高精度雷达天线自抗扰控制技术研究

针对阵风扰动影响高精度雷达天线指向和跟踪性能,提出基于ADRC的阵风扰动补偿设计方案。结合天线速度环数学模型结构,分析了选用ADRC的原因;针对速度环存在时滞,基于Smith输出预估器进行设计,从而使输入到输出之间变成无时滞的惯性环节;对输入指令进行过渡过程预处理、并基于扩张状态观测器和高增益控制器对控制系统分别进行状态观测和控制律设计;仿真分析和工程现场测试表明,基于ADRC可实现对阵风扰动的有效抑制。     

捷联惯性导航系统旋转调制技术研究

捷联惯性导航系统的旋转调制技术是一种自校正方法,它能在不使用外部信息的条件下,自动补偿陀螺漂移和加速度计零偏引起的系统导航误差.该技术在国外潜艇和舰船上已得到成功应用,旋转捷联惯性导航系统的误差传播方程是研究旋转捷联惯导系统初始对准、系统级标定等的基础.基于此,推导了以地理坐标系为导航坐标系的单轴旋转捷联惯性导航系统的导航方程和误差传播方程(位置误差方程、速度误差方程、姿态误差方程),给出了误差传播的仿真结果.仿真表明,若采用单轴旋转调制技术,陀螺仪常值漂移和加速度计零偏引起的导航误差都可以得到有效补偿,而初始位置误差、速度误差及姿态误差引起的导航误差得不到补偿.将旋转调制技术应用于捷联惯导系统,能极大地提高武器系统的长期工作精度.     

基于旋转调制的MEMS捷联惯导系统设计

根据惯性器件旋转调制原理，设计基于MEMS惯性器件的旋转调制式捷联惯导系统。在阐述系统的工作原理和结构技术特点基础上，主要从系统硬件设计、软件设计方面介绍系统研制过程。系统硬件电路主要包括基于F28335的数据采集电路、基于ADS1258高精度A／D采集电路、直流电机PWM控制电路。基于DSPF28335平台下开发系统嵌入式软件主要完成数据采集、旋转控制、导航解算等功能。实验表明，系统可以有效提高MEMS惯性器件性能，对比同精度水平系统具备较大成本优势，是一种比较理想低精度惯导系统。     

基于自抗扰的导弹一体化制导控制设计研究

采用自抗扰控制方法研究了一体化制导控制设计问题。根据导弹俯仰通道动力学模型和弹目相对运动模型,通过简化建立了含建模误差和不确定性的、具有级联形式的一体化状态模型,在此基础上设计了三个彼此相关的自抗扰控制器构成一体化控制。由于自抗扰控制器内涵的扩张状态观测器可在线估计由导弹气动参数摄动、目标机动及建模误差等引起的不确定性,并对不确定性能够进行补偿,因此设计的一体化控制器对未知不确定性具有良好的鲁棒性。仿真结果证明了基于自抗扰控制技术的一体化制导控制的有效性。     

旋转方案对捷联惯导系统误差特性的影响

分析了单轴和双轴连续旋转方案对于捷联惯导系统误差特性的影响。结果表明,单轴连续旋转不仅不能调制旋转轴向上陀螺的常值漂移,反而引入大小为刻度系数误差与旋转转速乘积的等效陀螺漂移,此漂移严重制约高精度陀螺组成的捷联惯导的定位精度。双轴连续旋转可以调制旋转轴向陀螺的常值漂移以及由刻度系数误差和旋转转速耦合引入的等效陀螺漂移。但因惯性器件的刻度系数误差与载体运动耦合,会在3个轴向引起等效陀螺漂移,此漂移对系统的定位精度影响强烈。不同的仿真实验证明了理论分析。     

半捷联导引头混合自抗扰控制系统设计

为了使半捷联导引头在干扰力矩和刻度尺误差引起的耦合干扰及其他不确定干扰下仍具有很强的鲁棒性,提出了伺服系统混合自抗扰控制（Active Disturbance Rejection Control,ADRC）方案。首先,建立了导引头半捷联稳定平台数学模型;其次,设计了半捷联导引头稳定平台混合自抗扰控制系统,通过对自抗扰稳定回路频带特性进行研究,分析了控制器参数对控制性能的影响,给出了控制参数设计原则;最后,对混合自抗扰控制方案进行了数字仿真验证。仿真结果表明:相比于传统控制器,混合自抗扰控制器能获得更好的控制精度,能有效克服干扰力矩和刻度尺误差对导引头的影响,在典型弹体频率2 Hz处隔离度幅值比传统控制器最多能降低约67.9%。研究成结果可为半捷联导引头稳定控制系统的设计提供指导。     

多旋翼飞行器单参数自抗扰姿态控制器

针对小型多旋翼无人机在飞行时,存在风力扰动和电机振动等振源造成的机身振动,使得传感器噪声增大导致飞行不稳定,以及结构不确定和外扰大造成的调参复杂等问题,对传统自抗扰控制器进行优化.在传统频域滤波器基础上大幅降低角加速度中频噪声,补偿传感器及滤波器延时,快速跟踪大扰动.此外,引入tansig()误差反馈函数,对观测器的参...     

扰动分离自抗扰控制在光电稳定平台上的应用

针对当前光电稳定平台伺服系统中扰动抑制能力不足的问题,提出一种扰动分离自抗扰控制（DSADRC）算法。扰动分离自抗扰控制充分利用工程实际中可获取到的部分已知的光电稳定平台模型信息及经典控制中的控制器信息,并将其加入到自抗扰控制的设计中。该算法通过减少光电稳定平台系统中的总扰动量,增加系统的扰动观测精度及扰动抑制能力。同时,通过算法设计实现了经典控制器的复用,减少了设计工作量。仿真实验结果表明:在控制器相同、扰动条件相同的情况下,扰动分离自抗扰控制阶跃响应调节时间减少58.8%,上升时间减少26.5%,且无超调量;在1V2Hz等效扰动下,系统稳态精度提高51.5%,系统性能提升效果明显。在实物验证实验中,对于不同频率的等效扰动,相比PID控制,扰动分离自抗扰控制稳态精度提升50%以上,有效地提高了光电稳定平台的稳态精度。     

MPPT控制器的线性自抗扰控制

光伏并网发电系统极易受到外部环境的影响,并且抗干扰能力较差。环境改变、电网不稳定或参数难以确定等原因都会对电能输出效率和其工作效率造成很大影响。针对光伏系统的这些特性,提出一种线性自抗扰控制器对电流进行控制。采用扩张状态观测器对扰动进行补偿,从而快速消除扰动,达到平和状态,使系统对扰动有着很好的适应能力。为了验证该算法的有效性,通过Matlab/Simulink仿真表明,加入自抗扰控制器能够明显提高光伏并网系统的跟踪速度和控制性能,降低了功率震荡,在外界环境突变的情况下,也能够达到很好的效果。     

量测噪声存在时的自抗扰控制分析

主要讨论量测噪声对自抗扰控制器（ ADRC）的影响,分析了在各种噪声条件下ADRC的估计误差,并合理设计滤波器用以减少噪声对系统的影响。最后,通过仿真实例对分析结论进行了验证。     

激光陀螺单轴旋转惯导系统误差调制原理分析及仿真研究

从惯导系统的误差方程出发,从频域的角度分析了单轴旋转惯导系统误差调制的基本原理,推导了惯导系统沿两个不同旋转轴旋转的经纬度误差与主要误差源之间的频域表述。仿真分析了静止与单轴旋转状态下的导航误差,定量分析调制前后对系统精度的影响情况。通过仿真,验证了理论分析的正确性。本文的研究可以为单轴旋转惯导系统的设计提供指导。     

捷联惯性导航系统中陀螺仪温度补偿技术的应用

大量的实验研究已证明温度的变化是影响陀螺仪误差主要因素之一。为了抑制陀螺仪温度变化带来的误差影响,本文首先根据实验数据辨识出器件的温度模型,然后推导出相应的补偿模型进行温度补偿,并采用Kalman滤波技术降低温度测量的噪声,从而提高陀螺仪稳定性。     

光纤陀螺捷联惯导系统热仿真研究

探讨了光纤陀螺热模型的建立方法,并进行了实验验证,在此基础上建立光纤陀螺捷联惯导初步热模型,利用基于液体动力学(CFD)的热分析软件Flotherm对惯导系统进行热仿真分析,通过仿真计算,从而得到惯导系统在室温条件下,通过自然对流散热达到稳定状态的温度云图,然后对系统实现方案进行优化热设计,使温度对光纤陀螺性能的影响尽量减小,并对下一步温补或温控方案提供理论支持与指导。     

复合式惯导系统

与平台式惯导系统相比,捷联式惯导系统具有体积小,成本低,启动时间快及可靠性高等优点。但其表现受到载体角运动的影响。结合捷联式惯导系统和平台式惯导系统的优点,该文研究了一种复合式惯导系统。首先,详细描述了该系统的原理;其次,推导出该系统的误差方程。从理论上分析了该系统的性能不会受到载体角运动的影响。仿真实验结果验证了该方法的有效性。     

激光陀螺旋转调制惯导高纬度地区导航算法分析

针对当地水平地理坐标系在高纬度地区失效的问题，在格网坐标系下对惯性导航算法重新进行了编排，并分析了格网坐标系表示下的惯导误差方程。结合激光陀螺旋转调制惯导的特点，设计仿真实验和实际实验对格网坐标系下的惯导算法有效性进行验证。实验结果表明，以格网坐标系作为导航坐标系，能够解决高纬度地区经线汇聚带来的计算问题。     

飞行器惯导数据在海上靶场测控中的应用

某型飞行器在海上靶场试验中的突出特点是舰载发射、低空、快速(约6马赫)。由于低仰角起始段雷达捕获困难,需要准确的引导数据作为捕获保障。在飞行器试验中,惯导数据插入遥测数据中进行实时传送,利用遥测数据中惯性导航数据实时处理,其结果可以用来解决海上靶场飞行器外弹道轨迹显示,并将其作为引导数据,引导雷达在初始段对目标进行快速捕获。     

基于正逆向解算的单轴旋转惯导参数辨识方法

在单轴旋转惯导系统中,z向旋转轴陀螺漂移由于不能被旋转调制成影响系统导航性能的主要误差因素。另外,为了缓解对准过程中对准精度与对准时间的矛盾,在有限的对准时间内最大程度的保证对准精度并能够辨识出z轴陀螺漂移,该文提出了一种静基座条件下,基于时间正逆向解算算法并通过增加航向角量测量,利用最小二乘法进行参数辨识的快速对准方法。该算法不仅能缩短对准时间,还能快速估计z轴陀螺漂移,提高导航精度。以现有的单轴旋转光纤陀螺惯导系统进行试验,结果表明,误差补偿后,系统定位精度提高了约24%,定位误差小于2 n mile/12 h。     

激光陀螺捷联惯导系统导航算法设计

结合工程实际应用,充分考虑激光陀螺捷联惯导系统(RLG SINS)的特性,设计出了一套完整的RLG SINS导航算法,包括姿态更新算法、速度更新算法和位置更新算法.在姿态更新算法中考虑圆锥补偿算法,推导了等效旋转矢量的递推算法;在速度更新算法中考虑划船误差补偿算法,推导了划船误差补偿递推算法.大量的车载实验表明,所设计各部分的算法能协调一致工作,解决了RLG SINS高速姿态和速度更新与导航计算机速度间的矛盾,保证了系统在高动态条件下的导航算法精度,可充分发挥激光陀螺的优势,提高RLG SINS的导航精度.     

基于捷联惯性导航的组合导航系统研究

分析了矿山水下轮式采煤车的定位定向导航的可实现问题.惯性导航组合系统是现代导航技术的发展重点.考虑到捷联惯性导航的自主性,采用捷联惯导组合系统实现对采煤车的定位导航.设计了捷联惯性导航和里程计组合的自主性水下导航系统.通过对该系统的实物应用试验,试验结果验证了此组合导航方案的有效性.     

零速修正技术在车载惯性导航中的应用研究

针对车载惯性导航系统由于无外部信息长时间运动导致的误差积累的问题,提出一种运用动态零速修正技术来提高导航精度的方法。利用零速修正技术的约束条件,构造观测量;用基于普条件数可观测理论对系统各状态进行了可观测性分析,确定卡尔曼滤波器的滤波效果,并进行仿真实验对姿态角误差、速度误差进行了估计。实验表明,在惯性导航系统中,零速修正技术很大程度上提高了导航的位置、速度、姿态信息,有效地确保了车载导航的导航精度。