运载火箭自适应增广控制参数设计及稳定性裕度分析

1

作者 张亮 刘思 +1 位作者 赵康伟 胡存明 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期271-279,共9页

针对运载火箭主动飞行段的强鲁棒姿态控制系统设计要求,提出自适应增广控制器(adaptive augmenting controller,AAC)的参数设计方法以及稳定性裕度分析方法。首先,针对传统运载火箭建立了小扰动线性化方程,推导了传递函数,并基于特征点... 针对运载火箭主动飞行段的强鲁棒姿态控制系统设计要求,提出自适应增广控制器(adaptive augmenting controller,AAC)的参数设计方法以及稳定性裕度分析方法。首先,针对传统运载火箭建立了小扰动线性化方程,推导了传递函数,并基于特征点参数设计了比例微分(proportional-derivative,PD)控制器及校正网络。然后,开展了AAC设计,给出调节参数的具体设计方法和准则。为了评估加入AAC之后整个控制系统的稳定性,基于正弦分析法推导了AAC的正弦响应模型,从而可评估系统的稳定性。最后,在多种干扰条件下完成了六自由度(six degree of freedom,6-DOF)的仿真分析,证明了AAC的有效性,同时也获得了AAC+PD控制系统的幅值裕度和相位裕度。仿真结果表明,该方法能够反映实际系统的稳定性,具有一定的工程指导意义。 展开更多

关键词 运载火箭 自适应增广控制 参数设计准则 稳定性分析

下载PDF 职称材料

基于弹性辨识的运载火箭改进AAC控制方法 被引量：5

2

作者 刘思 贺从园 +2 位作者 胡存明 张鲲鹏 刘懿龙 《航天控制》 CSCD 北大核心 2020年第2期20-24,共5页

针对运载火箭自适应增广控制(AAC)方法输出抖动问题提出一种改进AAC控制方法,该方法在AAC基础上增加弹性辨识算法来辨识系统弹性振动频率,通过设计陷波滤波器来抑制系统弹性振动,从而消除自适应增益输出抖动问题。仿真结果表明,该方法继... 针对运载火箭自适应增广控制(AAC)方法输出抖动问题提出一种改进AAC控制方法,该方法在AAC基础上增加弹性辨识算法来辨识系统弹性振动频率,通过设计陷波滤波器来抑制系统弹性振动,从而消除自适应增益输出抖动问题。仿真结果表明,该方法继承AAC抗干扰能力强的优点,避开AAC输出抖动的缺点,有效提高了系统鲁棒性。 展开更多

关键词 运载火箭 自适应增广控制(AAC) 弹性辨识

下载PDF 职称材料

运载火箭自适应增广控制参数优化整定方法

3

作者 施棋 佘宇琛 +1 位作者 胡存明 齐瑞云 《航天控制》 CSCD 北大核心 2023年第6期18-23,共6页

针对参数众多的自适应增广控制(Adaptive Augmenting Control,AAC)技术,提出了两种基于优化算法的参数整定方法,实现了对AAC控制器参数的合理设计。第1种方法是使用粒子群算法,通过设计合理的适应度函数,使得优化得到的参数在标称状态... 针对参数众多的自适应增广控制(Adaptive Augmenting Control,AAC)技术,提出了两种基于优化算法的参数整定方法,实现了对AAC控制器参数的合理设计。第1种方法是使用粒子群算法,通过设计合理的适应度函数,使得优化得到的参数在标称状态下尽量不影响系统,在有干扰的情况下提升系统的抗扰动能力。第2种方法是重新定义高低通滤波器,减少优化参数数量,使用遗传算法得到优化的参数可以加快计算速度。仿真结果验证了使用优化算法得到的参数的合理性。与PD控制系统相比,AAC控制能够提升抗干扰能力;与滑模控制系统相比,能够看到相同精度下AAC控制的控制指令更加平滑。将第2种方法中得到的参数与使用粒子群算法对比,使用遗传算法得到的参数具有更优的性能。 展开更多

关键词 自适应增广控制 优化算法 PD控制 运载火箭

下载PDF 职称材料

大型捆绑运载火箭反步自适应增广控制研究

4

作者 刘玉玺 薛宇 +3 位作者 丁秀峰 刘汉兵 张开宝 杨赧 《飞控与探测》 2023年第6期23-30,共8页

针对大型捆绑火箭空间模态参数不确定性较大的特点,建立了大型捆绑运载火箭姿态动力学模型,提出了基于反步的自适应增广控制方法,设计了反步控制律,分析了自适应增广控制的机理,并针对弹性参数不确定性进行了仿真。理论分析和仿真结果表... 针对大型捆绑火箭空间模态参数不确定性较大的特点,建立了大型捆绑运载火箭姿态动力学模型,提出了基于反步的自适应增广控制方法,设计了反步控制律,分析了自适应增广控制的机理,并针对弹性参数不确定性进行了仿真。理论分析和仿真结果表明,所提出的基于反步的自适应增广控制对于空间模态参数的不确定性具有很强的适应性。 展开更多

关键词 捆绑火箭 模态参数 不确定性 反步控制 自适应增广

下载PDF 职称材料

运载火箭主动段自适应增广控制 被引量：19

5

作者 韦常柱 琚啸哲 +2 位作者 何飞毅 潘豪 徐世昊 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期918-927,共10页

针对运载火箭上升段在复杂飞行环境、大不确定性干扰和振动等因素的影响下,传统PID控制方法难以满足高品质控制需求的问题,进行了自适应增广控制(AAC)方法研究,以实现对运载火箭姿态的精确控制。在深入分析自适应增广控制系统整体构架... 针对运载火箭上升段在复杂飞行环境、大不确定性干扰和振动等因素的影响下,传统PID控制方法难以满足高品质控制需求的问题,进行了自适应增广控制(AAC)方法研究,以实现对运载火箭姿态的精确控制。在深入分析自适应增广控制系统整体构架的基础上,通过标称PID控制器设计与基于粒子群优化(PSO)的数字滤波器设计实现了刚体控制及对弹性振动的抑制;继而针对大范围干扰、不确定性和由于滤波器切换产生的弹性振动影响,设计了在线调整算法自适应调节PID控制增益,并对其工作机理与参数设计原则进行研究;然后设计干扰补偿回路和主动减载回路以减小内外扰动、弹性振动和风载荷影响;最后在弹性振动、风干扰和参数不确定性等因素同时作用的状态下进行仿真分析,验证了自适应增广控制系统能够有效应对运载火箭主动段复杂飞行环境的影响,大幅度提升综合控制性能,具有理论研究意义与工程应用价值。 展开更多

关键词 自适应增广控制(AAC) 粒子群优化(PSO) 自适应增益在线调整 干扰补偿 主动减载

下载PDF 职称材料

一种运载火箭弹性自主辨识与自适应控制方法

6

作者 邵梦晗 胡海峰 +4 位作者 潘豪 宋征宇 李竞元 黄聪 钟鸿豪 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1916-1924,共9页

针对新一代运载火箭箭体空间模态复杂、刚晃弹交联耦合严重、空间模态数据不确定大偏差导致控制参数适应性不足和弹性稳定裕度小的问题,提出一种运载火箭弹性频率在线辨识和自适应控制方法。该方法基于线性调频Z变换(CZT)完成主要弹性... 针对新一代运载火箭箭体空间模态复杂、刚晃弹交联耦合严重、空间模态数据不确定大偏差导致控制参数适应性不足和弹性稳定裕度小的问题,提出一种运载火箭弹性频率在线辨识和自适应控制方法。该方法基于线性调频Z变换(CZT)完成主要弹性频率信号的辨识,并在线提取控制指令中的弹性能量,据此实现基于自适应增广控制(AAC)的控制参数在线调节,提高控制系统在不确定高阶弹性振动下的适应范围和稳定裕度,并详细分析了各项调节参数对系统稳定性的影响。仿真结果表明,提出的“CZT+AAC”方法能够较好地完成弹性稳定控制任务,显著增强运载火箭任务适应性和飞行可靠性。 展开更多

关键词 运载火箭 弹性频率辨识 线性调频Z变换(CZT) 自适应增广控制(AAC) 稳定性分析

下载PDF 职称材料

考虑推力损失的运载火箭主动段容错控制

7

作者 谢昌霖 杨述明 程玉强 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期54-62,共9页

运载火箭上升段易出现推力下降等动力系统故障,传统的控制方法在干扰性较大场合难以满足高精度、高稳定的控制需求。本文进行了运载火箭自适应增广控制与模糊PD控制方法的研究,并分析两者的控制特性;提出一种基于模糊规则的动态切换控... 运载火箭上升段易出现推力下降等动力系统故障,传统的控制方法在干扰性较大场合难以满足高精度、高稳定的控制需求。本文进行了运载火箭自适应增广控制与模糊PD控制方法的研究,并分析两者的控制特性;提出一种基于模糊规则的动态切换控制算法,通过计算自适应PD控制与模糊PD控制的输出量加权,得到系统的最优控制方案;将控制力矩重构与动态切换控制算法结合,进行火箭容错控制研究。结果表明,基于模糊规则的动态切换控制算法能有效提高姿态控制品质,相比于其他控制方法,偏航角最大偏差减小20%以上,系统响应时间至少快15%,且控制过程中未出现振荡。 展开更多

关键词 运载火箭 自适应增广控制 模糊PD控制 动态切换 容错控制

下载PDF 职称材料

自适应增广控制频域分析与飞行试验

8

作者 佘宇琛 桂亮 +2 位作者 胡存明 甘庆忠 陈弈澄 《航天控制》 CSCD 2024年第1期11-16,共6页

本文聚焦运载火箭自适应增广控制频域分析问题。首先,通过对控制器结构的简化,降低其非线性,同时构造单输入单输出环节,便于频域分析;之后,利用描述函数和常微分方程近似解析解的思想,对自适应增广控制进行了频域分析,获得了频域模型;最... 本文聚焦运载火箭自适应增广控制频域分析问题。首先,通过对控制器结构的简化,降低其非线性,同时构造单输入单输出环节,便于频域分析;之后,利用描述函数和常微分方程近似解析解的思想,对自适应增广控制进行了频域分析,获得了频域模型;最后,基于可重复使用验证飞行器对自适应增广控制器进行了飞行测试。飞行结果显示频域模型正确且精度较高,能够获得更好的控制效果。 展开更多

关键词 自适应增广控制 运载火箭控制 频域分析 飞行测试

下载PDF 职称材料

一种运载火箭自适应增广控制器设计方法 被引量：5

9

作者 桂亮 佘宇琛 +1 位作者 胡存明 丁寰毓 《航天控制》 CSCD 北大核心 2022年第3期50-55,73,共7页

针对运载火箭自适应增广(AAC)控制器的稳定性分析和参数设计问题展开研究。首先,在假定PD控制器稳定的前提下,证明AAC控制器的引入不会破坏PD闭环系统的稳定性。其次,提出了一种基于数量级计算的参数设计方法,实现快速高效设计AAC控制... 针对运载火箭自适应增广(AAC)控制器的稳定性分析和参数设计问题展开研究。首先,在假定PD控制器稳定的前提下,证明AAC控制器的引入不会破坏PD闭环系统的稳定性。其次,提出了一种基于数量级计算的参数设计方法,实现快速高效设计AAC控制器。最后,通过数学仿真的方式验证相关算法的正确性。仿真结果表明,AAC控制器能够在刚体、弹性参数大偏差情况下实现对系统的稳定控制,证明了AAC控制器的稳定性和优越性,为后续工程实践应用打下了必要的基础。 展开更多

关键词 自适应增广(AAC)控制 运载火箭 稳定性 数量级计算

下载PDF 职称材料

飞行攻角自适应控制方法研究

10

作者 王紫扬 陈佳晔 +1 位作者 张普卓 杜昊昱 《导弹与航天运载技术（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第3期61-68,共8页

针对大风区减载控制问题,提出了一种基于攻角反馈的自适应减载控制方法。首先提出一种基于动力学与攻角测量值的滤波估计方法,可有效提高空速攻角和侧滑角测量准确度;而后基于攻角测量信息设计攻角减载控制器,分析攻角减载回路对于姿态... 针对大风区减载控制问题,提出了一种基于攻角反馈的自适应减载控制方法。首先提出一种基于动力学与攻角测量值的滤波估计方法,可有效提高空速攻角和侧滑角测量准确度;而后基于攻角测量信息设计攻角减载控制器,分析攻角减载回路对于姿态稳定性影响;在此基础上补充减载增益自适应调节模块,实现了基于飞行攻角反馈的自适应减载控制。通过六自由度仿真验证了攻角滤波估计准确性和减载控制效果,经验证,在攻角测量信息有偏、噪声显著的条件下通过多源信息融合组合滤波和自适应控制调节可保证系统稳定性,并较好地实现大风区气动载荷控制。 展开更多

关键词 运载火箭 减载控制 自适应增广 卡尔曼滤波 攻角测量

下载PDF 职称材料

一种神经网络自校正控制器

11

作者 姜德宏 徐德民 任章 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第2期234-238,共5页

多层前向网络具有内在的非线性通过能力、在线自学习和较强的鲁律性及容错能力．可用于动态系统的在线或离线辨识．本文在研究一类基于参数在线估计的自校正控制器的基础上，比较了常用的参数估计方法－最小二系法与种经网络用于系统辨... 多层前向网络具有内在的非线性通过能力、在线自学习和较强的鲁律性及容错能力．可用于动态系统的在线或离线辨识．本文在研究一类基于参数在线估计的自校正控制器的基础上，比较了常用的参数估计方法－最小二系法与种经网络用于系统辨识的优缺点，偿试利用多层前向网络替代最小二乘法来进行一类受扰不确定系统的在线受耗参量估计，并将神经网络的辨识模型直接用于系统在线控制．最后给出了一个仿真实例，计算结果说明上述方法是可行的． 展开更多

关键词 自校正控制器 参数估计 最小二乘法 人工神经网络(ANN)

下载PDF 职称材料