有限时间稳定理论,求解最短时间控制问题,得到一个具有良好特性的受控弹体;针对此受控弹体,基于Backstepping方法,研究直接力控制律,加快系统的响应速度。在整个控制系统设计过程中,通过“隐攻角”反馈对弹体进行增稳,进一步改善系统的响应品质,使控制系统达到“稳、准、快”的控制效果。仿真结果表明,复合控制系统的响应过程快速且平稳,验证了控制方法的有效性。     

光纤Sagnac温度传感器信号检测技术

利用光纤Sagnac干涉仪的偏振非互易性PNR(Polarization Non-Reciprocity)可以实现对单温度点的高精度测量.传感头周围温度场的变化引起干涉仪光路中两相干光的相位差变化.通过分析温度传感器的测温原理,得到其输出的线性化模型.采用方波调制解调技术实现了对温度传感器光路系统输出的全数字信号检测.设计了以C8051F060混合信号微控制器为核心的全数字信号检测系统,实现其采样信号和调制信号的相位关系保持.16位高精度模/数转换器的电压采样值通过数字滤波及分段函数解算处理,得到测量温度值的数字输出.这种技术具有实现方便,便于数字化处理及时序控制等优点.通过-15~55℃的全温扫描实验得到的实验数据和理论曲线近乎重合,系统输入/输出成很好的线性关系,线性度达到了10-3量级.实验研究表明这种温度传感器可以实现高精度的温度测量.      

小波分析在直接吸收谱信号分析中的应用

采用小波分析方法对直接吸收谱信号进行消噪处理,通过对信号的高、低频部分进行分离实现了噪声消除。采用这种方法对近红外波段的DFB(分布反馈)半导体激光器所发出并且经由气室吸收、数据采集等步骤产生的直接吸收信号进行噪声消除实验,清除了数据中的高频噪声。实验中的两种光谱信号经消噪处理后,反映了数据的光谱特性,有利于进行光谱数据的拟合处理;尤其将受到气流强烈干扰的信号去除了大幅值的噪声信号,使该信号反映气流的速度特性,并能进行后续的线型拟合工作。     

基于策略迭代的空间系绳载荷捕获自适应最优控制

研究了基于空间系绳系统载荷捕获后的摆振控制问题.载荷捕获会造成系绳的摆振并导致系绳偏离标称位置.由于捕获后系统存在未知的动力学参数,提出了基于策略迭代的自适应最优控制算法,应用于载荷捕获后系绳系统摆动的稳定控制.通过引入积分强化学习方法,在系统动力学未知情况下在线求解代数黎卡提方程.为了避免迭代方程求解的计算负担,采用...     

一类不确定切换互联大系统的分散保性能控制

研究了一类具有范数有界不确定性的切换互联大系统的分散状态反馈保性能控制问题。对于给定的二次型性能指标,基于完备性和凸组合方法导出了不确定切换互联大系统存在分散状态反馈保性能控制器的充分条件。进一步,利用线性矩阵不等式方法给出了分散状态反馈保性能控制器和切换策略的设计方法。数值仿真结果表明了所提设计方法的有效性。     

事件触发机制下多导弹固定时间编队控制

针对领-从弹编队结构中从弹对领弹的固定时间协同跟踪控制问题，同时为了节省通信带宽和弹载计算资源，基于多智能体一致性理论，给出了有向拓扑下基于事件触发机制的固定时间编队控制算法。用微分几何法将导弹运动模型精确线性化，为其设计固定时间编队控制协议，保证具有较大飞行速度的导弹编队在较短的时间内收敛到稳定的队形。在此基础上，引入事件触发机制，克服有向拓扑下Laplacian矩阵的不对称性和事件触发通信引入的误差项对系统稳定性带来的影响；为从弹设计了基于自身状态误差的事件触发函数，当状态误差满足所设定的阈值时，从弹在通信网络中更新并传递自身的采样信息，有效减少了弹载资源的占用率。利用代数图论、矩阵理论和Lyapunov稳定理论证明了编队控制系统的稳定性。数值仿真结果校验了算法的有效性和稳定性分析的正确性，适用于导弹编队的总体设计。     

安全约束下的空间翻滚目标涡流消旋稳定控制

针对空间翻滚目标涡流消旋任务执行效率低和抵近安全无保证的问题，首先基于椭球包络法给出了服务星机动轨迹的直接线性凸化安全约束，以确保机动过程的安全性和最优轨迹跟踪问题的有限时间可解性；设计了垂直构型下空间消旋任务的抵近期望轨迹以增强服务星消旋力矩的作用强度，缩短任务周期。在此基础上，提出了一种反馈线性化的收缩模型预测控制(FLC MPC)算法，有效跟踪所提出的期望轨迹，并严格保证安全约束及控制输入约束下受控系统的稳定性。最后，利用所提出的控制方法对阿丽亚娜 4火箭上面级进行消旋仿真，结果表明该方法能有效提高消旋效率，并保证服务星的安全稳定。     

基于迭代反馈调参的伞翼飞行器无模型自适应控制方法研究

针对伞翼飞行器强非线性特点，本文使用基于数据驱动的控制方法——基于迭代反馈调参的无模型自适应控制方法（IFT-MFAC）设计伞翼飞行器控制系统，该方法在构建过程中仅利用系统的输入和输出数据，不需要构建动力学模型。本文首先介绍了无模型自适应控制方法（MFAC）的构建过程，并进行了简洁的稳定性分析，然后采用迭代反馈调参方法对无模型自适应控制方法的两个步长因子进行迭代调参。为验证该方法的控制效果，对IFT-MFAC与PID控制、主动抗干扰控制（ADRC）和MFAC进行了一系列仿真对比，结果显示，IFT-MFAC控制器在复杂环境下的控制效果更好，尤其是在随机扰动环境下对折线轨迹的跟踪效果。