导弹制导控制系统快速原型设计技术

快速原型设计技术自诞生以来在产品工程设计领域得到广泛的应用和发展。针对导弹制导控制系统研制需求,在工程研制过程中引入快速原型的设计概念,提出基于RT_LAB实时仿真器和基于制导控制系统集成设计平台(IDS)的两种快速原型设计实现技术方案。在导弹制导控制系统实际工程研制中,可综合利用所论述的两种技术方案,以达到设计可靠的制导控制系统、适应控制对象的多样化需求、缩短项目开发周期、降低产品开发费用等目的。     

一种应用于多通道自适应有源控制的快速算法

主要讨论了应用于多通道有源噪声控制系统的自适应组合逆算法及其性能分析。通过对该算法的理论推导,阐明其整体思路及物理意义,同时通过在同参数条件下与FxLMS算法的计算机仿真比较,得出结论:在多通道有源控制中,组合逆算法有效地降低了算法运算量,适合应用于多通道系统。     

多通道Fuzzy ART信号分选算法研究

随着各种新体制雷达的出现,致使电磁环境变得复杂多变,这对雷达信号的处理提出了新的要求。目前普遍采用的基于直方图统计信号分选方法已不能满足当前雷达信号分选的要求。文中将人模糊自适应理论引入到雷达信号分选中,并对其在多通背景下进行了理论分析。针对雷达信号分选进行了一种新的探索,仿真实验证明了该算法的可行性,为雷达信号分选提供了新的思路。     

多旋翼飞行器的非线性严格反馈制导控制系统设计

多旋翼飞行器的制导控制系统设计是保障飞行器的稳定性惯性制导飞行的关键技术,针对当前的多模制导控制方法的稳定性不好的问题,提出一种基于非线性严格反馈的多旋翼飞行器制导控制系统设计方法.系统设计主要包括了控制算法设计和系统的硬件模块化设计两大部分,设计非线性严格反馈控制方法提高飞行器的控制品质和稳定性,对多旋翼飞行器制导控制系统的感知系统、驱动器模块、控制中心单元和执行器模块进行集成设计,数字信号处理器选用的TMS320VC5509A作为核心控制芯片,进行系统的硬件模块化设计与实现.最后进行系统的调试,实验结果表明,采用该系统进行多旋翼飞行器的制导控制,具有较好的控制信号调制解调性能,控制信息的反馈跟踪性能较好,保障了飞行的稳定性和制导精确性.     

空空导弹制导控制系统虚拟样机的研究与实现

为克服物理样机研制周期长、代价大、效率低的缺点,利用虚拟样机技术及计算机技术,以研究导弹制导控制系统的性能为核心,建立了制导控制系统的各个子模型.介绍了各个子模型的功能及特点,集成制导控制系统虚拟样机仿真平台,验证了虚拟样机平台的合理性.利用该平台在系统开发和运行环境中对导弹制导控制系统进行稳定算法参数优化设计、滤波算...     

基于视景仿真的导弹制导控制系统设计平台

现有制导控制系统设计开发平台的技术复杂性与快速开发之间形成了突出的矛盾,而且普遍存在设计平台维护成本高、扩展性差等一系列问题。针对以上问题,建立了导弹制导控制系统的各个子模型,研发了导弹制导控制系统设计平台。平台将视景仿真功能与数字仿真功能相结合,建立制导控制系统仿真环境,并将导弹仿真数据进行实时显示及结果复现,用三维动画图像的方式,来展示导弹弹道轨迹、位置姿态、自身状态、传感器覆盖范围等,对目标识别、弹着点预测、引战配合攻击效果评估等分析结果进行可视化,更清晰地描述出制导控制系统的实时运行状态,在提高导弹制导控制系统设计性能和质量等方面具有积极的意义。     

制导炸弹攻击区拟合算法研究

针对攻击区对载机火控设备提出的实时性和精确性要求,提出一种分段拟合攻击区的算法。首先对求解攻击区的仿真拟合法和快速模拟法进行简单分析和比较,提出分段拟合的算法思想;然后建立攻击区数学模型,结合多元回归理论对分段拟合方法进行详细介绍,并利用该方法对制导炸弹攻击区进行分段拟合,对拟合系数进行了回归检验;最后将分段与不分段两种拟合结果进行比较,结果表明,分段拟合效果较好。     

基于FPGA的多通道直流电机控制器设计

设计了一种基于FPGA的多通道直流电机控制系统,充分利用FPGA并行控制的特点,采用自顶而下的设计方法,将系统划分为转速测量模块,并行控制模块,PWM生成模块,电机驱动模块。采用Verilog HDL语言实现完成了对多通道直流电机的控制。通过Quartus II自带仿真功能对系统进行时序仿真表明系统结构简单,且具有良好的功能扩展性。     

制导炮弹非线性鲁棒自适应控制系统设计

针对制导炮弹非线性模型存在参数不确定性、建模误差和外界干扰的特点, 基于动态面设计了制导炮弹的鲁棒自适应控制器, 在设计过程中加入了一阶低通滤波器, 得到虚拟控制量的微分, 从而消除传统反步法中“计算膨胀”的难题。针对模型的不确定参数的影响采用鲁棒函数抵消, 并通过非线性阻尼项消除外界扰动, 最后由Lyapunov方法证明该闭环系统为半全局稳定。该设计方法较为简单, 在有效利用已知信息的前提下, 放宽了不确定项的限制条件, 且跟踪误差可以通过控制器的可调参数加以调整。仿真结果证明了该方法的有效性。     

多通道数字助听器算法及低功耗VLSI设计

改进了多通道数字助听器中的听力补偿和噪声消除算法,并进行了低功耗VLSI设计.听力补偿方面,提出一种改进的多通道宽动态范围压缩(WDRC)算法;该方法降低了存储和计算开销,并抑制了对残余背景噪音的过度放大.噪声消除方面,利用语音谱和噪声谱的帧间相关性,改进了传统的多子带谱相减算法,使之在硬件实现时便于并行运算,同时不影响消噪性能.最后,综合采用多种低功耗设计方法,在SMIC的130nm工艺条件下,完成了基于上述算法的多通道数字助听器VLSI设计.后仿结果表明,该设计总功耗仅为228μW.     

基于浸入与流形不变的制导炮弹非线性自适应控制

针对制导炮弹非线性模型且带有不确定气动参数的情况,研究采用反步法与I&I方法相结合的方式来设计控制器。首先建立了参数估计误差流形,再通过控制器输入及参数适应率确保该流形不变且吸引,让参数估计误差在这一流形上趋向于0,采用该方法设计的参数估计器不必遵循确定性——等价性原理,最后由Lyapunov 稳定性理论验证了炮弹闭环控制系统的稳定性。仿真结果表明,基于该方法设计的控制器在部分气动系数不确定的情况下仍能精确跟踪攻角。     

基于表情识别的智能音乐播放控制系统设计

设计并实现了一种智能音乐播放控制系统,可根据人脸表情识别结果选择合适的播放音乐。硬件系统由PYNQ_Z2开发板、摄像头、HDMI显示屏、音箱组成;软件系统在ARM+FPGA的核心芯片上通过Haar特征与Adaboost算法进行人脸检测,通过LDA与K近邻算法完成表情识别。利用置信度对表情识别结果做二次分类,并利用PID控制算法对置信度进行调节,提高不均匀光照时系统的鲁棒性。本系统延迟小、鲁棒性强、人机交互丰富,具有较为广泛的应用场景。     

应用于多通道有源控制的自适应组合逆算法

本文在分析单通道伴随LMS算法的基础上,对组合逆算法进行推导和分析,获得了一种有效多通道自适应的快速逆算法,分析了算法的性能,给出了算法的实现步骤。与同样参数条件下的FxLMS算法的运算量进行的比较结果表明: 该算法大大减少了计算量。     

基于多通道分段自相关的弱信号检测算法及实现

通过对雷达信号检测方法的深入分析,提出了一种基于多通道分段自相关的方法,成功地解决了低信噪比下信号检测问题。文章采用多通道并行处理,自适应门限,数据融合的方法实现了对不同脉冲宽度的信号检测,并通过双门限检测和门限修正降低虚警率并提高参数估计精度。文章理论分析了整个算法流程,并通过FPGA硬件实现验证,表明该算法实时性好、检测概率高,在工程应用中具有一定的参考价值。     

基于多普勒域多通道的机载合成孔径雷达自聚焦算法

在多通道自聚焦(MCA)和傅里叶域多通道自聚焦(FMCA)的基础上,该文提出一种基于多普勒域多通道的机载合成孔径雷达自聚焦算法。该算法同样是直接在线性代数的理论框架下推导得到,能够在不迭代的情况下进行相位误差的估计和补偿以实现SAR图像的聚焦。该算法不像MCA和FMCA那样在图像域估计相位误差,而是在距离压缩方位多普勒域(方位未压缩)里进行相位误差估计。同时该算法不需要SAR成像场景中含有低散射区的假设,从而使其能够应用于条带模式SAR。不同情况下条带SAR数据的处理结果验证了该算法的有效性和可行性。     

具有时变采样周期和多通道数据包丢失的网络控制系统故障检测

本文研究具有时变采样周期和多通道数据包丢失的网络控制系统故障检测问题。考虑传感器与控制器间及控制器与执行器间的数据包丢失,并将其用满足Bernoulli分布的相互独立的随机变量来描述,利用参数不确定方法处理时变采样周期,将网络控制系统建模为含未知参数的离散化系统。基于建立的模型,设计基于观测器的故障检测滤波器,使得故障检测系统均方稳定。所设计的故障检测滤波器不仅对故障灵敏,同时对外界扰动具有鲁棒性。数值算例表明本设计是有效的。     

拦截大机动目标的三维智能制导律设计

为解决大机动目标拦截过程中加速度信息难以预测的问题,利用自适应RBF神经网络和反步滑模控制技术提出一种新型三维智能制导律。首先,基于零化视线角速率的思想,建立了拦截机动目标的三维制导模型,并结合反步滑模算法设计了有限时间制导律;然后,将目标加速度信息视为控制系统的不确定性,采用RBF神经网络对其进行在线估计和补偿,同时设计自适应切换增益以抑制控制系统抖振;最终,基于Lyapunov直接法证明了整个闭环控制系统的稳定性,并通过对比仿真验证了所提三维制导律的有效性和优越性。     

基于单片机的自适应交通信号灯控制系统设计

文章采用51单片机设计了一款能够根据车流量的实际情况而自适应地进行时间调节的交通灯控制系统。系统不仅能实现传统定时交通灯的功能,还能自动根据车流量的动态变化,自适应的调节红绿灯时间。同时,系统还增加了正常、深夜、紧急等多种模式,增强了在实际应用中的实用性。     

空气压缩机防喘振优化控制系统设计

分析空气压缩机防喘振控制系统现今应用较广泛的控制方案,并加以比较得出现有控制方案存在的优缺点。着重介绍模糊自适应PID控制算法的好处,通过合理有效的控制方案使系统性能达到最佳,即保证了其有效的节能,又能保证其安全性。     

基于串级PID控制算法的四旋翼无人机控制系统设计

四旋翼无人机相较于传统的固定翼无人机有着更好的机动性、稳定性。它能适应更加复杂的飞行环境,对操控者的操控技术要求比较低,因此近年来四旋翼无人机在各个领域得到了更加广泛的应用。勘察、救援、电力设备巡检等众多领域都可以看到它的身影。然而相较于传统的固定翼飞机,四旋翼无人机的飞行控制系统设计难度大幅度提升。系统本身具有耦合性强、非线性、驱动数量比自由度少等特点,这些系统本身的特点大大提高了四旋翼无人机控制系统的设计难度。基于相应的物理学和力学理论,首先给四旋翼无人机建立了数学模型;然后设计了四旋翼无人机控制系统的硬件电路部分,可以为四旋翼无人机控制算法的实现提供硬件支持;最后基于串级PID控制算法为四旋翼无人机设计了飞控系统。通过仿真飞行实验验证了控制系统具有很强的稳定性和抗干扰能力。