基于模糊控制技术的精确空降系统设计

摘要

精确空降是指确保空降人员或者空降物尽可能地降落到目标区域内，该目标区域是以目标点为中心、既定的空投精度为半径的圆形范围。空降对天气和地面条件有着很高的要求，风速、能见度等对空降也会产生很大的影响。一般情况下，空降兵在短暂的空降时间内基本依靠自身来判断所处的高度等数据，但在能见度低或夜间环境下，空降兵对这些重要数据的判断会变得非常困难，这也将影响空降人员的安全以及降落点的精度，导致有效战斗力无法快速集结形成。为此本文深入研究空降单元的降落过程，发现该过程有着很多的不确定性，受到风速等诸多因素的影响和干扰。而模糊控制能够对精确模型难以建立的复杂对象实现有效控制，对参数的变化不敏感，具有强鲁棒性，适合解决时变、非线性等传统方法难以有效解决的复杂系统控制问题，因此基于模糊控制策略的构架，对空降单元进行控制。
　　本文建立空降单元运动过程的Simulink模型，对控制对象进行模糊化，设计出模糊控制器的隶属函数、模糊规则等，反复验证得到控制效果较好的模糊控制器，并编写出C语言文件验证该控制算法。基于模糊控制器策略，分析空降单元的运动情况，比较有无控制器的降落精度，并进行多工况的讨论，推导出该控制器作用下的边界条件。其结果表明，在模糊控制器的作用下，存在诸多不确定性、难以建立精确模型的控制对象能够具有良好的抗干扰能力，使空降单元能够能见度低或夜间环境下进行作业，并拥有良好的降落精度。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 概述

1．2 国内外研究现状

1．3 本文研究的基本情况

1．4 论文结构

第2章 物伞空降过程系统建模

2．1 空降基础知识

2．2 降落伞的组成和参数

2．2．1 降落伞的组成

2．2．2 降落伞的工作过程

2．2．3 降落伞的参数

2．3 空降单元Simulink模型

第3章 空降过程控制设计与实现

3．1 模糊控制基础

3．1．1 模糊控制技术的诞生

3．1．2 模糊控制技术的发展

3．1．3 模糊控制的数学基础

3．1．4 模糊控制的基本原理

3．2 空降系统模糊控制器的设计

3．2．1 采用模糊控制的原因和方法

3．2．2 模糊控制器的确立

3．3 控制系统Simulink模型

3．4 模糊控制器算法

第4章 控制仿真及分析

4．1 控制效果分析

4．1．1 轨迹三维仿真

4．1．2 极限速度

4．1．3 X方向速度

4．2 多工况分析

4．2．1 初始位置X0不同

4．2．2 初始位置Z0不同

4．2．3 初始位置Y0不同

4．2．4 风速的影响

4．2．5 边界情况

4．3 仿真分析结论

第5章 系统总体设计与实现

5．1 系统整体功能简介

5．2 硬件设计

5．2．1 外接模块部分

5．2．2 CPU部分

5．2．3 设备外观

5．3 软件设计

5．3．1 加速度数据采集代码

5．3．2 PWM配置代码

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文