基于PID小波神经网络的弹性飞行器减振与姿态控制

发布时间：2021-08-11 13:57

　　针对大长径比导弹中明显的弹性振动问题，本文从弹性体导弹的弹性振动特性、结构弹性对导弹控制系统的影响以及如何主动抑制弹性振动以保证姿态跟踪进行了探索研究。弹性体导弹的弹性特征如振动幅值较大与衰减时间长等，极大干扰着导弹控制系统的传感器测量，使导弹结构弹性与控制系统的伺服弹性现象突出，若在控制器设计时忽略这种耦合影响，会造成导弹姿态跟踪难以达到预期，严重时甚至无法实现稳定的控制。因此，有必要对弹性体导弹展开弹性振动及其振动抑制方法的研究。本文通过采用简化的带有尾部推力的欧拉均匀梁来模拟弹性体导弹，采用弯曲振动理论推导出梁的振动方程，再根据该振动方程通过分离变量法求取弹性体导弹的横向振动模型，结合短周期纵向扰动运动刚体模型，建立了弹性体导弹的综合线性化模型。基于上述综合模型，对导弹的振动特性进行了分析，同时对导弹控制系统的稳定性展开了理论研究和仿真分析，结果表明，弹性振动对导弹控制系统的稳定控制具有一定影响，而推力的增加会使得控制趋于发散。为此，有必要设计控制器抑制弹性体导弹的振动。对上述振动控制需求，本文提出了一种PIDWNN（PID小波神经网络）自适应控制方法，该控制方法由经典PID控制... 

【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 弹性体导弹建模
        1.2.2 弹性体导弹控制
    1.3 本文主要工作
第二章 弹性体导弹综合模型
    2.1 弹性体导弹刚体模型
        2.1.1 几个常用坐标系与角参量
        2.1.2 导弹飞行时所受力和力矩分析
        2.1.3 导弹纵向运动方程组
        2.1.4 导弹纵向扰动运动方程组
    2.2 弹性体导弹振动模型
        2.2.1 均匀欧拉梁的横向振动方程
        2.2.2 均匀梁的自由振动
        2.2.3 振型函数求解
        2.2.4 均匀梁的强迫振动
    2.3 导弹振动测量数据处理
        2.3.1 数据实时分析原理
        2.3.2 模态参数辨识原理
        2.3.3 模态参数辨识实现
    2.4 弹性体导弹综合模型
    2.5 本章小结
第三章 导弹振动特性与稳定性分析
    3.1 引述
    3.2 导弹振动特性分析
        3.2.1 考虑推力作用下的振型函数求解
        3.2.2 振动频率特性分析
    3.3 导弹传感器位置确定
        3.3.1 无推力作用时的传感器位置确定
        3.3.2 推力作用对传感器位置的影响分析
    3.4 导弹控制系统稳定性分析
        3.4.1 考虑弹性振动的导弹控制系统
        3.4.2 导弹控制系统稳定性理论分析
        3.4.3 导弹控制系统稳定性仿真分析
    3.5 本章小结
第四章 弹性体导弹减振跟踪控制器设计
    4.1 引述
    4.2 基于神经网络的 PID 控制方法研究
        4.2.1 PID 控制技术
        4.2.2 神经网络理论
        4.2.3 神经网络在 PID 控制技术上的应用
    4.3 小波理论及其神经网络上的应用
        4.3.1 小波理论
        4.3.2 小波神经网络
    4.4 基于 PID 小波神经网络的弹性体导弹减振跟踪控制
        4.4.1 振动控制问题与控制方案选取
        4.4.2 基于 PID 小波神经网络的弹性体导弹控制系统设计
        4.4.3 仿真结果与分析
    4.5 本章小结
第五章 弹性体导弹控制系统鲁棒性研究
    5.1 引述
    5.2 系统不确定性描述
        5.2.1 系统不确定性分析
        5.2.2 模型不确定性描述
        5.2.3 不确定弹性体导弹模型
    5.3 弹性体导弹控制系统鲁棒性仿真分析
    5.4 本章小结
第六章 结束语
    6.1 论文主要工作与创新点
    6.2 对今后工作的展望
    6.3 工作体会与心得
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]鲁棒性分析的方法论意义[J]. 安军.  科学技术哲学研究. 2011(05)
[2]大长径比导弹两自由度H∞减振跟踪控制器设计[J]. 张雷,彭程,王永,郭志伟.  弹道学报. 2010(04)
[3]弹性体导弹主动减振组合控制器设计[J]. 高强,彭程,王永.  战术导弹技术. 2010(02)
[4]弹性体导弹鲁棒控制器设计[J]. 毕永建,王永.  电光与控制. 2008(04)
[5]导弹控制系统设计中的弹体弹性振动问题及陷波滤波器设计[J]. 朱敬举,王军素.  邢台职业技术学院学报. 2005(05)
[6]基于小波理论的神经网络模型构造[J]. 任俊玲,郭军.  电脑开发与应用. 2004(08)
[7]基于神经网络的PID参数自整定与实时控制[J]. 龚菲,王永骥.  华中科技大学学报(自然科学版). 2002(10)
[8]大长细比弹箭弹性效应研究综述[J]. 臧涛成,胡焕性.  弹道学报. 1999(03)
[9]柔性弹丸飞行动力学研究[J]. 王良明.  兵工学报. 1998(03)
[10]导弹弹体弹性形变的稳定性研究[J]. 张友根,张友安,李恒.  战术导弹控制技术. 2005 (02)

博士论文
[1]不确定性结构的分析方法研究[D]. 梁震涛.西安电子科技大学 2007

硕士论文
[1]弹性体导弹弹性特性分析与控制[D]. 张雷.中国科学技术大学 2010
[2]考虑参数不确定性和外界扰动的Acrobot鲁棒控制设计[D]. 潘昌忠.中南大学 2009
[3]弹性体导弹振动主动控制研究[D]. 高强.中国科学技术大学 2009
[4]基于MATLAB的振动信号采集与分析系统的研究[D]. 唐世振.中国海洋大学 2007



本文编号：3336282