兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (1): 140-155.doi: 10.12382/bgxb.2022.0107
所属专题: 特种车辆理论与技术
收稿日期:
2022-02-23
上线日期:
2022-06-24
通讯作者:
基金资助:
YUAN Shusen, DENG Wenxiang*(), YAO Jianyong, YANG Guolai
Received:
2022-02-23
Online:
2022-06-24
摘要:
针对全电坦克双向稳定系统具有复杂的强非线性、强耦合性、强参数时变性等特点,提出了一种基于误差符号积分鲁棒反馈的坦克双向稳定系统自适应积分鲁棒(AIR)控制设计方法。考虑全电坦克双向稳定系统为一个耦合性的、非线性的、不确定性的动力学系统,建立面向真实的全电坦克双向稳定系统机电一体化解析动力学模型;基于Backstepping法融合自适应的思想,引入辅助误差信号设计了AIR控制器,有效衰减系统的未建模扰动;所设计的AIR控制器不需要预先知道未知扰动的上界,而是通过自适应的方法不断更新以获取其上界,降低了其工程应用的保守性;基于Lyapunov理论分析,在连续控制输入下可以保证坦克双向稳定系统获得渐进跟踪性能。通过Recurdyn-Simulink的仿真对比试验,验证所提方法的有效性。
中图分类号:
袁树森, 邓文翔, 姚建勇, 杨国来. 全电坦克双向稳定系统自适应积分鲁棒控制[J]. 兵工学报, 2023, 44(1): 140-155.
YUAN Shusen, DENG Wenxiang, YAO Jianyong, YANG Guolai. Adaptive Integral Robust Control for the Bidirectional Stability System of All-electric Tanks[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(1): 140-155.
控制器 | Me | μ | σ |
---|---|---|---|
AIR | 0.000986 | 0.000248 | 0.000209 |
RISE | 0.001551 | 0.000498 | 0.000355 |
PID | 0.005357 | 0.002511 | 0.001063 |
AIR-ua | 0.002110 | 0.000672 | 0.000472 |
表1 工况1方位子系统后5s性能指标
Table 1 Performance indicators of the azimuth subsystem after 5 seconds in Case 1rad
控制器 | Me | μ | σ |
---|---|---|---|
AIR | 0.000986 | 0.000248 | 0.000209 |
RISE | 0.001551 | 0.000498 | 0.000355 |
PID | 0.005357 | 0.002511 | 0.001063 |
AIR-ua | 0.002110 | 0.000672 | 0.000472 |
控制器 | Me | μ | σ |
---|---|---|---|
AIR | 0.000163 | 0.000037 | 0.000032 |
RISE | 0.000409 | 0.000056 | 0.000062 |
PID | 0.002021 | 0.000484 | 0.000396 |
AIR-ua | 0.000423 | 0.000077 | 0.000063 |
表2 工况1高低子系统后5s性能指标
Table 2 Performance indicators of the high-low subsystem after 5 seconds in Case 1rad
控制器 | Me | μ | σ |
---|---|---|---|
AIR | 0.000163 | 0.000037 | 0.000032 |
RISE | 0.000409 | 0.000056 | 0.000062 |
PID | 0.002021 | 0.000484 | 0.000396 |
AIR-ua | 0.000423 | 0.000077 | 0.000063 |
控制器 | Me | μ | σ |
---|---|---|---|
AIR | 0.001431 | 0.000297 | 0.000231 |
RISE | 0.002279 | 0.000718 | 0.000509 |
PID | 0.008561 | 0.002539 | 0.001998 |
AIR-ua | 0.003056 | 0.000962 | 0.000675 |
表3 工况2方位子系统后5s性能指标
Table 3 Performance indicators of the azimuth subsystem after 5 seconds in Case 2rad
控制器 | Me | μ | σ |
---|---|---|---|
AIR | 0.001431 | 0.000297 | 0.000231 |
RISE | 0.002279 | 0.000718 | 0.000509 |
PID | 0.008561 | 0.002539 | 0.001998 |
AIR-ua | 0.003056 | 0.000962 | 0.000675 |
控制器 | Me | μ | σ |
---|---|---|---|
AIR | 0.003469 | 0.000851 | 0.001007 |
RISE | 0.003639 | 0.000882 | 0.001025 |
PID | 0.004031 | 0.001002 | 0.001091 |
AIR-ua | 0.0038411 | 0.000939 | 0.001088 |
表4 工况2高低子系统后5s性能指标
Table 4 Performance indicators of the high-low subsystem after 5 seconds in Case 2rad
控制器 | Me | μ | σ |
---|---|---|---|
AIR | 0.003469 | 0.000851 | 0.001007 |
RISE | 0.003639 | 0.000882 | 0.001025 |
PID | 0.004031 | 0.001002 | 0.001091 |
AIR-ua | 0.0038411 | 0.000939 | 0.001088 |
控制器 | Me | μ | σ |
---|---|---|---|
AIR | 0.001004 | 0.000264 | 0.000213 |
RISE | 0.001638 | 0.000542 | 0.000379 |
PID | 0.005053 | 0.002706 | 0.001059 |
AIR-ua | 0.002235 | 0.000733 | 0.000506 |
表5 工况3方位子系统后5s性能指标
Table 5 Performance indicators of the azimuth subsystem after 5 seconds in Case 3rad
控制器 | Me | μ | σ |
---|---|---|---|
AIR | 0.001004 | 0.000264 | 0.000213 |
RISE | 0.001638 | 0.000542 | 0.000379 |
PID | 0.005053 | 0.002706 | 0.001059 |
AIR-ua | 0.002235 | 0.000733 | 0.000506 |
控制器 | Me | μ | σ |
---|---|---|---|
AIR | 0.000644 | 0.000307 | 0.000154 |
RISE | 0.000757 | 0.000329 | 0.000177 |
PID | 0.001415 | 0.000403 | 0.000317 |
AIR-ua | 0.000864 | 0.000353 | 0.000205 |
表6 高低子系统后5s性能指标
Table 6 Performance indicators of the high-low subsystem after 5 seconds in Case 3rad
控制器 | Me | μ | σ |
---|---|---|---|
AIR | 0.000644 | 0.000307 | 0.000154 |
RISE | 0.000757 | 0.000329 | 0.000177 |
PID | 0.001415 | 0.000403 | 0.000317 |
AIR-ua | 0.000864 | 0.000353 | 0.000205 |
[1] |
马晓军, 袁东, 臧克茂, 等. 数字全电式坦克炮控系统研究现状与发展[J]. 兵工学报, 2012, 33(1):69-76.
|
|
|
[2] |
朱志昆, 马晓军, 李长兵, 等. 坦克全电式炮控系统低速分析和控制[J]. 兵工学报, 2011, 32(8):1014-1018.
|
|
|
[3] |
臧克茂, 马晓军, 李长兵. 现代坦克炮控系统[M]. 北京: 国防工业出版社, 2007.
|
|
|
[4] |
|
[5] |
doi: 10.1109/ACCESS.2021.3054178 URL |
[6] |
doi: 10.1177/1461348419846685 URL |
[7] |
|
[8] |
马毓泽, 杨国来. 坦克行进间垂向稳定器机电液系统的建模与仿真[J]. 弹道学报, 2019, 31(1):23-28.
|
|
|
[9] |
胡继辉, 侯远龙, 高强, 等. 坦克炮控系统神经网络自适应滑模控制方法[J]. 火力与指挥控制, 2018, 43(6):118-121,126.
|
|
|
[10] |
高强, 侯润民, 杨国来, 等. 基于分数阶神经滑模的某顶置火炮调炮控制[J]. 兵工学报, 2013, 34(10):1311-1317.
doi: 10. 3969/ j. issn. 1000-1093. 2013. 10. 018 |
doi: 10. 3969/ j. issn. 1000-1093. 2013. 10. 018 |
|
[11] |
袁东, 马晓军, 魏曙光, 等. 坦克炮控系统直传式驱动及其死区补偿控制[J]. 电机与控制学报, 2016, 20(5):111-118.
|
|
|
[12] |
doi: 10.1109/ACCESS.2020.2987976 URL |
[13] |
叶镭, 夏元清, 付梦印, 等. 无人炮塔炮控系统自抗扰控制[J]. 控制理论与应用, 2014, 31(11):1580-1588.
|
|
|
[14] |
田建辉, 钱林方, 赵瑞学. 火力线跟踪与瞄准的鲁棒控制[J]. 火炮发射与控制学报, 2011, 3(1):61-64.
|
|
|
[15] |
|
[16] |
doi: 10.1088/1742-6596/1507/5/052001 URL |
[17] |
许大浦. 炮控数字PID设计分析[J]. 兵工学报(坦克装甲车与发动机分册), 1997(1):34-40.
|
|
|
[18] |
张原, 张永祥, 陈赟. 基于模糊PID控制的火炮随动系统[J]. 科学技术与工程, 2012, 12(19):4630-4633.
|
|
|
[19] |
|
[20] |
王薇, 罗云霞, 蔡建平. 执行机构饱和下的坦克炮控伺服系统自适应控制研究[J]. 数学的实践与认识, 2018, 48(11):190-194.
|
|
|
[21] |
蔡建平, 沈陆娟. 坦克炮控伺服系统未知摩擦的自适应补偿控制[J]. 火力与指挥控制, 2013, 38(4):64-68.
|
|
|
[22] |
|
[23] |
|
[24] |
doi: 10.1109/TMECH.2013.2252360 URL |
[25] |
doi: 10.1109/TMECH.2013.2271037 URL |
[26] |
doi: 10.1016/j.neucom.2009.12.018 URL |
[27] |
|
[28] |
doi: 10.1109/TFUZZ.2017.2688343 URL |
[29] |
|
[30] |
|
[31] |
doi: 10.1109/TIE.2014.2304912 URL |
[1] | 鲍丹, 卫俞凯, 金鑫, 侯保林. 考虑输出约束和输入饱和的弹仓自适应控制[J]. 兵工学报, 2024, 45(3): 789-797. |
[2] | 张天艺, 郑颖, 裘信国, 季行健, 金晓航. 基于特征模型的5阶关节伺服系统扰动补偿策略[J]. 兵工学报, 2024, 45(1): 276-287. |
[3] | 禹志龙, 李颖晖, 裴彬彬, 徐文丰, 段效聪, 宋可鑫. 具有飞行包线限制的飞翼无人机鲁棒自适应容错姿态控制[J]. 兵工学报, 2024, 45(1): 231-240. |
[4] | 闵博旭, 高剑, 井安言, 陈依民, 王佳润, 潘光. 基于事件触发的水下滑翔机自适应容错俯仰控制[J]. 兵工学报, 2023, 44(7): 2092-2100. |
[5] | 李先艳, 许威, 江磊, 孙泽源, 谢强, 曾怡, 郑冬冬. 含输入饱和的自动驾驶汽车预设性能自适应控制[J]. 兵工学报, 2023, 44(11): 3310-3319. |
[6] | 唐泽月, 刘海鸥, 薛明轩, 陈慧岩, 龚小杰, 陶俊峰. 基于MPC-MFAC的双侧独立电驱动无人履带车辆轨迹跟踪控制[J]. 兵工学报, 2023, 44(1): 129-139. |
[7] | 姜尚, 陈锋, 高伟鹏, 李进军, 孙东彦. 弹群在复杂作战空间下的自适应分布式协同制导策略[J]. 兵工学报, 2022, 43(S2): 97-106. |
[8] | 魏连震, 龚建伟, 陈慧岩, 李子睿, 龚乘. 基于强化学习补偿的地面无人战车行进间跟瞄自适应控制[J]. 兵工学报, 2022, 43(8): 1947-1955. |
[9] | 苗双全, 张宝泉, 王明超, 王新伟, 沈宇. 基于扰动观测器的机载光电稳定平台自适应指数时变滑模控制[J]. 兵工学报, 2022, 43(7): 1636-1645. |
[10] | 张通彤, 姜湖海, 岳巍, 司晨, 袁满. 基于径向基函数神经网络的光电系统自适应控制[J]. 兵工学报, 2022, 43(3): 556-564. |
[11] | 王慧东, 周来宏. 四旋翼无人机反步积分自适应控制器设计[J]. 兵工学报, 2021, 42(6): 1283-1289. |
[12] | 岳彬, 马文, 呼卫军. 高超声速飞行器的自适应容错控制[J]. 兵工学报, 2021, 42(3): 521-529. |
[13] | 刘雷, 姚建勇, 马大为, 王广文. 基于低频学习的电液位置伺服系统鲁棒自适应控制[J]. 兵工学报, 2019, 40(4): 737-743. |
[14] | 骆福宇, 曾江峰, 艾宁. 无人艇非线性航迹鲁棒自适应跟踪控制[J]. 兵工学报, 2019, 40(12): 2519-2528. |
[15] | 殷婷婷, 贾方秀, 于纪言, 王晓鸣. 基于改进LuGre摩擦模型的双旋弹丸固定舵翼滚转位置鲁棒自适应控制算法[J]. 兵工学报, 2019, 40(12): 2425-2432. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||