舵系统的卡尔曼滤波变结构控制器研究

发布时间：2020-07-27 23:28

【摘要】：导弹武器是现代战争中最新式的武器,是一个国家国防现代化的重要标志之一。而舵机系统是构成导弹控制系统的关键部分,它性能的好坏决定导弹性能和品质的高低。本文以某型号舵机系统作为研究的背景,对卡尔曼滤波变结构控制器和自适应卡尔曼滤波变结构控制器进行了研究,旨在改善电动舵机的快速性、抗干扰能力、鲁棒性和实现导弹在未知复杂环境飞行中对指令信号的快速、准确、实时跟踪。本文首先研究分析了电动舵机系统的工作原理,根据实际工程应用的要求,现有技术方案,及直流伺服电机、伺服放大驱动器、减速器、反馈电位器和控制器等环节结构原理,建立舵机系统的数学模型。其次,根据最新国内外在舵机系统控制器设计的研究,建立了基于指数趋近律的变结构控制器的模型。针对噪声场合和未知的环境,本文研究了卡尔曼滤波算法与变结构控制器结合的卡尔曼滤波变结构控制器,并验证了其既具有优良的变结构控制器性能,又具备滤波的能力,明显提高了舵机系统的鲁棒性。另外,对于导弹在飞行过程中,随机干扰可能发生变化及系统数学模型摄动,即R、Q或者A、H变化时,本文对自适应卡尔曼滤波变结构控制器进行了研究,验证了其优越的稳定性及自适应性,显著提高了舵机系统的适应性、鲁棒性。最后,从舵机系统角度出发,通过对传统PID控制、模糊PID控制、变结构控制算法相互对比分析,研究结果表明:卡尔曼滤波变结构算法具有明显地提高系统抗干扰能力,自适应卡尔曼滤波变结构算法不仅能有效的提高系统的抗干扰能力,而且更能在未知的复杂环境提高系统的适应性、稳定性。
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TJ765

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本文编号：2772534