基于鲁棒动态逆的小灵巧炸弹控制器设计

发布时间：2022-09-30 19:24

　　本文以小灵巧炸弹（Small Smart Bomb—SSB）为背景,从工程实际角度出发研究了动态逆与李雅普诺夫稳定性相结合的设计方法,探索了该方法在SSB控制器设计中的相关问题。 首先,针对SSB数学模型,采用鲁棒动态逆设计方法完成了小灵巧炸弹连续BTT控制器设计。对控制系统的稳定性、耦合性、鲁棒性进行三通道联合仿真试验,结果表明：连续BTT控制器具有优良跟踪性能、解耦性能与鲁棒性能。 其次,为了进一步推广到工程实际应用,本文采用模拟化设计方法,完成了小灵巧炸弹离散BTT控制器设计,并进行了大步长数值仿真。仿真结果表明：离散BTT控制器具有满足工程应用的控制性能。 最后,根据控制系统的基本功能和设计要求,本文选择了TI公司的DSP6713B开发板作为控制系统设计平台,利用其丰富的资源,完成了控制系统的硬件设计工作。软件设计部分主要研究了BTT控制器的实时控制算法,完成了基于C语言的程序设计。 本文的研究成果为小灵巧炸弹BTT控制器的设计提供了一种有效的方法,能够为工程实际应用提供一定的参考。 

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
    1.1 课题研究的背景及科学意义
        1.1.1 课题研究背景与意义
        1.1.2 小灵巧炸弹简介
    1.2 BTT控制技术综述
        1.2.1 BTT控制技术的特点与优势
        1.2.2 BTT控制技术应用中需解决的关键问题
    1.3 BTT控制技术研究现状及分析
    1.4 非线性动态逆方法综述
    1.5 论文研究的内容与结构安排
2 动态逆控制理论及应用
    2.1 逆系统的基本概念
        2.1.1 逆系统
        2.1.2 逆系统的求解方法
    2.2 逆系统方法与系统的解耦
    2.3 仿射非线性系统的动态逆方法
    2.4 层叠结构非线性动态逆
        2.4.1 动态逆控制的基本原理
        2.4.2 奇异摄动理论及其在系统方程降阶中的应用
        2.4.3 SSB控制系统回路划分及动态逆设计
    2.5 Lyapunov稳定性理论
        2.5.1 Lyapunov稳定性定理
        2.5.2 非线性鲁棒动态逆方法
    2.6 本章小结
3 小灵巧炸弹连续系统控制器设计
    3.1 小灵巧炸弹数学建模
        3.1.1 小灵巧炸弹数学模型
        3.1.2 小灵巧炸弹数学模型分析
    3.2 模型不确定性分析
    3.3 小灵巧炸弹控制器设计目标
    3.4 小灵巧炸弹鲁棒动态逆控制器设计
        3.4.1 小灵巧炸弹仿射型模型
        3.4.2 BTT控制器设计思路
        3.4.3 姿态角层慢变动力学子系统鲁棒动态逆设计
        3.4.4 角速率层快变动力学子系统鲁棒动态逆设计
        3.4.5 BTT控制器方程组
    3.5 指令生成器与过载回路设计
    3.6 三通道联合仿真分析
        3.6.1 MATLAB仿真分析
        3.6.2 连续系统仿真结果与分析
    3.7 小灵巧炸弹控制系统鲁棒性能分析
    3.8 控制器解耦效果仿真分析
    3.9 本章小结
4 小灵巧炸弹离散控制器设计
    4.1 数字控制系统的基本概念
        4.1.1 数字控制系统的综合与设计
        4.1.2 控制器的离散化方法
        4.1.3 离散控制器的模拟化设计步骤
    4.2 数字控制系统逻辑框图
    4.3 数字控制系统MATLAB仿真框图
    4.4 数字控制系统仿真结果与分析
        4.4.1 仿真结果
        4.4.2 仿真分析
    4.5 本章小结
5 小灵巧炸弹控制系统总体设计
    5.1 控制系统基本功能分析
    5.2 控制系统的硬件平台总体结构设计
        5.2.1 硬件平台总体结构
        5.2.2 硬件电路主要资源总结
    5.3 BTT控制器软件设计
        5.3.1 控制器软件模块的划分
        5.3.2 控制器的离散化
        5.3.3 控制器软件仿真流程图
    5.4 状态变量的测量与估计
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 本文的主要工作及贡献
    6.2 进一步工作展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
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[2]SSB滚转通道改进型主导极点配置控制系统设计[J]. 李银伢,刘晓利,戚国庆,盛安冬.  电光与控制. 2011(09)
[3]基于RBF网络的导弹滑模动态逆控制律设计[J]. 杨志峰,雷虎民,李庆良,李炯.  北京航空航天大学学报. 2011(02)
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[5]导弹混合BTT/STT变结构控制器设计与仿真[J]. 庞瑞,史忠科.  弹箭与制导学报. 2009(01)
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博士论文
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硕士论文
[1]小灵巧炸弹BTT控制器设计与弹道仿真[D]. 张志民.南京理工大学 2010
[2]TV制导火箭弹控制系统设计[D]. 乔玫.南京理工大学 2010
[3]小灵巧滑翔弹飞行控制系统设计[D]. 孙志伟.南京理工大学 2010
[4]BTT导弹鲁棒自动驾驶仪设计[D]. 姚成法.西北工业大学 2007
[5]无人机非线性姿态控制律设计及仿真研究[D]. 刘波.中南大学 2007
[6]BTT导弹鲁棒H∞自动驾驶仪设计[D]. 汤一华.西北工业大学 2004
[7]推力矢量飞机非线性控制律设计研究[D]. 左军毅.西北工业大学 2003



本文编号：3684132