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基于鲁棒动态逆的小灵巧炸弹控制器设计

作　者: 童学松
导　师: 刘晓利
学　校: 南京理工大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 小灵巧炸弹李雅普诺夫稳定性动态逆 BTT控制器离散化
分类号: TJ414
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 48次
引　用: 1次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题研究的背景及科学意义  8-9
    1.1.1 课题研究背景与意义  8
    1.1.2 小灵巧炸弹简介  8-9
  1.2 BTT控制技术综述  9-10
    1.2.1 BTT控制技术的特点与优势  9-10
    1.2.2 BTT控制技术应用中需解决的关键问题  10
  1.3 BTT控制技术研究现状及分析  10-12
  1.4 非线性动态逆方法综述  12-13
  1.5 论文研究的内容与结构安排  13-14
2 动态逆控制理论及应用  14-26
  2.1 逆系统的基本概念  14-17
    2.1.1 逆系统  14-15
    2.1.2 逆系统的求解方法  15-17
  2.2 逆系统方法与系统的解耦  17-18
  2.3 仿射非线性系统的动态逆方法  18-19
  2.4 层叠结构非线性动态逆  19-23
    2.4.1 动态逆控制的基本原理  19-20
    2.4.2 奇异摄动理论及其在系统方程降阶中的应用  20-22
    2.4.3 SSB控制系统回路划分及动态逆设计  22-23
  2.5 Lyapunov稳定性理论  23-25
    2.5.1 Lyapunov稳定性定理  23-24
    2.5.2 非线性鲁棒动态逆方法  24-25
  2.6 本章小结  25-26
3 小灵巧炸弹连续系统控制器设计  26-44
  3.1 小灵巧炸弹数学建模  26-28
    3.1.1 小灵巧炸弹数学模型  26-28
    3.1.2 小灵巧炸弹数学模型分析  28
  3.2 模型不确定性分析  28-29
  3.3 小灵巧炸弹控制器设计目标  29
  3.4 小灵巧炸弹鲁棒动态逆控制器设计  29-35
    3.4.1 小灵巧炸弹仿射型模型  29-30
    3.4.2 BTT控制器设计思路  30
    3.4.3 姿态角层慢变动力学子系统鲁棒动态逆设计  30-32
    3.4.4 角速率层快变动力学子系统鲁棒动态逆设计  32-34
    3.4.5 BTT控制器方程组  34-35
  3.5 指令生成器与过载回路设计  35-36
  3.6 三通道联合仿真分析  36-38
    3.6.1 MATLAB仿真分析  36
    3.6.2 连续系统仿真结果与分析  36-38
  3.7 小灵巧炸弹控制系统鲁棒性能分析  38-40
  3.8 控制器解耦效果仿真分析  40-43
  3.9 本章小结  43-44
4 小灵巧炸弹离散控制器设计  44-52
  4.1 数字控制系统的基本概念  44-46
    4.1.1 数字控制系统的综合与设计  44-45
    4.1.2 控制器的离散化方法  45
    4.1.3 离散控制器的模拟化设计步骤  45-46
  4.2 数字控制系统逻辑框图  46
  4.3 数字控制系统MATLAB仿真框图  46-47
  4.4 数字控制系统仿真结果与分析  47-51
    4.4.1 仿真结果  47-49
    4.4.2 仿真分析  49-51
  4.5 本章小结  51-52
5 小灵巧炸弹控制系统总体设计  52-60
  5.1 控制系统基本功能分析  52
  5.2 控制系统的硬件平台总体结构设计  52-55
    5.2.1 硬件平台总体结构  52-53
    5.2.2 硬件电路主要资源总结  53-55
  5.3 BTT控制器软件设计  55-59
    5.3.1 控制器软件模块的划分  55
    5.3.2 控制器的离散化  55-58
    5.3.3 控制器软件仿真流程图  58-59
  5.4 状态变量的测量与估计  59
  5.5 本章小结  59-60
6 总结与展望  60-61
  6.1 本文的主要工作及贡献  60
  6.2 进一步工作展望  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-64

基于鲁棒动态逆的小灵巧炸弹控制器设计

内容摘要

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