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北大核心 CSTPCD CSCD EI SA
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摘要:针对带不匹配不确定非线性干扰的惯性平台稳定回路跟踪控制问题,提出了基于backstepping的动态滑模控制方法.首先,建立了惯性平台稳定回路的等价模型,该模型由一个线性模型加上一个不确定的非线性函数组成.然后,基于backstepping方法设计了带渐近稳定滑模面的动态滑模控制器,解决了模型不匹配的问题,并提高了系统的鲁棒性.进而应用Lyapunov稳定性理论证明了所设计的控制器不仅能保证闭环系统的稳定性,而且可以通过选择适当的控制器参数来调整跟踪误差的收敛率.最后,仿真结果表明,基于backstepping的动态滑模控制方法与PID控制方法相比,提高了系统的跟踪精度,增强了鲁棒性.
[期刊论文] 梁莹 谈振藩 张庆 郭立东
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA EI CBST SA
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摘要:为减小光纤陀螺随机漂移,采用时间序列分析法对其进行ARMA模型辨识.提出一种全局最优的模型阶次搜索算法,将模型适用性检验方法中的BIC(Bayesian information criterion)用于模型阶次搜索,并采用Pandit-Wu建模思想,把二维搜索化为一维搜索,得到了模型阶次的一致性估计.提出了一种改进的U-C算法,并与长自回归模型计算残差法相结合共同估计模型参数.它将非线性参数估计过程转化为线性过程,使用了正置与逆置漂移时序参与估计,以前向和后向模型的滤波误差平方和最小为参数估计的指标,在p+1维空间中求极小值.采用上述方法确定的模型其残差标准差为0.002 4°,最大预报误差为0.011 2°,能准确预报光纤陀螺随机漂移趋势.
摘要:研究了航空光电吊舱陀螺稳定系统的模糊PID控制.该系统对跟踪精度和响应速度要求高,传统的PID控制难以满足对性能指标的要求.而模糊PID控制可显著改善控制系统对高速动态目标的捕获跟踪能力.因此,将模糊PID应用于航空光电吊舱陀螺挖稳定系统,改善了控制系统的过渡过程、减小了超调量,又提高了系统跟踪精度、稳定精度和响应速度,增强系统的鲁棒性.用Matlab仿真验证了该方法的有效性.
摘要:介绍一种基于CPLD(复杂可编程逻辑器件)的直流无刷电机驱动电路,给出驱动电路的软硬件设计用软件代替逻辑门实现电机的保护逻辑.采用EPM7064SLC-44-10 CPLD为核心控制器,实现电机驱动所需的换相译码、死区发生器和IPM(智能功率模块)接口电路.系统软件采用VHDL语言编程,代替原来的RC电路实现的死区时间发生器.该电路具有体积小、调试方便、死区时间设置灵活等优点.
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:压电陶瓷驱动平台的精度和动态特性主要取决于所设计的控制器是否可以有效地补偿压电陶瓷固有的迟滞特性.针对这一问题,提出了一种基于神经网络(Neural network,NN)的自适应输出反馈控制策略.为了避免压电陶瓷速度测量噪声的影响,采用高增益观测器对压电陶瓷平台的速度状态进行估计;为了克服压电陶瓷的迟滞非线性特征,采用神经网络动态补偿策略;针对神经网络逼近误差和观测器估计误差,控制器设计中增加了鲁棒控制项.最后应用Lyapunov稳定性理论证明了所提出的控制器的收敛性问题.仿真实验表明了所提控制方法的有效性.
[博士论文] 郭立东
导航、制导与控制 哈尔滨工程大学 2011(学位年度)
摘要:舰载激光武器系统与一般的光电跟踪系统不同,它不仅要求能在规定的视场内快速稳定地跟踪目标,而且要求能将激光光束锁定在目标的某一点上,持续辐照一定时间,这就要求跟踪精度达到角秒级。舰载激光武器系统要克服舰船摇摆的影响,一般的单稳定平台结构由于摩擦力矩、机械谐振、大转动惯量等因素很难达到这样的跟踪精度。
   本文首先针对舰载激光武器高跟踪精度和存在舰船摇摆干扰的特点,提出了粗、精组合的双平台结构。粗平台为捷联式三轴常平架结构,通过控制器将舰船惯导系统提供的舰船姿态角经过坐标变换转变为粗平台三个轴上的等效运动,然后利用粗平台的稳定系统控制粗平台朝相反的方向转动,实现粗平台相对地理坐标系的稳定。精平台安装在粗平台上,粗平台为精平台提供一个相对稳定的基座。对于舰载激光武器系统来说,如果要以角秒级精度快速稳定地跟踪运动目标,首先要保证光电跟踪仪器瞄准线的稳定,即视轴的稳定。同时跟踪架承担了全部的跟踪、扫瞄设备,很难以灵敏的反应速度跟踪目标。因此,精平台设计成宏微复合控制结构。宏控制系统为方位、俯仰两轴常平架结构,实现快速粗跟踪,同时隔离粗平台的剩余摇摆误差,稳定光电系统的视轴。微控制系统为光路中的快速反射镜系统,以低惯量保证高精度跟踪。
   其次,根据粗平台的结构特点,建立了粗平台的状态空间模型。从粗平台的状态空间模型可以发现,该模型是严反馈的、状态可检测的。影响粗平台稳定精度的主要因素是系统的非线性摩擦力矩,而滑模控制可以很好地解决非线性问题,但是摩擦力矩干扰是不匹配的,无法直接进行滑模控制器设计。同时作为稳定平台驱动元件的电机,参数也不是一成不变的。为了克服这个缺点设计了基于PID滑模面的自适应滑模控制器,并给出了闭环系统的稳定性分析。
   然后,建立了宏控制系统的模型,该模型主要由内环视轴稳定回路和外环光电跟踪回路组成。由于光电跟踪回路的误差检测元件宏跟踪器存在20ms的脱靶量时滞,该时滞会造成系统相位裕度的降低,从而导致系统超调量的增加,甚至使系统振荡,最终导致系统的不稳定。针对宏控制系统脱靶量时滞和高精度跟踪问题,提出了基于Kalman预报的跟踪控制方法。基于Kalman预报的跟踪控制分为两部分:Kalman预报器的设计和视轴稳定控制系统的设计。为了解决脱靶量时滞对系统的影响,提出了Kalman预报器的预报滤波方法,提高了系统的预报精度。针对视轴稳定系统中的摩擦力矩干扰不匹配问题以及状态变量之间没有直接的微分关系的特点,提出了基于神经网络Backstepping控制方法,提高了视轴稳定系统的跟踪精度。
   最后,建立了微控制系统的数学模型,针对快速反射镜驱动器PZT的迟滞以及不匹配问题,将动态面控制方法应用于微控制系统,并进行了稳定性分析。同时给出了舰载激光武器稳定控制系统的仿真,结果表明,采用粗、精组合的稳定技术及精平台的宏微复合控制技术后,有效地隔离了舰船摇摆,达到了角秒级的跟踪精度。
摘要:针对激光武器跟瞄系统的高精度要求和脱靶量时滞问题,阐述了复合轴宏、微控制的基本原理.分析了机动目标的等加加速度模型.建立了基于Kalman预报器的激光武器跟瞄系统的复合轴宏、微控制.以等效正弦运动和匀速直线运动为例进行了仿真.结果表明,复合轴宏、微控制比单检测器控制的精度更高,而且宏、微控制系统的控制过程比较简单,适于工程实现.
[硕士论文] 郭立东
导航、制导与控制 哈尔滨工程大学 2008(学位年度)
摘要:随着精确制导武器技术的不断发展,机载光电吊舱已成为精确打击和跟踪系统中的重要组成部分。它能隔离载体的振动对光电传感器指向的影响,同时,它利用光电传感器完成对目标的搜索、定位、跟踪。发展航空光电吊舱对我国的国防建设具有非常重大的意义。 本文以机载光电吊舱陀螺稳定系统为研究对象,建立吊舱模型。该吊舱模型为一个两轴伺服系统,方位轴和俯仰轴都由速度环回路和位置环回路构成。由于航空光电吊舱是一个具有大延迟、非线性而又要求高跟踪和稳定精度的系统,对控制器的设计要求较高。本文采用模糊PID对系统控制器进行设计,分别对各轴的速度环采用经典PID控制器,位置环采用模糊PID控制器。Matlab仿真表明,采用模糊PID控制器后,系统性能较经典PID控制器改善了控制系统的过渡过程、减小超调量,又提高了系统跟踪精度、稳定精度和响应速度。模糊PID控制可显著改善控制系统对高速动态目标的捕获跟踪能力,提高跟踪精度,增强系统的鲁棒性。 最后,本文给出了常见的几种预测方法,如多项式拟合法、Kalman预报器、隔点Kalman组合预报器和稳态Kalman预报器等,来解决延迟问题。
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