导弹制导控制半实物仿真实验系统设计

针对探测制导与控制技术专业本科生的学习与实验教学的需要,基于实验室已有的二轴转台光电跟踪系统设计了导弹制导与控制半实物仿真教学实验平台。该平台以二轴转台作为物理实物部分,以PC机和运动控制器为控制平台和控制核心,通过转台的运动控制卡库函数实现转台偏航轴和俯仰轴的位置和速度控制。运用Simulink可视化的系统建模界面建立某导弹的运动学和动力学模型,组成导弹的内环姿态控制回路和外环制导回路,用RTW技术将模型转化为代码,加入I/O接口后,将转台放入回路中进行半实物仿真。经测试验证,该系统在学生实验中起到了良好的教学效果。     

导弹雷达寻的制导技术分析

在介绍导弹制导概念的基础上,详细论述了导弹雷达寻的制导技术,包括导引头跟踪原理和导引头基本框图,最后对雷达制导的发展趋势作了说明。     

基于相关滤波的工业机器人视觉伺服控制方法研究

为了解决目前工业机器人示教调试工作复杂的问题,提出一种基于相关滤波跟踪算法的视觉伺服控制方法.该方法通过相关滤波跟踪算法对目标进行跟踪,将目标的实时状态发送给机器人控制器进行处理,实现机器人对目标的跟踪.通过搭建的视觉伺服实验平台对机器人控制效果进行测试,实验结果表明,此方法取得了较好的控制效果,对视觉伺服往实用化发展有一定的借鉴作用.     

基于嵌入式计算机的稳定平台控制系统设计

针对稳定平台控制系统要求体积小、功耗低、抗干扰能力强等一系列特点,设计了一套以80×86架构嵌入式计算机为核心的机载三轴稳定平台控制系统;利用惯性坐标系、载体坐标系和天线平台坐标系之间的变换原理,设计了一种可以隔离载体干扰角运动并实现目标稳定跟踪的稳定平台双回路控制系统模型,并通过Matlab仿真验证了控制方法的正确性;详细设计了包括嵌入式计算机的各模块组成及连接,光电编码器、陀螺仪、GPS等惯性敏感元件的选型和配置,主控制程序及地面遥测计算机软件的流程与功能;现场试验结果表明,稳定平台目标跟踪误差范围达到±0.5°的设计要求。     

基于飞行器姿态控制系统的导引头跟踪实验

为形象地模拟导弹跟踪目标时的姿态控制和调整过程,提高学生对于飞行器控制课程的理解,开发了飞行器姿态控制系统的导引头跟踪实验。介绍了实验系统的组成,包括硬件结构和软件平台;阐述了导引头跟踪目标实验的原理,分别验证了在目标静止和运动情况下,导引头对目标进行跟踪的效果,并且得到了仿真图形。     

非完整轮式移动机器人运动控制系统的设计与实现

通过对非完整轮式移动机器人运动学模型的分析，以Elmo HARmonica伺服驱动控制器为核心，设计了轮式移动机器人的运动控制系统。基于Visual C 和OpenGL平台开发了轮式移动机器人轨迹跟踪仿真系统，并进行了轨迹跟踪的仿真试验，取得了满意的控制效果。实验结果表明了运动控制系统设计的有效性。     

制导与控制系统设计和仿真验证

以倾斜转弯(Bank-to-Turn,BTT)导弹作为研究对象,运用广义比例导引规律以及模糊PID控制技术设计适合于BTT导弹的制导与控制系统。根据模块化的建模思想,运用Matlab软件下的Simulink工具箱建立BTT导弹的六自由度弹道仿真系统模型,对所设计的制导与控制系统进行导弹攻击目标的全过程仿真。仿真结果验证了所设计的BTT导弹制导与控制系统的可行性。该实践课题有助于学生掌握了导弹制导控制系统数学建模与仿真建模、控制系统与制导系统的设计方法、计算机仿真与编程等知识,对提高学生的科研能力起到了良好的实践教学效果。     

激光跟踪仪光电跟踪伺服控制系统设计

针对激光跟踪仪光电跟踪伺服控制系统高精度、快速、实时等使用性能要求,分析了光电跟踪伺服系统的结构方案与功能组成,提出了电流、速度和位置"三环反馈+模糊校正"的控制结构,设计了模糊PID控制算法,进行了电机、伺服器、圆光栅、DSP等关键部件选型设计。经过实际样机跟踪性能测试,随机动态跟踪性能良好,系统测试最大角加速度超过200°/s2,跟踪角速度达到40°/s,跟踪仪速度闭环带宽≥23 Hz。测试结果表明,系统动态跟踪性能达到设计指标要求。     

一种风机频率稳定控制器的设计及仿真实验

提出了基于最大功率跟踪控制和微分控制的频率稳定控制器,建立了电网系统频率和风机有功调节能力之间的联系,并针对所设计的控制器在系统频率稳定方面的影响进行了分析。利用电力系统仿真软件DIg SILENT/Power Factory搭建了系统仿真实验平台,验证了在系统受扰情况下,所提出的频率稳定控制器可以有效提高系统的频率响应性能。     

基于位置的机器人视觉伺服控制

大多数视觉伺服研究中,不考虑机器人的动力学特性,把机器人当作一个理想定位设备.结合机器人的运动学特性和动力学特性,采用基于位置的视觉伺服控制器和常规PD控制器相结合的方法,实现了机器人对目标运动的跟踪.并对一个二连杆视觉伺服系统进行了仿真,仿真结果说明了算法的有效性.     

基于FPGA的PID控制在液浮陀螺回路中的应用

PID 控制器的可靠性及实时性,是实现运动控制系统精确定位或跟踪的重要环节。利用PID控制液浮陀螺再平衡回路,在分析PID 控制算法的基础上,采用FPGA（现场可编程逻辑门阵列）对增量型PID控制器进行设计及仿真实验,使陀螺输出能及时响应角增量的变化。程序采用VHDL语言编写,使用软件Libero v9.0完成PID控制器的设计、编译和仿真,仿真结果表明该方法有效可行。     

光伏电池板跟踪系统的设计

对以STC89C52单片机作为控制器的光伏电池板跟踪系统进行了研究。系统通过光伏电池板自动跟踪太阳光,使光伏电池板尽可能与入射光线成直角,从而使光伏电池板获得较高的集光效率。为此,利用光敏电阻实现光电信号的检测,设计了光敏电阻分压电路,将采集到的电压信号经A/D转换后送给单片机处理,通过控制步进电机的运行,从而实现光伏电池板的自动跟踪控制。经验证,本系统能满足光伏电池板实时跟踪太阳的功能,而且结构简单,性能较稳定。     

目标跟踪与识别实验平台建设

根据探测制导与控制领域研究的实际需求,设计了基于光学瞄准系统的目标跟踪与识别实验平台。该平台通过光学相机获得场景图像,利用嵌入式系统完成目标的检测与识别,通过上位机控制光学瞄准系统实现对目标的自动跟踪。嵌入式系统设计采用了在线编程技术,可以利用上位机自主开发目标跟踪与识别程序,并通过仿真器下载到嵌入式系统的Flash存储器中。平台整合了目标探测、跟踪与识别过程中的各个技术环节,提供了一个综合性的实验环境,可以用于目标探测与识别技术领域的科学研究和教学实验。     

智能电动汽车路径跟踪控制方法研究

基于LQR参数整定设计最优控制器,是目前最优控制设计采用最广泛的一种方法。首先建立汽车动力学模型并分析汽车路径跟踪过程。利用LQR最优控制算法实现对汽车路径跟踪的控制。另外,采用整定参数的方式分析改变目标函数中权矩阵Q和R对控制性能的影响,从而得到控制性能较好的一对权矩阵,得到较好的控制策略。并利用仿真结果验证所采用的方法能达到很好的控制效果。     

基于PID方法的控制力矩陀螺控制器设计

控制力矩陀螺是一种常用的航天器的执行机构,广泛应用于卫星、空间站中。首先介绍了Model750型控制力矩陀螺结构组成,然后对该装置的数学模型进行了推导,并以Model750型控制力矩陀螺为研究对象,为其设计了PID控制器,并且设计了控制器参数、进行仿真验证,得到的仿真图形说明了控制力矩陀螺的控制性能良好。     

基于英飞凌TC275的火箭智能稳定控制演示平台设计

本文顺应航天类控制课程实验教学要求,结合传统倒立摆模型,搭建了火箭智能稳定控制演示平台。平台通过增加抬升装置,将模型原有的二维平面运动变成三维空间运动。运用拉格朗日方程对平台进行数学模型分析,以英飞凌TC275为控制芯片,设计了PID控制器和BP神经网络控制器并对比控制效果。仿真以及实物验证表明,这两种控制器均能在火箭模型加速上升的过程中稳定控制俯仰角,并通过PC上位机实现了平台的控制及状态量变化曲线绘制。该演示平台应用于航天类控制课程实验教学,使复杂的知识原理变得直观易懂,极大地提高了学生学习积极性以及专业技能。     

基于MPC的三容水箱液位跟踪控制的快速实现

针对三容水箱系统大时滞、动态响应慢问题,研究了三容水箱系统的液位跟踪控制。采用模型预测控制策略,设计了三容水箱的液位跟踪控制器,并通过FPGA加以实现。控制器硬件和软件系统采用基于NiosⅡ嵌入式软核处理器的FPGA/SOPC方案,在基于FPGA和dSPACE的平台上,进行了实时联合仿真。实验结果表明,基于FPGA的模型预测控制器能够实现对三容水箱系统的液位跟踪控制。该实验可应用于自动控制、过程控制等相关课程教学,方便高效,具有较好的实验演示效果。     

卫星运动补偿技术初步研究

在建立卫星姿态运动学方程与姿态动力学方程的基础上,设计了姿态控制器,仿真结果表明该控制系统具有较好的动态和稳态性能;结合有效载荷的两维伺服控制系统模型,提出了卫星运动补偿方案。使用高精度星敏感器与陀螺组合姿态确定的软件,在各种干扰力矩作用下,对卫星运动补偿进行了数学仿真。结果表明,该方案可以提高有效载荷光轴指向精度和指向稳定度。     

基于遗传整定的光源跟踪伺服系统模糊PID控制器

提出了一种基于遗传算法整定的模糊PID控制器,并将其应用到光源伺服跟踪系统中.针对光源跟踪伺服系统,设计了模糊PID控制器,实现PID参数的在线调整.由于PID参数初值对于系统的控制效果影响较大,传统的齐格勒-尼科尔法初值整定效果不佳,因而利用遗传算法来整定模糊PID控制器的初值.仿真结果表明：基于遗传算法初值整定的模糊免疫PID控制器具有超调量小,响应速度快和鲁棒性强等优点,提高了系统的性能.     

不确定机器人的自适应H∞神经滑模控制

针对不确定机器人的轨迹跟踪控制,本文提出了一种自适应H∞神经滑模控制器。在设计系统标称控制律的同时,通过利用神经网络估计模型产生系统不确定性的补偿信号,并利用一个滑模控制项消除网络建模误差的影响,以改善标称控制律的控制性能,最后,基于H∞控制技术将外部干扰的影响抑制到期望水平,从而实现对不确定机器人系统的H∞跟踪控制。仿真实例证实了该控制方案的有效性。